Brevet FR2889334A1 — publié le 20070202

La présente invention concerne un dispositif de reconnaissance de panneaux de signalisation en temps réel, dont le but est d'informer le conducteur sur les conditions de circulation. De nos jours, le domaine de la sécurité routière tient une place importante dans notre société et de nombreux procédés sont étudiés pour réduire le nombre alarmant d'accidents. Ces derniers sont, en règle générale, la conséquence directe d'infractions au code de la route. Le manque de vigilance du conducteur sur la signalisation en est une des principales causes. L'objectif de l'invention est donc d'apporter une aide supplémentaire au conducteur en lui indiquant en particulier la signalisation liée à sa sécurité. Cette transmission de l'information au conducteur ne doit en aucun cas le gêner. Le principe du temps réel permet, contrairement aux systèmes de navigation basé sur une cartographie, d'informer le conducteur sur la signalisation temporaire ou nouvellement installée. Le dispositif selon l'invention peut être utilisé à bord de tout type de véhicule. Les dispositifs de reconnaissance de panneaux, existants à l'heure actuelle, ne revendiquent aucune méthode particulière ou utilisent des procédés peu adaptés. Les brevets EP 1145186 de Janssen Reinhard, Lindner Frank, Ulmer Berthold - (DAIMLER CHRYSLER) , EP 1005421 de Pochmuller, Werner (ROBERT, BOSCH, GMBH) , FR2672411 de (DESLANDES PHILIPPE) et EP1114371 de janssen holger - (BOSCH, GMBH, ROBERT) ne définissent aucun procédé pour la reconnaissance des panneaux. Le brevet EP1383098 de Stromme, Oyvind définit un dispositif de reconnaissance peu performant car basé sur un algorithme de corrélation avec une base de données. En effet, ce type de procédé, en plus d'être très gourmand en ressources, est peu robuste à partir du moment où l'image n'est pas nette ou que le panneau est abîmé. Les brevets FR8810175 de Yves Archambault (SECTRONIC SA) et FR2834372 de Begouen Jean-Paul proposent l'installation de puces sur les panneaux, ce qui est irréalisable dans la pratique vu les coûts que cela engendrerait. De plus, ces dispositifs ne permettent pas une classification et une sélection des panneaux en fonction du milieu environnant et des caractéristiques du véhicule. Le dispositif selon l'invention permet de remédier à ces inconvénients. En effet, il utilise un système de reconnaissance basé sur des réseaux de neurones, optimisé pour la reconnaissance des formes et des symboles, sans nécessiter aucune installation extérieure au véhicule. La forme correspond à celle du panneau, tel un cercle pour un panneau d'interdiction, tandis que les symboles correspondent au contenu, tels les chiffres 10 dans un panneau de limitation de vitesse. Dans la suite du document, tous les exemples sont basés sur la signalisation européenne. Le dispositif selon l'invention comporte un système de prise d'images, une unité de traitement d'images basée sur la couleur, la forme, les symboles et utilisant les réseaux neuronaux, ainsi qu'un système de décision prenant en compte l'environnement et les caractéristiques du véhicule, le tout couplé à un système d'information au conducteur. La lecture des panneaux est effectuée au moyen d'un système de prise de vue, tel qu'une caméra, embarqué à bord du véhicule. Son champ de vision doit permettre de capturer les panneaux des deux cotés de la chaussée. L'unité de traitement d'images tient compte avant tout de la luminosité extérieure, assurant ainsi une bonne détection dans tous types de conditions lumineuses. En effet, selon le système de prise d'image utilisé, les images récupérées ne sont pas identiques, ne serait ce qu'au niveau de la couleur. Pour éviter ce problème, l'unité analyse les images de plusieurs manières, en changeant par exemple la base des couleurs du RGB vers le LAB ou le HSV. L'extraction des zones d'intérêt, contenant les panneaux et panonceaux, dans une image est rendue possible au moyen d'algorithmes tels que la détection de couleurs et de formes. Ainsi des filtres de couleurs tels que le rouge, le noir ou le blanc, sont appliqués successivement à l'image en fonction du type de panneaux à détecter ou déjà détectés. Cela permet de ne sélectionner qu'une partie de l'image à traiter pour gagner en temps de calcul et augmenter le pourcentage de réussite. De plus, la forme est un élément important puisqu'elle détermine la catégorie du ou des panneaux que rencontre le conducteur. Par exemple, une forme circulaire et de couleur rouge correspond à un signal d'interdiction. En utilisant les mêmes procédés, les panonceaux sont extraits afin d'apporter des précisions ou des indications complémentaires aux usagers concernés. Ces panonceaux étant toujours situés sous un panneau, cela permet alors d'appliquer ces méthodes sur une partie ciblée de l'image. Le traitement des zones d'intérêt utilise des algorithmes basés sur les réseaux neuronaux permettant la reconnaissance des différents panneaux et panonceaux grâce à leurs formes et les symboles qu'ils contiennent. En effet, ce type d'algorithme, très puissant en terme de rapidité, apporte un pourcentage de réussite très élevé. Un autre avantage des réseaux de neurones est leur capacité d'adaptation à diverses applications. Pour cela, il suffit de modifier au moins un paramètre tel que la structure du réseau, le nombre de couches cachées, de neurones d'entrée et de sortie, ou le principe d'entraînement des neurones. Le système de décision permet, au moyen des formes et des symboles trouvés, ainsi que de plusieurs paramètres environnementaux, de ne retenir que l'information la plus utile à transmettre au conducteur. Le système prend en compte le milieu et le pays où circule le conducteur de manière totalement autonome, les différents milieux pouvant être par exemple une ville, une autoroute, une route de montagne ou une zone à vitesse limitée. Pour cela, le système peut faire le lien entre plusieurs panneaux successifs ou détecter certains panneaux significatifs. Par exemple, aux abords d'une agglomération, le dispositif détecte le panneau d'entrée ou de sortie de cette ville. Cela lui permet de s'adapter au milieu et ainsi d'optimiser ses algorithmes pour obtenir de meilleurs résultats. Les caractéristiques du véhicule comme son gabarit et son poids sont aussi pris en compte. Cela est utile, par exemple, pour filtrer les panneaux de vitesse adressés uniquement aux véhicules dont le poids est supérieur à celui indiqué sur le panonceau. Dans le cas d'un panneau s'appliquant à une voie de décélération, le dispositif peut savoir si le véhicule est entré dans cette voie en vérifiant, par exemple, l'activation de l'indicateur de changement de direction, ou le franchissement de la ligne. Ainsi le conducteur n'est informé que sur les conditions de circulation le concernant. L'information climatique est également prise en compte par le dispositif au moyen de capteurs tels qu'un détecteur de pluie ou de brouillard. Ce procédé a pour but de donner plus ou moins d'importance à certains panneaux comme par exemple de mettre en avant le panneau de danger risque de verglas en montagne, ou d'indiquer une limitation de vitesse de 110 km/h au lieu d'une limitation de 130 km/h par temps de pluie sur autoroute. Le conducteur est informé sur les conditions de circulation, au moyen d'un signal sonore ou visuel. La vitesse maximale autorisée est indiquée de façon permanente au conducteur sous forme visuelle au moyen par exemple d'un affichage dans l'habitacle du véhicule. Les informations ponctuelles importantes, telles que la présence d'un stop, sont affichées de manière éphémère de façon à avertir l'utilisateur au moment propice. De plus, un flash d'intensité réduite peut être utilisé pour avertir le conducteur d'une infraction au code de la route, telle que le dépassement de la vitesse maximale autorisée. Il peut être placé au niveau du rétroviseur intérieur ou du tableau de bord du véhicule et ne doit en aucun cas gêner le conducteur. Ce flash, qui rappelle celui d'un radar de police, est particulièrement appréhendé par les automobilistes et donc alarmera rapidement le conducteur, dans le cas par exemple d'un excès de vitesse. Un signal sonore peut être rajouté au signal visuel existant afin de renforcer la sécurité. A noter que le dispositif peut-être couplé à un système de contrôle de la vitesse permettant, avec l'approbation du conducteur, de limiter ou de réguler automatiquement la vitesse du véhicule. Les dessins annexés illustrent l'invention: La figure numéro 1 représente, sous forme de blocs comportementaux, le dispositif. La figure numéro 2 représente les conditions de fonctionnement du dispositif. La figure numéro 3 représente le dispositif sous forme d'éléments physiques distincts. Les figures numérotées de 4 à 6 représentent des exemples précis du fonctionnement du dispositif. En référence au schéma numéro 1, le dispositif comporte un système de prise d'images (1), de traitement d'images (2) et de décision (3), le tout associé à un système d'information au conducteur (4). En référence au schéma numéro 2, le dispositif est installé à bord d'un véhicule (5) circulant le long d'une route (6). Le dispositif de prise d'image (1) permet la capture des panneaux (7a et 7b) situés dans son champ de vision (8). En référence au schéma numéro 3, le dispositif installé à bord du véhicule (5) est constitué de plusieurs éléments. La caméra (9) située sur le véhicule représente le système de prise d'image (1) dont le champ de vision (8) est orienté vers le panneau (7c). Le flux de données ainsi collectées est envoyé à l'unité de traitement (10), composée du système de traitement d'images (2) et du système de décision (3), qui traite cette information en la couplant avec celles transmises par des capteurs (11) placés sur le véhicule (5). Les informations traitées sont transmises au conducteur à travers une interface (12). Dans ce schéma, l'interface (12) est composée de trois éléments. Un écran (13) permet d'afficher en continu, pour le conducteur, la vitesse limite dans le milieu où circule le véhicule (5). Dans le cas où il roule trop vite, un avertisseur (14) informe le conducteur de l'excès de vitesse. Enfin, un deuxième écran (15) l'informe des conditions importantes de circulation. Le dispositif peut être aussi couplé à un contrôleur de vitesse (16) permettant au conducteur, par l'intermédiaire d'une commande (17) vocale ou mécanique située ici sur le volant (18), de limiter ou de réguler automatiquement la vitesse du véhicule (5) à la vitesse limite du milieu où il circule. En référence aux schémas numérotés de 4 à 6, le dispositif comporte un système de décision (3) fonctionnant de façon autonome et intelligente. Trois cas de décision sont ici recensés. Dans le premier cas (figure 4), le dispositif détecte un panneau de limitation de vitesse à 130 km/h (7d) et un capteur (11) lui indique la présence de pluie (19). Il informe donc au conducteur une limitation de 110 hm/h (13). Dans le second cas (figure 5), le dispositif détecte un panneau de limitation de vitesse à 50 km/h (7e) et un capteur (11) de vitesse l'informe que le véhicule circule à 65 km/h (20). L'avertisseur (14) déclenche donc un flash d'intensité réduite qui informe le conducteur du dépassement de la limitation de vitesse. Dans le troisième cas (figure 6), le dispositif détecte un panneau de limitation de vitesse à 110 km/h (7f) ainsi qu'un panneau à 90 km/h (7g) mais destiné aux véhicules de plus de 5.5 tonnes, cette information étant signalée par le panonceau (21) sous le panneau 90 km/h (7g). Le véhicule concerné (22) ne dépassant pas le poids de 5.5 fo tonnes, le système signale au conducteur une limitation de 110 km/h (13). Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné au domaine de l'assistance de conduite de véhicule. REVENDICATIONS 1) Dispositif de reconnaissance de panneaux de signalisation en temps réel caractérisé en ce qu'il comporte un système de prise d'images (1), de traitement d'images (2) et de décision (3), le tout associé à un système d'information au conducteur (4). 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la lecture des panneaux est effectuée au moyen d'un système de prise de vue, tel qu'une caméra (9), embarqué à bord du véhicule. 3) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'unité de traitement d'images (2) tient compte de la luminosité extérieure, assurant ainsi une bonne détection dans tout type de conditions lumineuses. 4) Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que l'extraction des zones d'intérêt, contenant les panneaux (7) et panonceaux (29), dans l'image, est rendue possible au moyen d'algorithmes tels que la détection de couleurs et de formes. 5) Dispositif selon les revendications 3 et 4 caractérisé en ce que le traitement des zones d'intérêt utilise des algorithmes basés sur les réseaux neuronaux permettant la reconnaissance des différents panneaux (de 7a à 7g) et panonceaux (21) grâce à leurs formes et aux symboles qu'ils contiennent. 6) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les formes, les symboles ainsi que plusieurs paramètres environnementaux permettent, par l'intermédiaire du système de décision (3), de sélectionner l'information à transmettre au conducteur: a) Le dispositif a la possibilité de connaître de manière autonome le milieu où circule le conducteur alors que les caractéristiques du véhicule (5) pourront être spécifiés par l'utilisateur. b) L'information climatique est connue par le dispositif, par l'intermédiaire de capteurs (11) tels qu'un détecteur de pluie ou de brouillard, permettant de donner plus ou moins d'importance à certains panneaux dans les différentes conditions de circulation. 7) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le conducteur est 10 informé sur les conditions de circulation, au moyen d'un signal sonore ou visuel (12). 8) Dispositif selon la revendication 7 caractérisé en ce que l'affichage de la vitesse maximale autorisée s'effectue de façon permanente (13) afin que le 15 conducteur soit prévenu, à tout moment, de la vitesse à ne pas dépasser. 9) Dispositif selon la revendication 7 caractérisé en ce que le dépassement de la vitesse autorisée est signalé au conducteur par un signal lumineux (14) tel qu'un flash d'intensité réduite, intégré au véhicule (5) et ne gênant en aucun 20 cas le comportement dudit conducteur. 10) Dispositif selon la revendication 7 caractérisé en ce qu'un système de contrôle de la vitesse (16) peut y être associé, permettant, avec l'approbation du conducteur, de limiter ou de réguler automatiquement la vitesse du véhicule (5).