Brevet FR2797493A1 — publié le 20010216

La présente invention concerne le comptage de personnes en déplacement. Le comptage de personnes est aujourd'hui un marché en pleine expansion. Pour de nombreuses organisations, il est en effet très important de pouvoir mesurer les flux de clients ou de visiteurs avec une précision aussi élevée que possible, afin notamment de pouvoir évaluer et optimiser l'impact d'une politique marketing, optimiser la présence de personnel en fonction du nombre de visiteurs, respecter des normes de sécurité, ou valoriser des emplacements locatifs. On connaît déjà des systèmes de tourniquets, systèmes qui nécessitent une infrastructure lourde, et sont limités à des passages de personnes en files uniques. On a également utilisé des cellules photoélectriques, d'abord agencées pour une coupure d'un rayon horizontal, puis plus tardivement agencées verticalement (ou "en douche") selon un principe de réflexion directe. Les systèmes à cellules à coupure horizontale sont efficaces sur des passages étroits, mais restent vulnérables en cas de manipulation malveillante de la cellule. Ces systèmes sont naturellement impraticables dans le cas de passages où passent plusieurs personnes à la fois. Dans les systèmes à réflexion directe avec des cellules photoélectriques en douche, on agence alors une rangée transversale de cellules, par exemple tous les 50 centimètres, qui sont fixées au plafond. On a parfois d'ailleurs utilisé deux rangées successives de cellules afin de pouvoir discriminer le sens de passage des personnes. Ces systèmes présentent l'inconvénient d'un facteur d'erreurs important, car l'excitation de deux cellules adjacentes ne permet pas de déterminer avec une grande sécurité s'il s'agit d'une seule personne ou de deux personnes côte à côte. Plus récemment, on a développé des systèmes de comptage de personnes en déplacement utilisant une caméra vidéo disposée au plafond en douche, c'est-à-dire avec un axe optique essentiellement vertical. Le cône de vision de la caméra vidéo est ainsi d'axe vertical, et chaque fois qu'une personne passe dans ce cône de vision, une image est filmée en continu. Ces systèmes sont naturellement très supérieurs aux précédents pour ce qui est de la richesse d'informations, et l'on peut encore affiner le système en utilisant des algorithmes de traitement d'images sophistiqués. On peut alors balayer une zone de passage avec une seule caméra vidéo, alors qu'avant il fallait par exemple deux rangées de 40 cellules adjacentes. Toutefois, si le passage est bas de plafond, le cône de vision de la caméra est trop étroit au niveau des personnes en défilement, et il faut alors quand même utiliser plusieurs caméras. D'une façon générale, qu'il s'agisse des cellules photoélectriques ou des caméras vidéo utilisées en douche, ces systèmes sont relativement sensibles à la lumière, ce qui risque de poser des problèmes lorsque les personnes en défilement portent des vêtements très clairs ou très sombres, avec un risque inhérent d'erreurs de comptage. Pour être complet, il convient également de mentionner les systèmes utilisant une télémétrie laser avec un balayage dans un plan vertical et un traitement sophistiqué des informations obtenues, lequel système est très précis mais également très onéreux. On peut également citer pour mémoire l'utilisation de marches sensibles, qui s'avère en réalité peu efficace, et les systèmes radars pour lesquels le comptage est particulièrement délicat. Finalement, les solutions actuelles qui sont basées sur l'analyse d'images vidéo sont plus efficaces, mais également plus coûteuses et surtout plus complexes d'installation. L'approche des systèmes utilisant une caméra vidéo d'axe optique vertical est en fait essentiellement basée sur une conception de systèmes fixes, c'est-à-dire installés à demeure, en étant par exemple intégrés au plafond de la pièce ou à la porte concernée. or il apparaît qu'une partie importante des besoins en comptage de personnes concerne de plus en plus des évènements qui sont limités dans le temps : il peut s'agir d'un comptage lors d'un événement ponctuel tel qu'une manifestation ou un salon, d'une mesure du flux de personnes passant devant un emplacement commercial, ou d'un échantillonnage en différents points d'un site complexe. Si pour ces échantillonnages ou tests on utilise les systèmes connus essentiellement fixes de l'état de la technique, cela oblige à prévoir une ingénierie lourde, avec en plus un paramétrage complexe si l'on utilise des caméras vidéo en douche, ou cela conduit à une grande imprécision, notamment si les passages sont larges, dans le cas de cellules photoélectriques d'axe horizontal. Il existe donc aujourd'hui un besoin croissant pour des solutions de comptage mobiles, alliant la simplicité d'installation des cellules photoélectriques et l'efficacité des solutions vidéo. L'invention a précisément pour but de résoudre ce problème technique, en concevant un système de comptage de personnes en déplacement qui soit essentiellement mobile, tout en étant de structure simple et facile à installer. Le système de comptage recherché doit également être compact, et à la fois simple d'installation et d'utilisation, en particulier en évitant le paramétrage complexe des solutions connues utilisant des caméras vidéo installées en douche dans le plafond de la pièce concernée. Ce problème est résolu conformément à l'invention grâce à un système de comptage de personnes en déplacement comportant une caméra vidéo associée à un support mobile, ladite caméra étant supportée dans une position telle que son axe optique soit sensiblement horizontal pour une visualisation latérale du passage des personnes en déplacement, et une unité mobile de traitement reliée à la caméra vidéo pour récupérer et traiter les informations recueillies après une période de comptage. Un tel système est très supérieur aux systèmes antérieurs utilisant des cellules photoélectriques d'axe horizontal : en effet, lorsque,deux ou plusieurs personnes passent ensemble au niveau du rayon de la cellule, ceci donne un seul signal, avec par suite un pourcentage d'erreur important. Au contraire, avec une caméra vidéo dont l'axe optique est horizontal, les personnes sont "suivies" lorsqu'elles passent dans le cône de vision de la caméra. I1 devient dès lors peu probable que deux personnes se déplacent simultanément en restant en permanence sur une même ligne passant par l'objectif de la caméra. On est donc assuré d'avoir une précision de comptage très supérieure à celle obtenue avec des cellules photoélectriques. En outre, ainsi que cela sera décrit en détail plus loin, le paramétrage se présente sous une forme relativement simple, même si la personne porte un sac ou une valise, ou si il s'agit de deux personnes proches l'une de l'autre, ou d'une personne tirant un chariot. Dans le cas de caméras vidéo d'axe optique vertical, les algorithmes utilisés pour pouvoir discriminer ces différentes situations sont nécessairement complexes, et impliquent dès lors une durée élevée de paramétrage. Selon un mode de réalisation particulier, le système de comptage comporte une seconde caméra vidéo également associée à un support mobile et supportée de façon que son axe optique soit sensiblement horizontal, ladite seconde caméra étant disposée en vis-à-vis de la première et tournée vers celle-ci de façon que les personnes en déplacement passent nécessairement entre les deux caméras, et étant de préférence reliée à la même unité mobile de traitement. On améliore ainsi encore la précision de comptage, car les personnes qui passent au voisinage direct d'une caméra ne donnent pas une image très précise car leur passage dans le cône de vision est extrêmement bref. L'utilisation d'une seconde caméra vidéo donne au contraire une image parfaitement nette et étendue de cette même personne, qui est alors éloignée au maximum de la seconde caméra vidéo. On pourra prévoir que le ou chaque support de caméra vidéo est un pylône déplaçable dans lequel ladite caméra est intégrée. Le cas d'un pylône est avantageux dans la mesure où il constitue un bon compromis entre la mobilité et la discrétion. Mais on pourra prévoir d'autres supports sous forme d'horloges, de panneaux, etc. De préférence, un repère est associé à la ou chaque caméra vidéo sous forme d'une ligne horizontale calée à la hauteur de support de ladite caméra, les personnes se déplaçant entre ladite caméra et ledit repère associé. En particulier, la ou chaque caméra vidéo est supportée à une hauteur comprise entre 1,20 et 1,50 mètre, et de préférence voisine de 1,40 mètre. On a en effet constaté que cette plage de hauteurs, et en particulier la valeur de 1,40 mètre, constituaient des valeurs optimales au regard de l'ambiguïté de différentes situations telles qu'un bras passant dans le cône de vision, la présence d'un animal tenu en laisse, ou d'un chariot tiré, ou d'une valise portée. De préférence encore, la ou chaque caméra vidéo est une caméra miniature, avec ou sans objectif en saillie. I1 est par ailleurs avantageux de prévoir que l'unité mobile de traitement récupère les informations de la ou des caméras vidéo par tranches horaires et en distinguant le sens de passage des personnes passant devant la ou les caméras. De préférence alors, l'unité mobile de traitement permet de récupérer des diagrammes composés de lignes dont le nombre correspond au nombre de personnes et dont le signe de la pente correspond au sens de passage de ces personnes. En particulier, l'unité mobile de traitement inclut des moyens de traitement d'images qui travaillent sur les diagrammes à lignes obliques pour améliorer la précision du comptage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre et des dessins annexés, concernant un mode de réalisation particulier, en référence aux figures où - la figure 1 est une vue schématique, avec une coupe partielle, montrant un système de comptage de personnes en défilement, conforme à l'invention, ici avec une caméra unique, - la figure 2 est une vue du même système de comptage, en vue de dessus, - les figures 3 et 4 sont des coupes partielles de la partie haute d'un pylône dans lequel est intégrée une caméra vidéo miniature, respectivement avec ou sans objectif en saillie, - la figure 5 est une vue analogue à celle de la figure 2, illustrant une variante dans laquelle on utilise deux caméras vidéo en vis-à-vis, entre lesquelles passent les personnes en défilement, - la figure 6 illustre un schéma d'images obtenu avec l'unité mobile de traitement du système selon l'invention, avec ici deux pistes inclinées, - la figure 7 illustre un diagramme tel que ceux qui sont récupérés au moyen de l'unité mobile de traitement, diagrammes qui sont composés de lignes ou pistes obliques. Sur les figures 1 et 2, on distingue ainsi un système de comptage de personnes en défilement noté 10. Le système 10 comporte tout d'abord une caméra vidéo 11 associée à un support mobile 12, ladite caméra étant supportée dans une position telle que son axe optique 100 soit sensiblement horizontal pour une visualisation latérale du passage des personnes en déplacement Pl et P2. Le support 12 de caméra vidéo est ici un pylône déplaçable dans lequel ladite caméra est intégrée. Ceci ne constitue naturellement qu'un exemple, et l'on pourra prévoir une intégration dans d'autres types d'équipement, tels que des horloges, des bacs, des poteaux. D'une façon générale, on s'attachera à prévoir une intégration aussi discrète que possible, pour ne pas attirer l'attention sur la présence d'une caméra. Le système de comptage 10 comporte en outre une unité mobile de traitement 13 reliée à la caméra vidéo 11 pour récupérer et traiter les informations recueillies après une période de comptage. L'unité de traitement 13 qui est mobile, est essentiellement autonome. Si nécessaire, on pourra prévoir une intégration de cette unité de traitement dans le mur ou le plafond du local concerné. La caméra vidéo 11 est supportée à une hauteur comprise entre 1,20 et 1,50 mètre. De préférence, on choisira une hauteur voisine de 1,40 mètre. Une telle hauteur est considérée comme optimale au regard des ambiguïtés de situations déjà mentionnées plus haut (passage d'un bras, animal traîné en laisse, chariot tiré, ou valise portée). On peut si on le souhaite utiliser un repère 50 associé à la caméra vidéo il, agencé sous forme d'une ligne horizontale calée à la hauteur de support de ladite caméra, c'est-à-dire ici à 1,40 mètre. Cette hauteur est notée h sur la figure 1. Les personnes se déplacent alors entre la caméra 11 et le repère associé 50. La caméra vidéo 11 est reliée par un câble 14 à l'unité de traitement 13. Ce câble passe de préférence à l'intérieur du pylône pour plus de discrétion. L'unité mobile de traitement 13 sert ainsi à récupérer les informations de la caméra vidéo 11, par exemple par tranches horaires et en distinguant le sens de passage des personnes passant devant la caméra 11. De préférence, l'unité mobile de traitement 13 est agencée pour pouvoir récupérer des diagrammes composés de lignes ou pistes obliques qui sont alors comptabilisées et analysées pour pouvoir en déduire le nombre de personnes en défilement dans un laps de temps donné et le sens de passage de celles-ci. Sur les figures 3 et 4, on a illustré schématiquement une intégration de la caméra vidéo 11 en tête du pylône 12. La caméra vidéo 11 est une caméra miniature, dont le boîtier 11.1 présente un dimensionnement de l'ordre de 3 cm X 1 cm X 1 cm. Sur la figure 3, la caméra miniature 11 présente un objectif en saillie 11.2, dont la longueur est de 1,5 cm et le diamètre de l'ordre de 1 cm. Une telle mini caméra à objectif saillant présente un cône de vision correspondant à un angle d'environ 90 . La caméra 11 est alors installée dans une réservation 12.1 du pylône 12, qui est délimitée par une paroi horizontale de support 12.2, présentant un perçage 12.3 pour le passage du câble 14 et supportant un bloc de fixation 12.5 de la caméra, et une cloison supérieure 12.4. Sur la figure 4, on a illustré un autre type de caméra vidéo 11, qui est sans objectif en saillie. En réalité, il s'agit d'un objectif intégré 11.3, conformément à une réalisation dite "PIN HOLE". Le cône de vision de la mini caméra de la figure 4 correspond à un angle d'environ 60 . Cet angle est donc plus faible que dans le cas d'un objectif en saillie, mais on obtient par contre un encombrement extrêmement faible, ainsi qu'une discrétion maximale. Comme cela est visible sur la figure 2, lorsque les personnes passent dans le cône de vision 15 d'ouverture a correspondant au cône de vision de la caméra miniature 11, ces personnes sont comptabilisées, qu'elles passent dans le sens de la direction A ou le sens opposé de la direction B. Le risque d'erreurs est beaucoup plus faible qu'avec les systèmes antérieurs utilisant des cellules photo électriques, dans la mesure où il est très peu probable que deux personnes restent sur une même ligne passant par l'objectif de la caméra miniature 11. I1 reste cependant possible que, dans certaines situations, par exemple lors d'un passage d'une personne au voisinage immédiat de la caméra, la brièveté du passage de la personne dans le cône de vision de la caméra induise un risque d'erreurs non négligeable. Pour éviter cet inconvénient, on a prévu comme illustré sur la figure 5, une variante à deux caméras vidéo. Dans ce cas, le système de comptage 10 comporte une seconde caméra vidéo 11' également associée à un support mobile 12' et supportée de façon que son axe optique soit sensiblement horizontal. La seconde caméra 11' est disposée en vis-à-vis de la première caméra 11 et tournée vers celle-ci, de façon que les personnes en déplacement passent nécessairement entre les deux caméras 11, il'. La seconde caméra 11' sera de préférence reliée à la même unité mobile de traitement 13, qui gère alors simultanément les informations provenant de chacune des deux caméras. Lorsque les axes optiques des deux caméras 11, 11' sont parfaitement horizontaux et calés à une même hauteur, ces axes sont pratiquement confondus l'un avec l'autre. Il est aisé de comprendre que dans le cas d'une personne passant au ras de la caméra 11, c'est-à-dire coupant très brièvement le cône de vision de cette caméra, ladite personne passera au contraire dans la partie d'ouverture maximale du cône de vision pour la seconde caméra 11'. L'information donnée par cette seconde caméra permettra alors un comptage fiable, ce que ne pouvait donner la seule première caméra 11 dans cette situation. L'unité mobile de traitement 13 est prévue pour récupérer des diagrammes calés sur un repère constitué en abscisses par l'espace image (c'est-à-dire la face du mur M faisant face à la caméra 11 au niveau de la ligne de repère 50) et en ordonnées les intervalles de temps prévus. Comme cela est illustré sur la figure 6, on récupère un diagramme spatio-temporel D donnant un rectangle dans le repère précité OX, OY sur lequel on trouve une succession de petits segments rapprochés qui constituent ensemble une piste plus ou moins large et plus ou moins inclinée. Par exemple, si l'on utilise une tranche de dix secondes, avec une image récupérée sur la caméra vidéo vingt fois par seconde, on va obtenir verticalement 200 segments formant une piste inclinée. Sur la figure 6, on distingue ainsi deux pistes pi et p2 qui sont des pistes formées à partir de la juxtaposition de ces segments horizontaux. La piste pl présente, horizontalement, une largeur el qui est fonction de l'éloignement de la personne en déplacement par rapport à la caméra vidéo. En effet, plus la personne est proche de la caméra, plus la largeur el est importante. Ce paramètre de largeur présente un intérêt non négligeable, surtout s'il est croisé avec la détermination de la vitesse de déplacement, pour discriminer des cas ambigus, en particulier le cas d'un groupe compact de plusieurs personnes. L'angle al qui cozrespond à l'inclinaison par rapport à l'horizontale (ou pente) de la piste pi est également un paramètre important pour le processus de comptage. En effet, le signe de la pente correspond au sens de passage de la personne : pour la piste pi, la pente est négative, ce qui correspond à une personne marchant dans la direction B de la figure 2, et pour la piste p2, la pente est positive, ce qui correspond à une personne marchant dans la direction opposée A. Ainsi, l'unité mobile de traitement 13 permet de récupérer des diagrammes D composés de lignes ou pistes obliques, dont le nombre correspond au nombre de personnes et dont le signe de la pente correspond au sens de passage de ces personnes. La figure 7 illustre un tel diagramme D composé de pistes obliques pi, pi avec des angles d'inclinaison ai, a3 par rapport à l'horizontale. Un tel diagramme réel correspond sensiblement à l'aspect d'un diagramme tel qu'il est récupéré dans la pratique avec un système de comptage selon l'invention comme décrit ci-dessus. En l'espèce, le diagramme représenté correspondrait au passage de quatre personnes allant dans la direction A et trois personnes allant dans la direction B. On aura également compris que la valeur absolue de la pente des pistes, c'est-à-dire de la tangente de l'angle ai pour la piste pi, correspond à la vitesse de déplacement de la personne. La détermination de ce paramètre est intéressante lorsqu'elle est croisée avec la détermination de la distance de la personne à la paroi le long de laquelle elle défile (paramètre ei précité pour la piste pi). En effet, si on utilise deux caméras, le croisement des informations obtenues permettra en général de discriminer des cas ambigus qui risqueraient de fausser le comptage (cas d'un groupe compact de personnes par exemple). I1 sera en outre avantageux de prévoir que l'unité mobile de traitement 13 soit équipée de moyens de traitement d'images qui travaillent sur les diagrammes D à lignes obliques pour améliorer la précision du comptage. A titre indicatif, on pourra prévoir que le traitement se décompose en deux procédures successives, la première traitant l'image de manière à obtenir les contours hauts des pistes, puis la deuxième procédure servant à déterminer le nombre de pistes dans l'image et leur sens. On pourra faire appel aux moyens de traitement d'images existants qui permettent des analyses très fines, avec un filtrage approprié. On est ainsi parvenu à réaliser un système de comptage de personnes en défilement qui est à la fois compact, mobile, et simple à installer. On aura également compris que le système de comptage de l'invention permet d'avoir une unité de traitement relativement légère dans la mesure où il ne s'agit plus d'analyser, comme c'était le cas avec les caméras vidéo d'axe vertical, des formes géométriques de contours complexes, mais des bandes plus ou moins larges, et plus ou moins claires ou foncées. Ainsi, ce qui pouvait paraître une direction rétrograde en revenant à une approche qui s'apparente à celle ancienne des cellules photoélectriques d'axe horizontal, apparaît au contraire une direction originale procurant un progrès considérable de par la simplification qu'elle procure au regard des systèmes à caméra vidéo d'axe vertical qui exigeaient un paramétrage long et complexe. On a dû ainsi surmonter un préjugé important en revenant apparemment à une approche plus ancienne dont on sait qu'elle était entachée d'un pourcentage important d'erreurs. Avec ce système de pistes obliques, pratiquement aucun paramétrage ne devient nécessaire, et il pourra s'avérer suffisant d'utiliser un seuil unique de détachement du fond par rapport à l'objet. - L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit, mais englobe au contraire toute variante reprenant, avec des moyens équivalents, les caractéristiques essentielles énoncées plus haut. REVENDICATIONS 1. Système de comptage de personnes en déplacement, caractérisé en ce qu'il comporte une caméra vidéo (11) associée à un support mobile (12), ladite caméra étant supportée dans une position telle que son axe optique (100) soit sensiblement horizontal pour une visualisation latérale du passage des personnes en déplacement, et une unité mobile de traitement (13) reliée à la caméra vidéo (11) pour récupérer et traiter les informations recueillies après une période de comptage. 2. Système de comptage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une seconde caméra vidéo (11') également associée à un support mobile (12') et supportée de façon que son axe optique soit sensiblement horizontal, ladite seconde caméra (11') étant disposée en vis-à-vis de la première (11) et tournée vers celle-ci de façon que les personnes en déplacement passent nécessairement entre les deux caméras (11, 11'), et étant de préférence reliée à la même unité mobile de traitement (13). 3. Système de comptage selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le ou chaque support (12, 12') de caméra vidéo est un pylône déplaçable dans lequel ladite caméra (11, 11') est intégrée. 4. Système de comptage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'un repère (50) est associé à la ou chaque caméra vidéo (11, 11') sous forme d'une ligne horizontale calée à la hauteur de support de ladite caméra, les personnes se déplaçant entre ladite caméra et ledit repère associé. 5. Système de comptage selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la ou chaque caméra vidéo (11, 11') est supportée à une hauteur comprise entre 1,20 et 1,50 mètre, et de préférence voisine de 1,40 mètre. 6. Système de comptage selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la ou chaque caméra vidéo (11, 11') est une caméra miniature, avec ou sans objectif en saillie. 7. Système de comptage selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'unité mobile de traitement (13) récupère les informations de la ou des caméras vidéo (11, 11') par tranches horaires et en distinguant le sens de passage des personnes passant devant la ou les caméras. 8. Système de comptage selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'unité mobile de traitement (13) permet de récupérer des diagrammes (D) composés de lignes dont le nombre correspond au nombre de personnes et dont le signe de la pente correspond au sens de passage de ces personnes. 9. Système de comptage selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'unité mobile de traitement (13) inclut des moyens de traitement d'images qui travaillent sur les diagrammes (D) à lignes obliques pour améliorer la précision du comptage.