Brevet FR2861487A1 — publié le 20050429

"Procédé de détection d'une sortie de voie de circulation" La présente invention concerne un procédé de détection d'une sortie de voie de circulation. La présente invention concerne plus particulièrement un procédé de détection d'une sortie de voie de circulation d'un véhicule équipé d'une caméra de rétrovision qui fournit des images de la portion de route qui est située à l'arrière du véhicule, et comportant une unité centrale prévue pour déterminer la position du véhicule dans sa voie de circulation et pour produire un signal d'alerte de sortie de voie imminente, la voie de circulation étant matérialisée au sol et délimitée latéralement par des lignes de marquage. Les systèmes d'aide à la conduite visant à avertir le conducteur d'un véhicule d'une sortie de voie imminente utilisent généralement des caméras dédiées à cette fonction, parfois complétées par un dispositif électronique annexe. Un système de ce type est décrit dans le document US-A-5.555.312. L'image fournie par la caméra frontale est traitée numériquement de manière à en extraire les lignes de marquage au sol. A partir des informations obtenues par ce traitement, un calculateur détermine la distance latérale entre le véhicule et les lignes de marquage, à un instant donné. Ce type de système n'est pas satisfaisant car il nécessite d'équiper le véhicule d'une caméra dédiée à la détection de sortie de voie, ce qui pose des problèmes d'encombrement et de coût. Dans un article publié par A. Takahashi, Y. Ninomiya, M. Ohta, M. Nishida, et M. Takayama, à l'occasion de la conférence IV-2002 qui s'est tenue à Versailles, et intitulé "Rear View Lane Detection by Wide Angle Camera", les auteurs proposent d'exploiter les images fournies par une caméra de rétrovision, déjà présente sur le véhicule pour l'aide au stationnement, en vue de réaliser un système de détection de sortie de voie. Cette solution est avantageuse en termes de coût, car elle permet d'utiliser une seule caméra pour deux fonctions différentes. Toutefois, cet article n'explique pas comment calculer, à 5 partir de l'image fournie par une caméra de rétrovision, la position du véhicule par rapport aux lignes de marquage. La présente invention vise à proposer un procédé de détection de sortie de voie optimisé, fiable, économique et simple, et qui utilise les images fournies par la caméra de rétrovision pour lo détecter une sortie de voie. L'invention vise aussi à remédier aux dysfonctionnements du système de détection d'une sortie de voie, dans le cas où l'image ne contient pas de ligne de marquage, ou lorsque les lignes de marquage sont discontinues. Dans ce but, l'invention propose un procédé de détection du type décrit précédemment, caractérisé en ce que l'unité centrale met en oeuvre les étapes successives suivantes: - identification des lignes de marquage par analyse d'une image fournie par la caméra à un instant donné - calcul, à partir des lignes de marquage identifiées dans l'image, de distances latérales représentatives de la position transversale du véhicule par rapport à au moins une ligne de marquage à l'instant donné ; - estimation, à partir des distances calculées, d'une 25 position de l'essieu avant du véhicule par rapport aux lignes de marquage. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - le procédé comporte une étape de correction de la position estimée de l'essieu avant en fonction du temps de réponse de l'unité centrale, entre l'instant donné correspondant à l'image traitée, et l'instant final correspondant à la production du signal d'alerte; - le procédé comporte une étape de correction de la position estimée de l'essieu avant en fonction du temps de réaction du conducteur du véhicule, entre l'instant final correspondant à la production du signal d'alerte et un instant de réaction correspondant à une première intervention du conducteur en réponse au signal d'alerte; le procédé comporte une étape de calcul d'un coefficient de confiance attribué à chaque position estimée, ou à chaque distance calculée, le coefficient de confiance étant représentatif de la fiabilité accordée au calcul de la position estimée, ou de la distance calculée, correspondante; io - lorsque aucune ligne de marquage n'est identifiée dans l'image à l'instant donné, l'unité centrale déduit une position estimée de l'essieu avant à partir d'un nombre déterminé de positions estimées précédentes et/ou de distances calculées précédentes, en fonction des coefficients de confiance associés; - le calcul des distances latérales est précédé d'une étape de correction de distorsion qui est appliquée directement aux lignes de marquage identifiées dans l'image; - l'unité centrale estime, à partir des distances latérales calculées, la vitesse latérale du véhicule; l'unité centrale estime, à partir des distances latérales calculées, l'angle de lacet du véhicule; - l'unité centrale estime, à partir des distances latérales calculées, le rayon de courbure de la voie de circulation. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est un schéma qui représente un véhicule comportant un système embarqué pour la mise en oeuvre du 30 procédé de détection selon l'invention; - la figure 2 est une vue de dessus qui représente schématiquement le véhicule de la figure 1 lorsqu'il se déplace dans une voie de circulation. Sur la figure 1 on a représenté un système 10 embarqué à bord d'un véhicule 12 pour la mise en oeuvre d'un procédé de détection d'une sortie de voie de circulation conforme aux enseignements de l'invention. s Le système de détection 10 comporte une caméra de rétrovision 14 qui fournit des images de la portion de route qui est située à l'arrière du véhicule 12, comme illustré par la figure 2. De manière classique, la caméra de rétrovision 14 est une caméra à grand angle qui a pour fonction principale d'aider le io conducteur du véhicule 12 dans les manoeuvres de stationnement. Le véhicule 12 est équipé, à cet effet, d'un écran de visualisation 16 de la scène arrière qui diffuse les images prises par la caméra 14. Pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, le is système 10 comporte une unité centrale 18 qui est susceptible de traiter les images fournies par la caméra 14, de manière à produire un signal d'alerte en cas de détection d'une sortie de voie de circulation imminente. Selon le mode de réalisation représenté ici, le signal 20 d'alerte est un signal lumineux produit par un témoin lumineux 20 qui est commandé par l'unité centrale 18. Bien entendu, le signal d'alerte peut revêtir d'autres formes, par exemple la forme d'un signal sonore, ou une combinaison d'un signal sonore et d'un signal lumineux, ou encore une sensation tactile perceptible par le conducteur. Comme on peut le voir sur la figure 2, la voie de circulation du véhicule 12 est matérialisée au sol et délimitée latéralement, ici par deux lignes de marquage LI, L2 sensiblement parallèles. Les lignes de marquage LI, L2 délimitent ici une voie de circulation en ligne droite. Dans la suite de la description, on définit à titre non limitatif une direction longitudinale X qui correspond à l'axe longitudinal du véhicule 12 et une direction transversale Y par rapport à la direction longitudinale X. Sur la figure 2, le véhicule 12 circule de la droite vers la gauche. Le procédé de détection selon l'invention est mis en oeuvre de la manière suivante. Au cours d'une première étape dite d'identification, l'unité centrale 18 analyse une image I fournie par la caméra 14 à un instant donné Ti, de manière à extraire de l'image I les lignes de marquage LI, L2. Cette étape d'identification utilise des algorithmes io classiques de détection de lignes dans une image, adaptés à la spécificité de la caméra grand angle de rétrovision 14. L'étape d'identification utilise par exemple un algorithme détectant les contours, puis une transformée de Hough. Au cours d'une deuxième étape dite de calcul, l'unité ls centrale 18 calcule, à partir des lignes de marquage LI, L2 identifiées dans l'image I, des distances latérales (à droite et à gauche) dld, d1g, d2d, d2g représentatives de la position transversale du véhicule 12 par rapport aux deux lignes de marquage LI, L2 à l'instant donné. Selon le mode de réalisation représenté ici, l'unité centrale 18 calcule les distances latérales en deux positions longitudinales arrière distinctes x1, x2. Les deux positions longitudinales arrière xl, x2 ont par exemple pour valeurs respectives 1 mètre et 1,5 mètre, à partir de 25 l'extrémité longitudinale arrière du véhicule 12. L'unité centrale 18 obtient donc, à la première position longitudinale arrière xl, une première distance latérale droite dld, et une première distance latérale gauche d1g, qui représentent respectivement les distances transversales, à droite, entre l'axe longitudinal X du véhicule 12 et la ligne de marquage droite L1 et, à gauche, entre l'axe longitudinal X du véhicule 12 et la ligne de marquage gauche L2. De manière similaire, l'unité centrale 18 obtient, à la seconde position longitudinale arrière x2, une seconde distance latérale droite d2d et une seconde distance latérale gauche d2g. Avantageusement, l'étape de calcul est précédée par une étape de correction de distorsion qui est appliquée directement aux lignes de marquage L1, L2 identifiées dans l'image I. Une telle étape de correction de distorsion permet de gagner du temps par rapport aux méthodes classiques qui commencent par corriger la distorsion sur toute l'image I avant lo d'appliquer les algorithmes d'extraction des lignes de marquage L1, L2 sur l'image I corrigée. Au cours d'une troisième étape dite d'estimation, l'unité centrale 18 estime, à partir des distances latérales calculées d1d, d1g, d2d, d2g, la position de l'essieu avant 22 du véhicule 12 par rapport à la ligne de marquage droite L1. La position de l'essieu avant 22 peut être obtenue en comparant deux à deux les distances latérales dl d, d 1 g calculées pour la première position longitudinale xl avec les distances latérales d2d, d2g calculées pour la seconde position longitudinale x2. Cette position est obtenue par projection de la distance du véhicule 12 à la ligne de marquage L1, L2, par le théorème de Thalès. La position estimée de l'essieu avant 22 est caractérisée ici par la distance latérale droite davd et par la distance latérale gauche davg entre l'axe longitudinal X du véhicule 12 et les lignes de marquage droite LI et gauche L2, au droit de la position longitudinale xa de l'essieu avant 22. Bien entendu, la dimension transversale de l'essieu avant 22 étant connue, l'unité centrale 18 est en mesure d'évaluer, à partir des distances latérales davd, da g associées à l'essieu avant 22, la distance latérale séparant chaque roue de l'essieu 22 avec la ligne de marquage L1, L2 en vis-à-vis. De préférence, la position estimée de l'essieu avant 22 est corrigée en fonction du temps de réponse de l'unité centrale 18 entre l'instant donné Ti correspondant à l'image traitée I, et l'instant final Tf correspondant à la production du signal d'alerte. Avantageusement, la position estimée de l'essieu avant 22 est aussi corrigée en fonction du temps de réaction du conducteur du véhicule 12, entre l'instant final Tf correspondant à la production du signal d'alerte et un instant de réaction Tr correspondant au temps supposé nécessaire au conducteur pour qu'il réagisse au signal d'alerte en intervenant sur les commandes du véhicule 12. io Ces temps de réponse et de réaction Tr dépendent de la vitesse du véhicule 12. La position estimée après correction équivaut donc au calcul des distances latérales droite ded et gauche deg, au niveau d'une position longitudinale xe située en avant du véhicule 12, is comme représenté sur la figure 2. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'étape de calcul comporte une étape de calcul d'un coefficient de confiance K, qui est attribué à chaque position estimée. Le coefficient de confiance K est représentatif de la fiabilité accordée au calcul de la position estimée correspondante. Lorsque aucune ligne de marquage LI, L2 n'est identifiée dans l'image 1 à l'instant donné Ti, par exemple en cas d'éblouissement lors de l'entrée ou de la sortie d'un tunnel, ou lorsque la caméra 14 est éblouie par un soleil rasant, ou encore lorsqu'il n'y a pas de lignes de marquage sur la route, l'unité centrale 18 déduit alors une position estimée du véhicule 12 à partir d'un nombre déterminé de positions estimées précédentes et/ou de distances calculées dl, d2 précédentes. La position estimée du véhicule 12 est déduite notamment en fonction des coefficients de confiance K associés au positions estimées précédentes, ce qui permet de tenir compte principalement des valeurs calculées les plus fiables. Avantageusement, l'unité centrale 18 exploite les distances latérales dl, d2 obtenues pendant l'étape de calcul pour estimer des valeurs supplémentaires représentatives du déplacement du véhicule 12, par rapport à la voie de circulation, en particulier la vitesse latérale, ou transversale, du véhicule 12, l'angle de lacet du véhicule 12, et le rayon de courbure de la voie de circulation. Ces valeurs supplémentaires peuvent ensuite être utilisées par d'autres systèmes embarqués dans le véhicule 12, par exemple par un système de guidage, ou système de navigation. On note que, si la largeur de la voie de circulation est connue, il est possible de détecter une sortie de voie à partir des io distances latérales dl, d2 relatives à une seule ligne de marquage L1, L2, par exemple à partir des distances latérales droite d1d, d2d, lorsque l'image I ne comporte pas de ligne de marquage L2 à gauche. Avantageusement, l'unité centrale 18 détermine si les données disponibles sont suffisantes pour permettre une détection de sortie de voie fiable, par exemple en fonction du nombre de positions estimées disponibles, et/ou en fonction de l'indice de confiance K affecté à ces positions estimées. Ainsi, lorsque l'unité centrale 18 détermine que les données disponibles sont insuffisantes, elle avertit le conducteur du véhicule 12 de l'absence de détection, par exemple au moyen d'un dispositif lumineux ou sonore. Le système 10 pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention fonctionne en temps réel. Selon un exemple de réalisation, le temps de rafraîchissement de la position estimée de l'essieu avant 22 est de quarante millisecondes. REVENDICATIONS 1. Procédé de détection d'une sortie de voie de circulation d'un véhicule (12) équipé d'une caméra de rétrovision (14) qui fournit des images de la portion de route qui est située à l'arrière du véhicule (12), et comportant une unité centrale (18) prévue pour déterminer la position du véhicule (12) dans sa voie de circulation et pour produire un signal d'alerte de sortie de voie imminente, la voie de circulation étant matérialisée au sol et délimitée latéralement par des lignes de marquage (L1, L2), lo caractérisé en ce que l'unité centrale (18) met en oeuvre les étapes successives suivantes: - identification des lignes de marquage (LI, L2) par analyse d'une image (I) fournie par la caméra (14) à un instant donné (Ti) ; - calcul, à partir des lignes de marquage (L1, L2) identifiées dans l'image (I), de distances latérales (d1d, d1g, d2d, d2g) représentatives de la position transversale du véhicule (12) par rapport à au moins une ligne de marquage (LI, L2) à l'instant donné (Ti) ; estimation, à partir des distances calculées (d1d, d1g, d2d, d2g), d'une position de l'essieu avant (22) du véhicule (12) par rapport aux lignes de marquage (L1, L2). 2. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de correction de la position estimée de l'essieu avant (22) en fonction du temps de réponse de l'unité centrale (18), entre l'instant donné (Ti) correspondant à l'image traitée (I), et l'instant final (Tf) correspondant à la production du signal d'alerte. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de correction de la position estimée de l'essieu avant (22) en fonction du temps de réaction du conducteur du véhicule (12), entre l'instant final (Tf) correspondant à la production du signal d'alerte et un instant de io réaction (Tr) correspondant à une première intervention du conducteur en réponse au signal d'alerte. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de calcul d'un coefficient de confiance (K) attribué à chaque position estimée, ou à chaque distance calculée (d1d, d1g, d2d, d2g), le coefficient de confiance (K) étant représentatif de la fiabilité accordée au calcul de la position estimée, ou de la distance calculée, correspondante. io 5. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que, lorsque aucune ligne de marquage (L1, L2) n'est identifiée dans l'image (I) à l'instant donné (Ti), l'unité centrale (18) déduit une position estimée de l'essieu avant (22) à partir d'un nombre déterminé de positions estimées précédentes et/ou de distances calculées (d1d, d1g, d2d, d2g) précédentes, en fonction des coefficients de confiance (K) associés. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le calcul des distances latérales (d1d, d1g, d2d, d2g) est précédé d'une étape de correction de distorsion qui est appliquée directement aux lignes de marquage (L1, L2) identifiées dans l'image (I). 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité centrale (18) estime, à partir des distances latérales calculées (d1d, d 1 g, d2d, d2g), la vitesse latérale du véhicule (12). 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité centrale (18) estime, à partir des distances latérales calculées (d1d, d1g, d2d, d2g), l'angle de lacet du véhicule (12). 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité centrale (18) estime, à partir des distances latérales calculées (d1d, d1g, d2d, d2g), le rayon de courbure de la voie de circulation.