Brevet FR2871737A1 — publié le 20051223

DESCRIPTION La présente invention concerne un procédé pour atteler une remorque à un véhicule 5 automobile, notamment un semi-remorque à un tracteur routier, avec un capteur d'image disposé de manière à capter des données d'image de la zone d'attelage. Le document US 2002/0 149 673 Al propose un procédé de représentation d'image pour une caméra située à l'arrière destiné à représenter une image, la caméra étant disposée sur un véhicule automobile et l'image captée par la caméra étant présentée au conducteur du véhicule automobile sur un écran. Une image supplémentaire composée de lignes auxiliaires, représentant également la zone arrière du véhicule automobile, est superposée à l'image captée par la caméra du véhicule automobile et transmise sur l'écran. L'image dotée de lignes auxiliaires est munie d'un marquage des distances. Il est ainsi possible de reculer le véhicule automobile de manière à pouvoir atteindre la position visée du véhicule automobile. L'utilisation de l'image dotée de lignes auxiliaires permet également de reculer le véhicule automobile de sorte à pouvoir accrocher un dispositif d'attelage du véhicule automobile à une remorque. Il est toutefois désavantageux, dans un tel procédé d'attelage d'une remorque à un véhicule automobile, qu'il ne soit pas possible de déterminer avec exactitude le moment de l'attelage et de déclencher le freinage du véhicule automobile. L'objectif de l'invention est donc de proposer un procédé pour atteler une remorque à 25 un véhicule automobile, notamment un semi-remorque à un tracteur routier, qui permette un attelage précis et rapide de la remorque au véhicule automobile. Cet objectif est atteint conformément à l'invention du fait que durant la manoeuvre d'approche du véhicule automobile en direction de la remorque, des données de modèles mémorisées de la zone d'attelage de la remorque sont segmentées ou localisées dans les données d'image saisies par le capteur d'image et placées à chaque fois correctement positionnées dans les données d'image, et du fait qu'une zone cible pour la procédure d'attelage en est déduite, la position de la zone cible dans les données d'image étant utilisée comme repère pour un processus de manoeuvre du véhicule automobile lors de l'attelage. Conformément à l'invention, on utilise des données de modèle mémorisées de la zone d'attelage de la remorque durant la manoeuvre d'approche du véhicule automobile en direction de la remorque pour les segmenter dans les données d'image captées par le capteur d'image, c'est-à-dire que les structures correspondant aux données de modèle sont détectées et localisées sur l'image. Les données de modèle mémorisées de la zone d'attelage sont placées correctement positionnées sur les données d'image. A partir de cette superposition des données de modèle sur les données d'image, on détermine ensuite une zone cible pour atteler le véhicule automobile à la remorque. La disposition de la zone cible dans les données d'image sert ainsi de repère pour diriger le véhicule automobile lors de l'attelage à la remorque. Le capteur d'image peut être par exemple une caméra pouvant être sensible tant aux infrarouges qu'au spectre visible. Outre les capteurs d'images 2D, les capteurs d'image pouvant capter des informations en 3D sont également adaptés. En font partie par exemple les scanners laser, les capteurs radars et les capteurs à ultrasons. La distance entre le véhicule automobile et la remorque peut être déterminée directement par un capteur d'image 3D ou au moyen de capteurs d'image 2D disposés en stéréo. Il est également possible d'insérer des données odométriques après une mesure de distance initiale ou une estimation de la distance initiale. Dans une configuration avantageuse de l'invention, il est possible de prévoir que le véhicule automobile se rapproche de la remorque jusqu'à ce qu'une zone dans l'image, zone représentant l'élément d'attelage de la remorque, ait atteint la taille de la zone cible, un processus de freinage du véhicule automobile étant déclenché manuellement ou par l'intermédiaire d'une unité de commande automatique lorsque la taille donnée de la zone cible est atteinte. Dans une variante de réalisation de l'invention, il est prévu qu'au moins un capteur 30 génère un signal de sorte qu'un processus de freinage du véhicule automobile puisse être déclenché lors de l'attelage du véhicule automobile à la remorque. Un freinage automatique après l'attelage, déclenché automatiquement par une unité de commande qui reçoit un signal est particulièrement avantageux. Le capteur d'image émettant le signal peut être intégré de manière avantageuse au dispositif de remorquage du véhicule automobile de manière à émettre immédiatement un signal lors de l'attelage du véhicule automobile à la remorque. Il est préférable que le capteur d'image soit activé automatiquement. L'image de la zone cible peut être dérivée et filtrée avec une valeur seuil. Si dans une autre configuration avantageuse de l'invention, on prévoit que le processus d'attelage est présenté au conducteur du véhicule automobile sur un écran, cela permet un contrôle plus simple du processus d'attelage par le conducteur, qui peut ainsi diriger le véhicule automobile ou commander le processus d'attelage plus facilement. On utilise par exemple comme données de modèle un axe avec des roues, des roues ou des béquilles de la remorque. Des exemples de réalisation de l'invention sont représentés de façon schématique par ci-dessous à l'aide des dessins qui montrent: Figure 1 une représentation schématique d'un véhicule automobile, notamment d'un tracteur routier, lors du processus d'attelage à une remorque, notamment à un semi-remorque; Figure 2 une représentation schématique d'une image de zone d'attelage captée par un capteur d'image; et Figure 3 une représentation schématique d'une image postérieure d'un élément d'attelage, captée par le capteur d'image, la distance entre la remorque et le véhicule automobile s'étant réduite. La figure 1 montre un véhicule automobile (1) représenté sous la forme d'un tracteur routier, avant qu'il ne soit attelé à une remorque (2), ici un semi-remorque. Le tracteur routier (1) doit reculer vers l'arrière pour s'atteler au semi-remorque (2), l'angle du volant étant modifié de manière à ce que le tracteur routier (1) soit placé directement devant le semiremorque (2) et puisse se déplacer vers le semi-remorque (2) sans que d'importantes manoeuvres ne soient nécessaires. Le tracteur routier (1) est muni d'un dispositif d'attelage ou d'une sellette d'attelage (3) pour s'atteler au semi-remorque (2). Un élément d'attelage (4) qui prend ici la forme d'un pivot central est disposé sur une face inférieure du semiremorque (2) et est introduit dans la sellette d'attelage (3) en vue d'atteler le semi-remorque (2) au tracteur routier (1). Un capteur d'image (5), par exemple une caméra, est disposé dans une zone du dispositif d'attelage (3) . Dans cet exemple de réalisation, le capteur d'image (5) est disposé légèrement en dessous du dispositif d'attelage (3), ledit capteur d'image (5) orienté vers l'arrière recevant les données d'image ou des images d'une zone d'attelage (6). Le capteur d'image (5) peut naturellement être intégré au dispositif d'attelage (3) et/ou être activé automatiquement. Cela a pour avantage que le pivot central (4) peut être détecté beaucoup plus facilement que lorsque le capteur d'image (5) est disposé sur le côté du dispositif d'attelage (3). Le capteur d'image (5) fournit une image de la zone d'attelage (6) en temps réel, laquelle est transmise à une unité de commande prévue dans le tracteur routier (1). Le logiciel de l'unité de commande fonctionne en deux étapes, sachant qu'il est possible d'utiliser un logiciel standard. Le pivot central (4) du semi-remorque (2) est repéré au moyen du capteur d'image (5) et le trajet est déterminé de manière à atteindre cette cible. Etant donné qu'il y a très peu de lumière dans la zone d'attelage (6), il n'est pas possible de détecter immédiatement le pivot central (4). Les méthodes connues jusqu'ici, telles que par exemple la segmentation d'image, ne sont pas bien adaptées étant donné qu'après la dérivation de l'image captée par le capteur d'image (5), il y a tout d'abord de nombreux contours séparés sur l'image qui doivent être filtrés, ce qui est compliqué. Des conditions d'éclairage constantes sont en outre nécessaires. C'est la raison pour laquelle le logiciel de l'unité de commande fonctionne ainsi avec un modèle qui a été déterminé au préalable pour le semi-remorque (2) utilisé ; il est ainsi connu et enregistré. Différents modèles peuvent être utilisés suivant le type de semi-remorque (2). Le modèle du semi-remorque (2), qui ne présente que les principaux contours ou les principales lignes (données de modèle) du semi-remorque (2), est intégré, comme le montre la figure 2, dans l'image de la zone d'attelage (6) captée par le capteur d'image (5), de telle sorte que les contours des roues se superposent avec les roues de l'image captée, comme sur la figure 2. On peut utiliser comme données de modèle par exemple l'axe avec les roues, les roues seules ou même que les béquilles du semi-remorque (2). Le modèle du semi- remorque (2) est porte la référence (7) et est représenté par des lignes en pointillés. Un algorithme de traitement de l'image connu peut être utilisé pour placer le modèle (7) sur l'image captée. Une fois que les contours représentés du modèle (7) recouvrent exactement les zones représentées sur l'image, on sait exactement où se trouve le pivot central (4) sur l'image. La zone du pivot central (4) ainsi trouvée est représentée sur la figure 2 avec le numéro de référence (8). Une zone (9) contenant la cible est déterminée au moyen de l'algorithme de traitement de l'image. Cette zone (9) englobe un secteur plus important autour du pivot central (4) et est appelée zone cible. Durant le déplacement lent du tracteur routier (1) en direction du semiremorque (2), la zone (8) représentant le pivot central (4) doit être agrandie à mesure que la distance entre le tracteur routier (1) et le semi-remorque (2) se réduit étant donné que le pivot central (4) grossit à mesure que le tracteur routier (1) se rapproche du semi-remorque (2), comme le montre la figure 3. La zone (8) doit en outre être recentrée lorsque l'image se rapproche pour permettre un attelage ultérieur correct. La zone (9) représente la zone cible pour la zone (8), ce qui signifie que la position de la zone (8) correspond à celle de la zone (9) lorsque le tracteur routier (1) est attelé au semi-remorque (2). La cible de la zone (8) est ainsi centrée sur l'image. L'écart en direction horizontale entre le centre de l'image et le centre de la zone (8) est lu comme une erreur. La valeur théorique et la valeur réelle de la zone (8) sont déterminées pour permettre un centrage correct de la position de la zone (8) par rapport à la zone cible (9), la valeur théorique étant fixée à 0 et la valeur réelle représentant l'erreur devant être corrigée. On utilise de préférence un régulateur à triple action (régulateur PID) pour réaliser les corrections. Comme cela a déjà été précédemment mentionné, la zone (8) du pivot central (4) se déplace et s'agrandit à mesure que le tracteur routier (1) se rapproche du semi-remorque (2). L'unité de commande détermine pour chaque image la nouvelle position et le facteur d'agrandissement de la zone (8). La différence entre les images successives est limitée étant donné que les images sont prises très rapidement les unes à la suite des autres. Pour cette raison, l'algorithme de traitement de l'image compare la dernière image prise de la zone (8) avec une image de départ de la zone (8). L'image du pivot central (4) est dérivée après chaque prise et filtrée au moyen d'une valeur seuil. La valeur seuil peut être déterminée par exemple de façon empirique ou varier au moyen d'un seuil adaptatif jusqu'à l'obtention d'un résultat optimal. La dérivation de l'image est calculée par exemple par un opérateur de Sobel. L'opérateur de Sobel amplifie les structures dans les images et travaille à partir d'un masque de convolution, qui est muni par exemple d'une matrice de 5 x 5 éléments déplacée sur l'image de travail. La matrice permet de tenir compte de la zone environnante du pixel se trouvant en dessous du point central de la matrice. Le pixel de l'image de travail est multiplié par la valeur de la cellule correspondante de la matrice et les produits sont additionnés. La somme correspond à la valeur de gris du pixel au centre de la matrice. Cette valeur est appliquée à l'image filtrée. Suivant le choix des éléments de matrice, on peut déterminer des arêtes horizontales, verticales ou diagonales. Un opérateur de Sobel permet d'obtenir de bons résultats dans le cas d'images peu contrastées, comme c'est le cas ici. Seule la valeur de la dérivation est enregistrée. La zone cible d'une image suivante est extraite avec une largeur et une hauteur plus importantes à l'aide d'un facteur d'agrandissement. Le facteur d'agrandissement peut être déterminé de façon fixe ou être déterminé sur la base de valeurs d'éloignement, les valeurs d'éloignement pouvant être déterminées directement à l'aide du capteur d'image (5) et/ou être déterminées par calcul sur la base de données odométriques (angle de braquage, tours de roue, ...). La zone extraite est également dérivée et filtrée. La variation de déplacement et d'agrandissement de la zone (8) est déterminée par un algorithme ICP (iterative closest point - algorithme itératif du point le plus rapproché) . Les deux images sont d'abord superposées et pour chaque pixel on calcule la distance avec son voisin le plus proche sur l'image précédente. La variation d'ensemble est calculée pour la nouvelle image. Les différentes variations sont additionnées pour chaque axe (axe x et y) et pour l'agrandissement de chaque pixel. La position de la nouvelle zone (8) par déplacement et agrandissement sur l'image est appelée (P). L'écart entre la première image et la deuxième image est désigné (e) et les étapes itératives sont désignées par (n). La correction (c) suivante doit donc être définie 8e. comme: Pn+1 = Pn - c. La matrice de Jacobi est donc la suivante: J;; = 6c1 Par approche linéaire on obtient la formule suivante: JÉc=e Le facteur de déplacement optimal doit donc correspondre à la norme J É c e 112. La méthode est stabilisée et possède une convergence saturée. Un nouveau vecteur est ainsi calculé jusqu'à ce qu'il n'y ait plus de possibilités d'amélioration. Le logiciel de l'unité de commande reconnaît ainsi le mouvement et l'agrandissement. Le mouvement est utilisé pour surveiller ou pour extraire la nouvelle zone (8), l'agrandissement étant utilisé pour choisir la nouvelle largeur et la nouvelle hauteur de la zone (8) sur l'image. Lorsque la zone (8) contenant le pivot central (4) est comparée à la zone (9) et qu'il n'y a plus de possibilités d'amélioration, le tracteur routier (1) peut être attelé au semi- remorque (2), le pivot central (4) pénétrant ou étant inséré automatiquement dans le dispositif d'attelage (3). On peut par exemple prévoir au moins un capteur sur une paroi du dispositif d'attelage (3), lequel capteur transmet des signaux par bus CAN à une unité de commande de la chaîne d'entraînement (Powertrain Controller), déclenchant ainsi immédiatement un processus de freinage. Le freinage peut être réalisé automatiquement au moyen d'une autre unité de commande qui bloque les freins du tracteur routier (1) après l'attelage. Mais il est également possible que le capteur envoie un signal au conducteur du tracteur routier (1) qui déclenche alors le freinage. Le système d'attelage peut être activé par le conducteur dans la cabine du tracteur routier (1) en appuyant sur un bouton, par commande à distance sans fil ou depuis un poste de contrôle (également sans fil). Il est également possible que le conducteur du tracteur routier (1) contrôle et ajuste le processus d'attelage au moyen d'un écran dans la cabine, l'unité de commande rendant accessible au conducteur les images prises par le capteur d'image (5) ainsi que les modèles superposés sur l'écran. Le conducteur peut ainsi surveiller précisément le processus d'attelage. Revendications 1. Procédé pour atteler une remorque (2) à un véhicule automobile (1), notamment un semi-remorque à un tracteur routier, avec un capteur d'image (5) disposé de manière à capter des données d'image de la zone d'attelage (6), caractérisé en ce que durant la manoeuvre d'approche du véhicule automobile (1) en direction de la remorque (2), des données de modèles mémorisées de la zone d'attelage (6) de la remorque (2) sont segmentées ou localisées dans les données d'image saisies par le capteur d'image (5) et placées à chaque fois correctement positionnées dans les données d'image, et en ce qu'une zone cible (9) pour la procédure d'attelage en est déduite, la position de la zone cible (9) dans les données d'image étant utilisée comme repère pour un processus de manoeuvre du véhicule automobile (1) lors de l'attelage. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le véhicule automobile (1) se rapproche de la remorque (2) jusqu'à ce qu'une zone (8) dans l'image, zone (8) représentant l'élément d'attelage (4) de la remorque (2), ait atteint la taille de la zone cible (9), un processus de freinage du véhicule automobile (1) étant déclenché manuellement ou par l'intermédiaire d'une unité de commande automatique lorsque la taille donnée de la zone cible est atteinte. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lors de l'attelage du véhicule automobile (1) à la remorque, au moins un capteur génère un signal de sorte qu'un processus de freinage du véhicule automobile (1) est déclenché. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur d'image (5) est activé automatiquement. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'image de la zone cible 30 est dérivée et filtrée avec une valeur seuil. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le processus d'attelage est présenté au conducteur du véhicule automobile (1) sur un écran. 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise comme données de modèle un axe avec des roues, des roues ou des béquilles de la remorque (2).