Brevet FR2936895A1 — publié le 20100409

-1- SYSTEME PASSIF AUTONOME UTILISANT LA SAISIE D'IMAGES POUR DETECTER LE DEPASSEMENT PAR UN VEHICULE DE LA VITESSE LIMITE DESCRIPTION DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne le domaine des système passifs autonomes, mobiles ou fixes, utilisant un dispositif de saisie d'images pour détecter le dépassement de la vitesse limite autorisée en apportant la preuve de l'identification et de la vitesse du véhicule. ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE Une technique largement utilisée pour détecter le dépassement par un véhicule d'au moins une vitesse limite prédéfinie par l'autorité compétente, exploite les informations communiquées par un radar qui est piloté par du personnel dûment habilité. En outre, l'opérateur doit avoir un champ optique suffisamment long pour ne pas être vu des véhicules à contrôler et l'équipement ne doit pas être détecté par des dispositifs antiradars. De telles contraintes limitent les zones possibles d'implantation desdits radars et les heures d'utilisation puisqu'ils nécessitent la présence d'un opérateur. Les conducteurs connaissent ainsi rapidement les zones où ils sont implantés ainsi que les heures pendant lesquelles ils sont exploités ce qui leur permet d'échapper aux contrôles en réduisant la vitesse dans lesdites zones et auxdites heures. Une version améliorée de la technique précédente consiste à utiliser un système autonome combinant un radar et une caméra numérique ou vidéo ou les deux. Ce système nécessite du personnel qualifié pour le piloter et conserve malheureusement dans la plupart des installations les limitations susmentionnées. Certaines dispositions n'ont pas lesdites limitations comme par exemple leur implantation au dessus de la route ou sur des ponts avec détection du véhicule par l'arrière. Une autre technique connue consiste à utiliser un système intelligent, installé dans le véhicule, contrôlant la vitesse et la localisation du véhicule en les comparant simultanément à une base de donnée interne qui contient une carte et les limites de vitesses pour toutes les localisations routières. Ainsi, si le conducteur atteint la vitesse limite dans la zone considérée, le système l'avertit et si celui-ci la dépasse, ledit dépassement est enregistré sur une carte à mémoire qui est lue par l'autorité compétente en des temps bien définis. Malheureusement, ce système est onéreux et nécessite une infrastructure conséquente par l'autorité de régulation du trafic concernant la gestion des cartes et de leur mise à jour. Une nouvelle technique en relation avec le brevet CY2520 utilise une caméra possédant un obturateur réglable qui permet de saisir le déplacement du véhicule, qui 2936895 -2 possède une vitesse supérieure à la vitesse limite, de quelques centimètres pendant le temps d'exposition. Le véhicule étant pourvu de deux lampes, ou autres marquages, de distance connue, qui laissent une trace pendant le temps d'exposition. La longueur des traces laissées et le fait qu'elles se rejoignent quand le véhicule dépasse la vitesse 5 limite, indique qu'il y a eu dépassement. La vitesse du véhicule peut alors être calculée en fonction du temps d'exposition. Les avantages de cette technique sont qu'elle est passive et donc non détectable et qu'elle fournit une preuve photographique du dépassement. Les inconvénients sont qu'elle nécessite des marquages spécifiques sur le véhicule. 10 D'autres techniques plus proches sont décrites dans les brevets suivants : - US3120992 qui décrit un système de détection de dépassement de vitesse utilisant un dispositif optique qui prend deux photographies de la plaque d'identification pour en déduire la vitesse du véhicule : il ne fait pas référence à des caméras digitales et nécessite des marquages spécifiques additionnels sur la plaque d'identification ; 15 - WO93/19441 qui décrit un système de contrôle de véhicules utilisant deux caméras, l'une avec un temps d'exposition de 20 ms et l'autre un temps d'exposition de 1 ms ; - DE1523184 qui décrit un système dans lequel la vitesse d'un véhicule est estimée à partir du temps écoulé entre deux photographies successives prises du même véhicule. 20 RESUME DE L'INVENTION Pour résoudre les problèmes susmentionnés, la présente invention traite d'un système passif autonome de détection du dépassement par un véhicule de la vitesse limite avec saisie d'image, qui est de petite taille, qui peut être placé indifféremment sur le côté ou au dessus de la route, non détectable par le conducteur du véhicule arrivant ou par un 25 dispositif de détection de radars et qui ne nécessite pas de quelconques moyens additionnels sur le véhicule. Le système selon l'invention comprend essentiellement : - un moyen de détection de la présence d'un véhicule ; - un moyen de saisie d'images constitué d'au moins une caméra digitale ; 30 - un moyen de calcul, du type processeur, apte à détecter les photographies comportant des dépassements de vitesse ; - un moyen de communication apte à transmettre à distance des données relatives aux infractions constatées. Il se caractérise essentiellement en ce que le moyen digital de saisie d'images est conçu pour prendre deux photos consécutives du véhicule en intégrant la plaque d'identification dont au moins l'un des caractères possède des dimensions connues ; en ce que les deux photos sont prises dans un intervalle de temps de quelques fractions de secondes, voire millisecondes; choisi pour donner la vitesse d'analyse désirée en pixels ; et en ce que la première photo est déclenchée à partir de la réception du signal de détection de la présence d'un véhicule transmis par le moyen. Selon la réalisation préférée de l'invention, le moyen de saisie d'images est constitué de deux caméras digitales disposées l'une au dessus de l'autre et ayant le même champ visuel par rapport au véhicule. Selon des particularités de réalisation de l'invention : - le processeur est associé à un moyen de stockage des photos relatives aux infractions constatées. - le moyen de communication transmet les photos et les données relatives aux infractions constatées, à l'autorité compétente ; - le moyen de communication transmet les données relatives aux infractions constatées directement sur le téléphone mobile du contrevenant. PRESENTATION DES FIGURES Les caractéristiques et les avantages de l'invention vont apparaître plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit d'au moins un mode de réalisation préféré de celle-ci donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés. Sur ces dessins : - la figure 1 est une vue schématique de la plaque d'identification ; - la figure 2 est une vue schématique du système selon l'invention positionné au bord de la chaussée pour la prise de photos de l'avant d'un véhicule se déplaçant sur une route ; - la figure 3 est une vue simplifiée de la figure 2 montrant les éléments trigonométriques liés au déplacement réel du véhicule et à la trace de celui-ci sur la photo pendant le même intervalle de temps ; - la figure 4 est une vue schématique montrant le déplacement horizontal d'un point type du véhicule entre les deux prises de vues ; - la figure 5 est une vue schématique montrant deux photos de la plaque d'identification prises, à quelques fractions de secondes, voir millisecondes, d'intervalle, par deux caméras placées au l'une au dessus de l'autre ; - la figure 6 est une vue regroupant la plaque d'identification de la figure 5 exprimée en pixels et les éléments trigonométriques de la figure 3 en vue d'établir le rapport d'infraction ; - la figure 7 est une vue schématique du système selon l'invention positionné au bord de la chaussée pour la prise de photos de l'arrière d'un véhicule se déplaçant sur une route ; - la figure 8 illustre la configuration de la figure 3 dans laquelle les prises de vues se font à l'arrière du véhicule selon un axe connu ; - la figure 9 est similaire à la figure 2 mais s'applique à deux voies de circulation tout en utilisant le même angle entre l'axe optique de la caméra et la route. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Le système passif autonome pour la détection, par saisie d'images, du dépassement par un véhicule de la vitesse limite autorisée, selon l'invention, est détaillé au moyen des figures 1 à 9. II peut fonctionner dans n'importe quelle situation de luminosité. La figure 1 illustre une plaque d'identification (1) pourvue des données d'identification (2) du véhicule dont les dimensions des caractères, telles que la largeur et la hauteur, sont initialement connues. La figure 2 illustre la représentation complète des divers sous-ensembles constitutifs de l'invention tels que disposés sur le site, à savoir : - un moyen (21) de détection de la présence d'un véhicule (22) ; - un moyen (20) de saisie d'images constitué d'au moins une caméra digitale ; - un moyen (23) de calcul, du type processeur, apte à détecter les photographies comportant des dépassements de vitesse ; - un moyen de communication (24) apte à transmettre à distance des données relatives aux infractions constatées. Le moyen de détection (21) est disposé avant le moyen de saisie (20), sur le bord de la route, en un point où la première photo doit être prise dès qu'il détecte la présence d'un véhicule (22) afin de transmettre un signal de présence audit moyen de saisie. Ledit moyen de détection peut être réalisé par n'importe quel type de dispositif et être disposé indifféremment au dessus ou sur les côtés de la route. Les deux photos sont prises, par une ou deux caméras, à quelques fractions de secondes, voire de millisecondes, d'intervalle, en un temps choisi pour donner la vitesse d'analyse désirée en pixels. Lorsque le temps de réception des deux photos consécutives augmente, la distance parcourue par le véhicule durant ce temps augmente aussi et l'analyse des km/h pour chaque pixel diminue. La distance parcourue par le véhicule ne doit pas être telle que les caractères dans la deuxième image apparaissent plus larges que dans la première car ils n'ont aucune référence commune. Dans la figure 2, les caméras digitales (20) sont placées, sur le bord de la route, avec le même axe optique (62) dans le plan horizontal, avec un angle, par rapport à l'axe (66) de la route, de l'ordre de 30°. Elles sont superposées et très proches l'une de l'autre. Idéalement, une caméra unique devrait prendre deux photographies avec un intervalle de temps de l'ordre de quelques millisecondes ce qui n'est pas possible à ce jour avec les caméras existantes sur le marché. Les caméras sont associées de préférence au processeur (23) qui détecte immédiatement les infractions et qui les transmet de préférence, via le moyen de communication (24), au centre de contrôle. Celui-ci peut transmettre immédiatement des � sms � sur le téléphone mobile du conducteur afin qu'il réduise immédiatement sa vitesse et/ou envoyer le numéro d'identification à un tableau de visualisation électronique placé sur le bord de la route. II peut également préparer un rapport sur l'infraction qu'il envoie au conducteur par email. La figure 3 illustre la relation qui existe entre la distance (63) parcourue par le véhicule (22) durant la période considérée et la distance (64) enregistrée sur la photographie et dépendant de l'axe optique (62) de la ou les caméras (20) par rapport à l'axe (66) de déplacement du véhicule, lorsque la caméra est disposée sur le bord de la route. La première photo est prise dans la position du véhicule telle qu'illustrée et la seconde au niveau de l'axe (67). L'axe optique (62) de la caméra forme avec l'axe (66) de déplacement du véhicule, un angle (65), ou (0), passant par le centre du véhicule et de la plaque d'identification. L'angle (65) est approximativement le même pour tous les points de ladite plaque car la distance de la caméra par rapport au véhicule est plus importante que celle du centre de la plaque par rapport à ses bords au point de considérer parallèles entre eux les axes correspondants. Par contre, les angles extrêmes du véhicule avec le centre de la caméra sont sensiblement différents. Si la plaque n'est pas centrée, le programme connaît l'angle correspondant par rapport à l'axe optique de la caméra. Sur la première photo, le centre du véhicule apparaît au centre de l'axe optique. Sur la deuxième photo, après avoir parcouru la distance horizontale (63), le centre du véhicule apparaît à la distance horizontale (64) décalée par rapport au centre de la photo. La distance parcourue par le véhicule peut être calculée au moyen de la distance (64) enregistrée sur la photo et l'axe (66). La figure 4 illustre le véhicule (22) et deux différents niveaux focaux (71) et (72) où les deux photos sont prises. Les points (74) et (76) sont au centre respectivement de la première et de la deuxième photo. La marque (73) qui est localisée au centre du véhicule (22) apparaît au centre (74) de la première photo et au point (75) de la deuxième photo, séparés par la distance horizontale (64), lorsque que les dessins sont superposés. La deuxième photo possède un plan focal (72) qui est saisi lorsque le véhicule a parcouru la distance (63) et a atteint le niveau vertical (68). Le plan focal (72) intercepte perpendiculairement l'axe optique (69) de la caméra. Si l'on superpose les deux photos en un autre point que (74) de la première photo il apparaît sur (76) de la deuxième photo et s'est déplacé d'une distance (64) qui correspond au déplacement horizontal du véhicule antre les deux photos. La supposition que les axes (69) et (62) sont parallèles reste valable car la distance entre la caméra et le véhicule est trente à cent fois plus grande que la distance entre les niveaux (71) et (72). La figure 5 illustre une petite partie des deux photos prises qui montrent seulement la plaque d'identification. Elles sont placées en parfaite superposition avec des méthodes digitales permettant de faire apparaître la deuxième photo sous la forme semi transparente de manière à les rendre toutes deux visibles. Elles apparaissent également déplacées en hauteur puisque la position verticale de la caméra n'est pas identique à celle de la plaque d'identification. Un déplacement en hauteur peut être utilisé pour calculer la vitesse du véhicule quant les caméras sont placées au dessus de la route mais dans ce cas seul le déplacement dans le plan horizontal est important. Le programme digital reconnaît d'abord le numéro d'identification sur l'une des photos et reconnaît et trouve ensuite la hauteur d'un caractère en pixels comme illustré sur la figure 5. Ensuite, pour trouver le déplacement horizontal, il prend la même petite zone sur deux photos autour du caractère qui a été mesuré et déplace une photo horizontalement et verticalement après avoir soustrait, dans n'importe quel mouvement, les valeurs en pixel correspondantes d'une photo par rapport à l'autre jusqu'à ce que la somme de tous les pixels soit la plus petite possible. L'algorithme et la course que doivent effectuer les dessins pour coïncider peut être aisément effectué manuellement avec une précision de un pixel ou être programmé. La figure 6 illustre un exemple qui contient : - les photos, selon la figure 5, de la plaque d'identification précisant, en pixels, la hauteur d'un caractère et le déplacement horizontal de celui-ci ; - la représentation schématique, selon la figure 3, de la position de la caméra en relation avec la route et le véhicule ; et qui sert à établir le rapport d'infraction. Les données utilisées sont les suivantes : a) données constantes connues données à titre indicatif : - angle de la caméra avec l'axe de la route : 0 = 0,52 radians - temps écoulé entre les deux saisies : T = 4 ms - hauteur du caractère inscrit sur la plaque (ou de toute autre partie du véhicule) : Y= 100 mm - vitesse limite : A = 100 Km-h b) données analysées par le programme digital : - hauteur du caractère : Yc = 80 pixels - déplacement horizontal du caractère : Xc = 55 pixels c) données de circulation : - déplacement horizontal visualisé entre deux photos consécutives : X en mm - déplacement réel du véhicule sur la route : X17 en mm - vitesse du véhicule : V en Km-h d) équations utilisées pour le calcul des variables : - X=Y(Xc/Yc)=69mm - X17=X/sin0=138mm - V = (X17 / T) (3600 / 1000) = 124 Km-h soit un dépassement de 124 - 100 = 24 Km-h Si la plaque d'identification n'est pas au centre de la photo, l'angle 0 sera corrigé au moyen d'une table de valeurs mémorisées dans le processeur. La figure 7 illustre la configuration de la figure 2 dans laquelle les prises de vues se font à l'arrière du véhicule après que le moyen de détection de présence ait transmis le signal approprié aux caméras. La figure 8 illustre la configuration de la figure 3 dans laquelle les prises de vues se font à l'arrière du véhicule selon un axe connu. Le déplacement scanné sur les photos correspond au déplacement vertical (64) et le déplacement réel du véhicule correspond au déplacement calculé (63). Le système peut être positionné sur chaque voie d'une route multivoies avec prises de vues de l'avant ou de l'arrière de véhicules. Il peut être également positionné en hauteur sur le côté de la route et prendre des photos par dessus les véhicules afin de calculer le déplacement vertical des photos tout en ignorant celui horizontal. La figure 9 est similaire à la figure 2 mais avec deux moyens (21) et (26) de détection de présence pour deux voies de circulation tout en utilisant le même angle entre l'axe optique de la caméra et la route. Le système peut stocker des photos mais, dans une réalisation avantageuse, il peut comporter des moyens de communication (24), comme par exemple un téléphone GSM, aptes à envoyer les photos à un véhicule autorisé basé sur la zone afin de transmettre à l'intéressé un appel ou un mail concernant l'infraction. Le système peut, dans une réalisation encore plus avantageuse, intégrer dans un même module, la caméra (20), le calculateur (23) et les moyens de communi-10 cation (24). Le système selon l'invention combine les avantages liés aux aspects portable et faible coût des systèmes autonomes. Il apporte la preuve de l'infraction aux autorités compétentes. II peut être placé sur les côtés ou au dessus de la route dans n'importe quelles circonstances. 15 Bien entendu, l'homme de métier sera apte à réaliser l'invention telle que décrite et représentée en appliquant et en adaptant des moyens connus. Il pourra également prévoir d'autres variantes sans pour cela sortir du cadre de l'invention qui est déterminé par la teneur des revendications. REVENDICATIONS1- Système passif autonome pour la détection du dépassement par un véhicule de la vitesse limite autorisée, comprenant essentiellement : - un moyen (21) de détection de la présence d'un véhicule (22) ; - un moyen (20) de saisie d'images constitué d'au moins une caméra digitale ; - un moyen (23) de calcul, du type processeur, apte à détecter les photographies comportant des dépassements de vitesse ; - un moyen de communication (24) apte à transmettre à distance des données relatives aux infractions constatées ; caractérisé en ce que le moyen digital (20) de saisie d'images est conçu pour prendre deux photos consécutives du véhicule (22) en intégrant la plaque d'identification (1) dont les caractères (2) possèdent des dimensions connues ; en ce que les deux photos sont prises dans un intervalle de temps de quelques fractions de secondes ; et en ce que la première photo est déclenchée à partir de la réception du signal de détection de la présence d'un véhicule transmis par le moyen (21). 2- Système, selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux photos consécutives sont prises par le moyen digital (20) dans un intervalle de temps de quelques millisecondes choisi pour donner la vitesse d'analyse désirée en pixels. 3- Système, selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le moyen (20) de saisie d'images est constitué de deux caméras digitales disposées l'une au dessus de l'autre et ayant le même champ visuel par rapport au véhicule. 4- Système, selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la vitesse réelle du véhicule V (exprimée en Km-h) est obtenue au moyen de la formule suivante V = (Xn / T) (3600 / 1000) dans laquelle : - T (exprimé en ms) correspond au temps écoulé entre deux photos consécutives ; - Xn (exprimé en mm) correspond au déplacement réel du véhicule et est obtenu au moyen de la formule suivante Xn = X / sin 0 dans laquelle X (exprimé en mm) correspond au déplacement horizontal entre deux photos consécutives et sin 0 correspond au sinus de l'angle formé par l'axe optique de la caméra et l'axe de la route, X étant lui même obtenu au moyen de la formule suivante X = Y (Xc / Yc) dans laquelle Y (exprimée en mm) correspond à la hauteur du caractère inscrit sur la plaque et Xc et Yc (exprimés en pixels) correspondent respectivement au déplacement horizontal et à la hauteur d'un caractère. 2936895 - 10- 5- Système, selon la revendication 1, caractérisé en ce que le processeur (23) est associé à un moyen de stockage des photos relatives aux infractions constatées. 6- Système, selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de communication (24) transmet les photos et les données relatives aux infractions 5 constatées, à l'autorité compétente. 7- Système, selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de communication (24) transmet les données relatives aux infractions constatées directement sur le téléphone mobile du contrevenant.