Brevet FR2866951A1 — publié le 20050902

Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé de guidage d'utilisateurs d'un système de navigation selon lequel une installation d'émission transmet des informations de guidage à l'utilisateur, ainsi qu'un système de navigation pour véhicule automobile, comprenant une installation de détermination de position et au moins une installation d'émission pour fournir des informations de guidage. Etat de la technique Les systèmes de navigation constituent actuellement un équipement habituel de nombreux véhicules automobiles. Dans ces systèmes, un capteur de position, par exemple un récepteur GPS (système de positionnement global), détermine l'emplacement actuel du véhicule. On introduit la destination dans le système de navigation qui, s'appuyant sur l'emplacement actuel, calcule la destination et les don- nées géographiques ou cartographiques enregistrées dans une mémoire de données pour déterminer le trajet à suivre. Le guidage se fait par comparaison entre la position instantanée ou actuelle et le trajet calculé. A partir du segment de chaussée qui vient d'être parcouru et du trajet suivant situé sur le trajet calculé le système décide si le conducteur doit dévier son trajet ou s'il peut poursuivre le trajet routier. Pour le guidage on utilise l'indication du nom des rues ou routes et l'indication de l'éloignement des points de déviation. Les recommandations de direction de circulation sont émises d'abord par voix acoustique. Le conducteur peut suivre ces recommandations sans être dérouté de l'observation des événements de circulation. L'insistance des recommandations de conduite ou des indications de guidage est déterminante pour la qualité du guidage. Aux croisements compliqués avec des chaussées ou voies latérales très rapprochées, il est toutefois difficile pour le conducteur d'un véhicule de prendre la bonne trajectoire. Une raison est que de nombreux utilisateurs du système de:navigation évaluent seulement de façon insuffisante les indications de distances communiquées par le moyen acoustique. Il n'est pas simple de distinguer entre une indication d'éloignement de 200 mètres et de 300 mètres. C'est pourquoi dans les systèmes de navigation actuels, on affiche en plus une barre de dis- tance sur l'écran. La barre de distance diminue pas à pas à mesure que l'on se rapproche du point de déviation, et disparaît complètement dès que l'on atteint ce point de déviation. Pour pouvoir observer avec toute l'attention requise la barre d'éloignement il faut que l'utilisateur observe de manière préc:se l'écran du système de navigation, ce qui le dévie de l'état de la circulation environnante. C'est pourquoi l'utilisateur ne pouvant consacrer toute son attention à l'examen de l'écran, risque de laisser échapper -m point de déviation et de continuer ainsi sur le mauvais trajet. Mais, de fo manière intrinsèque, il n'est pas possible d'observer de manière con-centrée la barre d'éloignement sur l'écran du système de navigation car cela ne permettrait pas à l'utilisateur de conduire son véhicule sans ris-que pour lui et pour les autres dans le contexte de la circulation routière. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un procédé amélioré de guidage des utilisateurs d'un système de navigation, assistant l'utilisateur pour son guidage. Un autre but de l'invention consiste à développer un système de navigation pour la mise en oeuvre du procédé. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention concerne un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'une installation de saisie d'image prend une vue de l'environnement, l'image reçue est décomposée par un p:-o- cédé de reconnaissance d'image en différentes composantes et l'information de guidage à émettre est formée ou est complétée par au moins une composante reconnue de l'image. L'invention concerne également un système de navigation du type défini cidessus, caractérisé par une installation de saisie d'image et une installation de reconnaissance d'image, couplée à l'installation d'émission pour émettre des composantes d'image reconnues comme informations de guidage. Dans le procédé de guidage de l'utilisateur d'un système de navigation, l'information de guidage est émise à destination de 35 l'utilisateur par une installation d'émission. Selon l'invention, une ins- tallation de saisie d'image prend l'environnement du véhicule et l'image ainsi prise est décomposée par le procédé de reconnaissance d'image en différentes composantes. L'information de guidage à émettre est formée par au moins une composante reconnue de l'image ou est ainsi con- plétée. L'idée principale de la présente invention consiste à n'utiliser pas uniquement les indications de distance pour caractériser un point de déviation ou d'embranchement. En revanche, l'information de guidage qui jusqu'à présent se compose d'une indication de distance (ou d'éloignement) et d'une indication de déviation, est complétée par des objets ou des points caractéristiques susceptibles d'être reconnus comme faisant partie de l'image et qui ainsi remplacent la simple indication de distance. Le procédé de reconnaissance d'image décompose l'image prise en différents composants exploitables, par exemple des maisons, des véhicules, des piétons, des feux rouges, etc.... La composante d'image reconnue ou l'objet reconnu est alors communiqué à l'utilisateur tel que le conducteur. L'utilisateur du système de navigation peut ainsi consacrer toute son attention à la circulation et reçoit l'indication d'un changement de direction s'appuyant sur l'information telle qu'il la perçoit par l'observation de l'état de la circulation et de l'environnement. Comme le procédé de l'invention est fondé sur u:ae image, il ne faut. aucun développement compliqué du matériel électronique des cartes. L'information de guidage utilise ainsi la représentation ou la désignation des composantes de l'image saisie et reconnue, qui apparaissent à l'instant donné à l'installation de prise d'image et à l'utilisateur du système de navigation. Un développement avantageux du procédé de l'invention prévoit une émission acoustique et/ou. visuelle de l'information de guidage. La représentation visuelle utilise par exemple de simples symboles graphiques qui peuvent être perçus par un regard furtif. S'il faut dévier à gauche au niveau d'un immeuble, l'écran affichera par exemple l'immeuble derrière lequel il faut bifurquer dans la rue. La reproduction acoustique de l'information de guidage a l'avantage que l'utilisateur puisse consacrer toute son attention à l'état de la circulation et de rece- voir des indications concernant son trajet sans avoir à détourner son regard de la circulation routière. Selon un mode de réalisation préférentiel du procédé de l'invention, une caméra stéréophonique détermine les distances c.es composantes d'image à reconnaître. La caméra stéréophonique prend deux images légèrement décalées de l'environnement. En appliquant un procédé de triangulation on peut exploiter les images et déterminer:'.es distances des différentes composantes. Un mode de réalisation avantageux de l'invention cc n- siste à effectuer le procédé de reconnaissance d'image à une distar.ce prédéterminée avant la dérivation. Ainsi, l'utilisateur disposera d'une information de guidage qu'il peut appliquer immédiatement. De plus, la reconnaissance d'image est seulement activée lorsque l'utilisateur se trouve à une distance déterminée avant le point de déviation ou le crDi- sement, de sorte qu'il n'est pas nécessaire de prendre en permanence l'environnement et d'appliquer un procédé de reconnaissance d'image ou d'objet utilisant une puissance de calcul importante. Un développement avantageux de l'invention concerne un procédé à l'aide duquel l'information de guidage confirme la bonne route suivie. Précisément sur des segments longs entre deux déviations, cela permet de calmer l'utilisateur qui pourrait penser avoir manqué une dérivation. Selon un mode de réalisation préférentiel du procédé de l'invention, on peut enregistrer en mémoire les données associées aux composantes reconnues. Ces données sont alors disponibles pour le guidage lors d'une utilisation ultérieure du même trajet sans que la caméra stéréo n'ait à prendre les images actuelles pour les exploiter. Des objets existant en permanence, reconnus une seule fois le long du trajet, peuvent être intégrés dans le guidage. Le trajet calculé sera ainsi complété par les informations de guidage concernant l'indication d'objets constituant des points marquants permettant l'orientation du conducteur. Il est également prévu de recommander un trajet le long duquel il y a des objets ou points particulièrement marquants utilisables comme informations de guidage même si cela se traduit par un lé- ger détour. Le système de navigation selon l'invention, notamment pour des véhicules automobiles, comporte une installation permettant de déterminer la position et au moins une installation d'émission pour l'information de guidage. Selon l'invention, il est également prévu une installation de saisie d'image et une installation de reconnaissance d'image couplée à l'installation d'émission pour émettre comme informations de guidage des composantes d'image reconnues. L'installation de saisie d'image prend ainsi les images de l'environnement actuel du véhicule. Ces images sont interprétées par l'installation de reconnaissance d'image et sont décomposées en leurs différentes composantes. L'information de guidage obtenue par l'exploitation de l'image est transmise à l'installation d'exploitation et elle est communiquée au conducteur du véhicule. Un développement préférentiel du système de navigation selon la présente invention prévoit une caméra stéréophonique comme installation de saisie d'image. La prise d'une image stéréophonique permet d'exploiter la situation concernée de manière tridimensionne.le, en particulier cela permet de calculer:l'éloignement des différents obji ts rendu ainsi possible de manière simple. Un développement avantageux du système de navigation selon l'invention concerne une unité d'émission équipée d'un écran. L'écran peut fournir, à l'aide de symboles graphiques simples, l'objet reconnu comme information de guidage à destination de l'utilisateur. Il est particulièrement avantageux d'utiliser une installation d'émission combinée à un hautparleur transmettant de manière acoustique l'information de guidage. L'indication acoustique de conduite n'oblige pas l'utilisateur à détourner son regard de la circulation pour observer une représentation graphique. De manière préférentielle, le système de navigation selon l'invention comporte une mémoire, actualise en continu les objets reçus et reconnus, et peut être développé pour permettre un guidage s'appuyant sur des informations remises à jour. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière 35 plus détaillée à l'aide des dessins annexés dans lesquels: 2866951 6 - la figure 1 est une vue schématique d'un système de navigation selon l'invention, - la figure 2 montre un ordinogramme du procédé de l'invention, la figure 3 montre un schéma d'un exemple de situation de circula- tion. Description d'un mode de réalisation La figure 1 montre schématiquement le système de navigation selon l'invention. Ce système de navigation se compose d'une unité de navigation 1 pour déterminer le trajet. L'unité de navigatior.. 1 est reliée à un capteur 2 déterminant la position; il s'agit par exem;Dle d'un récepteur GPS (système de positionnement global). Le capteur 2 transmet la position actuelle déterminée à l'unité de navigation 1. Celle- ci s'adresse à une banque de données 3 contenant des données géographiques ou des données de lieux, par exemple des cartes routières nu- mérisées. En variante, la détermination de position peut également se faire par une localisation de couplage consistant à additionner ou à coupler des éléments de trajet, de manière cyclique, en amplitude et en angle. Par une comparaison permanente entre la position et le tracé de la route sur la carte numérique, c'est-à-dire par un procédé de contrôle de concordance de cartes on peut compenser les défauts accumulés. Du fait de la position actuelle, de la destination introduite et des données de lieux contenues dans la banque de données 3, on calcule un trajet. Les croisements disposant de plusieurs possibilités de poursuite de trajet sont appelés points de déviation. Il s'agit principa:. ement de deux cas entre lesquels il faut distinguer. Dans le premier cas il est nécessaire de changer de direction à un point de déviation. Dais le second cas on conserve la direction au point de déviation. Les points de déviation calculés et obtenus pour le trajet recommandé sont trans- mis à une unité d'exploitation 4. Le système de navigation selon l'invention comporte en outre deux caméras 5a, 5b combinées pour former une caméra stéréo 5. Les images prises par la caméra stéréo 5 sont envoyées à une installation de reconnaissance d'image 6. Celle-ci utilise des procédés de re- connaissance d'image pour décomposer les images prises en leurs différentes composantes ou objets. On établit des données objets associées aux différents objets. Ces données contiennent au moins la nature de l'objet par exemple immeuble, feu rouge, automobile, etc... et le cas échéant la distance de l'objet. La distance ou éloignement peut se cal- culer par l'application du procédé de triangulation aux images stéréo. D'autres données objets peuvent être la taille, la couleur, la reconnaissance et les caractéristiques. Les données objets sont transmises par l'installation de reconnaissance d'image 6 à l'unité d'exploitation 4. L'unité d'exploitation 4 reçoit d'une part les points de clé- viation déterminés par l'unité de navigation 1 et d'autre part les dcnnées objets générées par l'installation de reconnaissance d'image 6. Ensuite, l'unité d'exploitation 4 exploite les données reçues pour sélectionner les composantes appropriées clans les images prises ou les objets représentés comme informations de guidage. Ensuite l'unité d'exploitation 4 génère une information de guidage transmise à l'installation d'exploitation 7. L'installation d'émission 7 peut transmettre l'information de guidage à la fois de manière optique et de manière visuelle par un écran ou de manière acoustique par un haut-parleur à destination de l'utilisateur du système de navigation.. La recommandation de guidage transmise de manière acoustique a l'avantage de ne pas obliger le ccnducteur à détourner son regard et son attention des événements de circulation. Le fonctionnement du système de navigation selon l'invention sera décrit ci-après de manière plus détaillée à l'aide de la figure 2 qui représente un ordinogramme du procédé de guidage selon l'invention. Le point de départ portant la référence 8 dans l'ordinogramme correspond aux étapes de procédé exécutées dans le système de navigation habituel, notamment la saisie et la détermination de la position actuelle par des capteurs appropriés et le calcul du trajet avec les points de déviation en s'appuyant sur les informations de car-tes enregistrées en mémoire. Dans l'étape de procédé 9 on détermine la distance du prochain point de déviation. Ensuite, on décide dans l'étape de procédé 10 si le point de déviation ou le croisement, là où sera émise la recom- mandation de guidage, est à portée de vue. La portée de vue peut se dé- finir par exemple par une distance prédéfinie. Si la distance du croise- ment ou du point de déviation est trop importante ou si le croisement n'est pas à portée de vue, l'étape de procédé 11 génère une recomman- dation de guidage ou une indication de conduite s'appuyant sur l'éloignement obtenu dans l'étape de procédé 9. Ensuite, l'indication de guidage est émise dans l'étape 12 du procédé. On a une autre évolution du procédé si dans l'étape de procédé 10 on décide que le croisement ou le point de déviation est. à portée de vue. Alors le procédé se poursuit par l'étape 13. Une image stéréo de l'état de la circulation et de l'environnement est prise. Les caméras prenant des vues de l'environnement sont principalement dirigées vers l'avant de manière à prendre des images dans la direction de circulation correspondant à la vision de l'utilisateur. Dans l'étape 14 du procédé on exploite l'image stéréo prise, c'est-à-dire que l'on décompose l'image stéréo en différents objets. Dans les différents objets on détermine des données d'objets comme décrit en référence à la figure 1 et on les associe par exemple en traitant l'objet comme un immeuble. En outre, on examine les propriétés des objets. Les critères pour une analyse plus poussée sont par exemple la taille, la couleur, la reconnaissance et/ou le caractère distinctif. Les objets examinés sont classés ainsi en des objets marquants ou moins marquants ou statiques ou mobiles. Dans l'étape 15 on détermine si un objet a été reconnu à proximité du croisement. Cela se fait de préférence en comparant l'éloignement déterminé dans l'étape 9 du procédé et celui du point de déviation ou l'éloignement déterminé dans l'étape de procédé 14 et l'objet. Si aucun objet marquant ne se trouve à proximité du point de déviation, on poursuit le procédé par:l'étape 11 comme cela a déjà été décrit ci-dessus. Si un objet marquant (objet caractéristique) se trouve à proximité du point de déviation, on poursuit le procédé par l'étape 16. Dans cette étape on génère une recommandation de conduite ou u:le indication de guidage utilisée à la place ou en plus de l'indication d'éloignement déjà calculée du point de déviation pour le point d'orientation sélectionné dans l'étape 15. Ensuite, l'indication de guidage fournie par l'étape de procédé 16 est transmise au conducteur dans l'étape 12. Dans l'étape de procédé 14 décrite ci-dessus, dans laquelle on génère des données objets, on peut distinguer les objets statiques et les objets mobiles. Les objets statiques sont par exemple les immeubles ou maisons, les véhicules en stationnement, les feux de croisement ou les panneaux. Les objets mobiles sont par exemple d'autres véhicules en circulation ou des piétons. Les objets mobiles ne conviennent pas comme indication pour des recommandations de con-duite à cause de leur mobilité. Les objets statiques sont choisis de préférence comme sélection pour les points d'orientation car aucune modification de leur position ou de leur reconnaissance n'est à prévoir à l'instant suivant. Il peut également être intéressant d'enregistrer des données d'objets statiques dans une banque de données, d,e manière complémentaire, po ar pouvoir les appeler ultérieurement. Les données de lieux de la banque de données peuvent ainsi être définies d'une manière plus en plus précise, pratique et explicite car les informations de guidage seront analo- gues aux indications habituelles d'un copilote et s'orienteront sur des points marquants du trajet. Les objets statiques peuvent également s'utiliser comme informations de guidage si l'éloignement de ces objets est encore suffisamment important pour qu'ils ne soient pas encore à portée de vue. L'enregistrement d'objets marquants peut également servir pour établir une liste de sélection de ces points. Par exemple comme points marquants on peut enregistrer des restaurants, hôtels, etc... saisis. Les o D-jets de cette liste peuvent également être appelés points intéressants (PI) et l'utilisateur pourra les sélectionner et les commander par le guidage décrit ci-dessus. A l'aide de points marquants enregistrés de manière complémentaire on peut également calculer un trajet alternatif vers la destination. Habituellement, les systèmes de navigation calculent le trajet en s'appuyant sur le temps de parcours et la longueur du trajet. Cela signifie que l'on utilise de préférence le trajet correspondant à la durée la plus courte pour arriver à destination. Le trajet alternatif utilise le cas échéant une déviation si le trajet alternatif se décrit plus simplement par des objets marquants ou des points d'orientation. La figure 3 montre un exemple d'état ou de situation de circulation. Le véhicule 18 est équipé du système de navigation selon l'invention. Une partie du trajet est reproduite par la flèche 19. Le trajet comporte un point de déviation 20 avec un changement de direction. Dans cet exemple, le véhicule 18 doit bifurquer à droite au point de cléviation 20. Le point de déviation 20 se trouve à environ 100 mètres en avant du véhicule 18. A l'aide des caméras et. de l'exploitation d'image par le système de navigation (ce système n'est pas représenté) on reconnaît comme objets marquants deux autres véhicules, à savoir les véhicules 21, 22 sur le trajet 19. Les données d'objets générées contiennent entre autre des indications de distance et de couleur des véhicules 21, 22. Ainsi, le véhicule 21 se trouve environ à 60 mètres en amont et le vé.aicule 22 à environ 80 mètres en amont du véhicule 18. En déterminant un point d'orientation approprié, on exploite la distance des objets 21, 22 par rapport au véhicule 18 en se ré- férant à l'éloignement du véhicule 18 par rapport au point de déviation. On constate alors que le véhicule 22 est le plus proche du point de cléviation 20. C'est pourquoi le véhicule 22 est choisi comme point d'orientation. Dans l'indication de conduite ainsi générée, le véhicule 22 sera pris par exemple avec indication d'autres propriétés de l'objet telles que la couleur de la carrosserie. L'indication de guidage donnera alors par exemple dévier dans la rue à droite derrière le véhicule bleu . Le procédé de guidage actuel contiendrait comme recommandation de conduite, l'information suivante: dévier à droite à 100 mètres ou dévier à droite dans la seconde rue . Dans la situation représentée à la figure 3, avant l'information de guidage décrite ci-dessus qui concerne la déviation à environ 100 mètres, on peut communiquer au conducteur une confirmation de la véracité du trajet qu'il suit. Au lieu de communiquer au conducteur comme dans les systèmes connus, qu'il doit continuer en ligne droite à 50 mètres, la recommandation de conduite peut se traduire par exemple par ce qui suit: passer à gauche d'une maison rouge continuer tout droit . Ce message donne au conducteur une plus grande sécu-5 rité concernant la bonne route qu'il a choisie. io REVENDICATIONS 1 ) Procédé de guidage d'utilisateurs d'un système de navigation selon lequel une installation d'émission transmet des informations de guidage à l'utilisateur, caractérisé en ce qu' une installation de saisie d'image prend une vue de l'environnement, l'image reçue est décomposée par un procédé de reconnaissance d'image en différentes composantes et l'information de guidage à émettre est formée ou est complétée par au moins une composante reconnue de l'image. 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'information de guidage est émise par un moyen visuel et/ou acousti- que. 3 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' à l'aide d'une caméra stéréo on détermine l'éloignement des composan- tes reconnues de l'image. 4 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le procédé de reconnaissance d'image est exécuté à une distance pré- déterminée en amont de l'embranchement. 5 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'information de guidage confirme la validité du trajet suivi. 6 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on enregistre en mémoire les données associées aux composantes:-e-connues. 7 ) Système de navigation notamment pour véhicule automobile, comprenant une installation de détermination de position (2) et au moins une installation d'émission (7) pour fournir des informations de gaidage, caractérisé par une installation de saisie d'image (5) et une installation de reconnaissance d'image (6), couplée à l'installation d'émission (7) pour émettre des composantes d'image reconnues comme informations de guidage. 8 ) Système de navigation selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'installation de saisie d'image (5) comprend une caméra stéréo (5a, 5b). 9 ) Système de navigation selon l'une des revendications 7 ou 8, 15 caractérisé en ce que l'installation d'émission (7) comporte un moniteur et/ou un haut-parleur. 10 ) Système de navigation selon l'une des revendications 7 à 9, 20 caractérisé en ce que le système de navigation comprend une mémoire.