Brevet FR3023642A1 — publié le 20160115

Système et procédé de détection de zones lumineuses et systèmes d'aide à la conduite et de commutation automatique de projecteur utilisant un tel système de détection DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION La présente invention concerne la détection de zones lumineuses, utilisée par exemple pour l'aide à la conduite. Elle concerne plus particulièrement un système et un procédé de détection de zones lumineuses, ainsi que des systèmes d'aide à la conduite et de 10 commutation automatique de projecteur utilisant un tel système de détection. L'invention s'applique particulièrement avantageusement dans le cas où l'on souhaite distinguer des zones lumineuses créées par des sources lumineuses alimentées en courant alternatif de zones lumineuses créées par des sources lumineuses alimentées en courant continu, tel que celles équipant les systèmes 15 d'éclairage et de signalisation des véhicules automobiles. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE La demande de brevet EP 1 935 716 décrit un système de détection de zones lumineuses comprenant un dispositif de capture d'une séquence temporelle de premières images en utilisant un premier temps d'intégration (le dispositif de 20 capture étant par exemple une caméra vidéo), et un module d'analyse conçu pour détecter une variation, au cours desdites premières images, de l'intensité lumineuse d'une zone lumineuse présente dans lesdites premières images. On prévoit en effet dans ce document qu'un véhicule équipé d'un tel système de détection de zones lumineuses émette un faisceau lumineux pulsé 25 afin que les surfaces réfléchissantes éclairées par ce faisceau lumineux puissent être repérées par leur variation d'intensité et ainsi distinguées des zones lumineuses produites par les véhicules environnants. Comme indiqué dans le document, la fréquence de pulsation du faisceau lumineux émis doit être choisie de manière adaptée à la fréquence d'acquisition 30 de la caméra afin qu'un clignotement soit apparent dans les images successives de la séquence temporelle. Un tel système ne convient donc pas pour la détection de zones dont la fréquence de variation de l'intensité lumineuse ne peut être maîtrisée, comme c'est le cas pour les systèmes d'éclairage de la voie publique (lampadaires). '2 OBJET DE L'INVENTION Dans ce contexte, la présente invention propose un système de détection de zones lumineuses tel que mentionné ci-dessus caractérisé en ce que le dispositif de capture est conçu pour prendre au moins une seconde image en utilisant un second temps d'intégration différent du premier temps d'intégration, et en ce que le module d'analyse est conçu pour identifier des zones lumineuses dans la seconde image et pour désigner les zones lumineuses identifiées pour lesquelles ladite variation de l'intensité lumineuse n'a pas été détectée. On prévoit ainsi d'utiliser deux temps d'intégration différents pour générer respectivement des premières images et au moins une seconde image. La seconde image, utilisant par exemple un temps d'intégration plus long, permettra de localiser toutes les sources lumineuses, tandis que des variations d'intensité lumineuse, même rapides (comme c'est le cas pour les sources lumineuses alimentées en courant alternatif), pourront être détectées dans les premières images, par exemple grâce à l'utilisation d'un temps d'intégration plus court. On utilise les formulations "premières images" et "secondes images" pour désigner deux ensembles d'images, sans toutefois que les qualificatifs "premier" et "second" n'impliquent un ordre chronologique entre ces images. Par exemple, la seconde image mentionnée ci-dessus pourra être prise avant certaines premières images, par exemple de manière intercalée entre deux premières images. Selon d'autres caractéristiques optionnelles (et donc non limitatives) : - le second temps d'intégration est supérieur au premier temps d'intégration ; - le dispositif de capture est conçu pour prendre une séquence temporelle de secondes images ; - le dispositif de capture est une caméra vidéo conçue pour générer une séquence regroupant lesdites premières images et lesdites secondes images ; - le module d'analyse comprend un sous-module d'identification et de 30 suivi conçu pour suivre dans les secondes images une zone lumineuse identifiée ; - le module d'analyse comprend un sous-module de détection est conçu pour détecter ladite variation de l'intensité lumineuse de la zone lumineuse identifiée et suivie ; - le premier temps d'intégration est inférieur à 10 ms ; - le second temps d'intégration est supérieur à 10 ms ; L'invention propose également un système d'aide à la conduite comprenant un système de détection tel que mentionné ci-dessus. Par exemple, un système de commutation automatique de projecteur peut comprendre un système de détection tel que mentionné ci-dessus et un sous-module de commande conçu pour générer, en fonction des zones lumineuses désignées par le module d'analyse, un signal de commande de projecteur. L'invention propose en outre un procédé de détection de zones 10 lumineuses comprenant les étapes suivantes : - capture, par un dispositif de capture, d'une séquence temporelle de premières images en utilisant un premier temps d'intégration ; - détection, par un module d'analyse, d'une variation, au cours desdites premières images, de l'intensité lumineuse d'une zone lumineuse présente dans 15 lesdites premières images ; - prise, par le dispositif de capture, d'au moins une seconde image en utilisant un second temps d'intégration différent du (par exemple supérieur au) premier temps d'intégration ; - identification, par le module d'analyse, de zones lumineuses dans la 20 seconde image ; - désignation des zones lumineuses identifiées pour lesquelles ladite variation de l'intensité lumineuse n'a pas été détectée. Les caractéristiques optionnelles mentionnées ci-dessus peuvent également s'appliquer à ce procédé. 25 DESCRIPTION DETAILLEE D'UN EXEMPLE DE REALISATION La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. Sur les dessins annexés : 30 - la figure 1 représente schématiquement les éléments principaux d'un système de commutation automatique de projecteur utilisant un système de détection de zones lumineuses conforme aux enseignements de l'invention ; - la figure 2 représente, sous forme de schéma fonctionnel, un module d'analyse et de commande du système de commutation de la figure 1 ; - la figure 3 représente une première séquence d'images produites par une caméra du système de commutation de la figure 1 avec un temps d'intégration de 20 ms ; - la figure 4 représente une seconde séquence d'images produites par la 5 caméra du système de commutation de la figure 1 avec un temps d'intégration de 5 ms ; et - la figure 5 illustre à titre d'exemple l'utilisation d'un temps d'intégration de 5 ms pour capturer une source lumineuse d'un éclairage public, alimenté par une tension alternative de fréquence 50 Hz. 10 La figure 1 représente schématiquement les éléments principaux d'un système de commutation automatique de projecteur. Ce système comprend un dispositif de capture d'images 2 (ici réalisé sous forme d'une caméra vidéo), un module d'analyse et de commande 4 et un projecteur bi-fonction 6 conçu pour commuter entre un éclairage FR de type "feux 15 de route" et un éclairage FC de type "feux de croisement' en fonction d'un signal de commande C/R généré par le module d'analyse et de commande 4 (comme décrit ci-après en référence à la figure 2). Le dispositif de capture d'images 2 génère des séquences temporelles de deux types d'images : des images B (ou images de contexte B) produites par le 20 dispositif de capture d'images 2 en utilisant un premier temps d'intégration et des images A (ou images de contexte A) produites par le dispositif de capture d'images 2 en utilisant un second temps d'intégration supérieur au premier temps d'intégration. Le premier temps d'intégration est par exemple inférieur (strictement) à 25 10 ms, tandis que le second temps d'intégration est supérieur ou égal à 10 ms. Dans l'exemple décrit ci-dessous, le premier temps d'intégration est égal à 5 ms et le second temps d'intégration est égal à 20 ms. Selon un mode de réalisation alternatif, on pourrait envisager d'utiliser un temps d'intégration pour les images de contexte A inférieur à celui utilisé pour les 30 images de contexte B. On rappelle que le temps d'intégration d'un dispositif de capture d'images est la durée pendant laquelle chaque élément sensible au rayonnement (ici chaque pixel du capteur d'image équipant la caméra vidéo) accumule (i.e. intègre) le rayonnement reçu (ici le rayonnement lumineux reçu) afin de produire une valeur représentative de ce rayonnement. Dans l'exemple décrit, on utilise en tant que dispositif de capture d'images 2 une unique caméra vidéo qui délivre en sortie une alternance d'images A et d'images B à un rythme global de 30 images par seconde, soit 15 images A 5 par seconde et 15 images B par seconde. Le dispositif de capture d'images 2 pourrait toutefois utiliser en variante deux caméras vidéo, chaque caméra travaillant avec un temps d'intégration propre, de sorte qu'une caméra délivre les images A et que l'autre caméra délivre les images B. 10 Le module d'analyse et de commande 4 comprend par exemple un microprocesseur qui met en oeuvre les fonctionnalités décrites ci-dessous du fait de l'exécution, par le microprocesseur, d'instructions de logiciel mémorisées dans une mémoire (également comprise dans le module d'analyse et de commande 4). En variante, le module d'analyse et de commande 4 pourrait être réalisé sous 15 forme d'un circuit intégré à application spécifique (ou ASIC pour "Application Specific Integrated Circuit"). Le système de commutation automatique de projecteur de la figure 1 équipe un véhicule automobile : le dispositif de capture d'images 2 est monté sur le véhicule de sorte que son champ de prise de vue corresponde à la région 20 (située à l'avant du véhicule) éclairée par le projecteur bi-fonction 6 (généralement monté à l'avant du véhicule) ; le module d'analyse et de commande 4 détecte des zones lumineuses dans les images capturées par le dispositif de capture d'images 2 et en déduit, comme expliqué ci-après, la présence ou l'absence de véhicule(s) dans le champ de prise de vue (ou dans une partie prédéfinie du champ de prise 25 de vue), en fonction de quoi le signal de commande C/R est généré. Bien qu'un seul projecteur bi-fonction soit représenté par souci de simplification, on comprend que le système de commutation automatique peut intégrer deux projecteurs bi-fonction (situés de chaque côté à l'avant du véhicule) commandés par le signal de commande C/R. 30 La figure 2 représente le schéma fonctionnel des éléments du module d'analyse et de commande 4 utiles au fonctionnement du système de commutation automatique de projecteur de la figure 1. Le module d'analyse et de commande 4 comprend un premier ensemble de sous-modules 12, 14, 16, qui forment ensemble un module d'analyse 10 des images capturées A, B, et un sous-module de commande 20. Le module d'analyse 10 comprend ainsi un sous-module d'identification et de suivi 12 des zones lumineuses qui reçoit en entrée les images A capturées avec le second temps d'intégration (20 ms dans l'exemple décrit ici) et produit en sortie, pour chaque image A, une désignation des zones lumineuses ZID, identifiées dans l'image concernée (comprenant par exemple une liste des zones lumineuses ZID, identifiées et la localisation de chaque zone ZID, dans l'image concernée). Le sous-module d'identification et de suivi 12 est par exemple réalisé par la mise en oeuvre, par le microprocesseur susmentionné, d'un algorithme d'identification de zones lumineuses ZID, dans chaque image A et de suivi (ou "tracking" selon l'appellation anglo-saxonne) des zones lumineuses identifiées ZID, dans les images A suivantes dans la séquence d'images A reçues du dispositif de capture d'images 2. La figure 3 représente un exemple d'une séquence d'images A1, ..., A4 capturées avec le second temps d'intégration. Sur les images représentées en figure 3, on a figuré en traits pointillés des éléments (route, véhicules, lampadaires) situés dans le champ du dispositif de capture d'images 2 (à l'avant du véhicule équipé de ce dispositif) pour faciliter la compréhension, bien que ces éléments ne soient pas nécessairement détectables sur les images effectivement capturées (le système décrit ici fonctionnant de nuit). Des zones lumineuses ZIDi, ZID8, qui correspondent ici à des systèmes d'éclairage ou de signalisation d'autres véhicules ou à l'éclairage public de la voirie, peuvent en revanche être identifiées et suivies d'une image à l'autre. Par exemple, la zone lumineuse ZIDi (qui correspond à un feu de signalisation d'un véhicule suivi par le véhicule équipé du dispositif de capture d'images 2) est identifiée dans l'image A1, puis suivie dans les images A2 et A3; elle n'apparaît plus en revanche dans l'image A4 (le feu de signalisation n'étant plus dans le champ du dispositif de capture d'images 2). Le module d'analyse 10 comprend également un sous-module 14 de détection des sources lumineuses alimentées en courant alternatif. Ce sous-module de détection 14 est par exemple mis en oeuvre du fait de l'exécution, par le microprocesseur susmentionné, d'instructions de logiciel visant à accomplir les tâches suivantes : - recevoir les images B (générées par le dispositif de capture d'images 2 en utilisant le premier temps d'intégration) et la désignation des zones lumineuses ZID; identifiées par le sous-module d'identification et de suivi 12 (cette désignation étant disponible en sortie du sous-module d'identification et de suivi 12 comme expliqué plus haut) ; - pour chaque zone lumineuse identifiée ZIDI, détecter et analyser une éventuelle variation de l'intensité lumineuse de la zone lumineuse concernée au fil des images B reçues ; - émettre en sortie une désignation des zones lumineuses ZVAR; pour lesquelles une variation particulière a été détectée. La désignation des zones lumineuses ZVAR; peut être par exemple une liste des zones lumineuses concernées ou une indication, pour chaque zone lumineuse identifiée ZID' de la détection ou non d'une variation par le sous-module de détection 14. Pour une zone lumineuse donnée Z1E:1, l'étape de détection et d'analyse de la variation éventuelle de l'intensité lumineuse utilise la localisation successive de la zone lumineuse ZID; dans les images A (localisation fournie par le sous-module d'identification et de suivi 12 dans la désignation de la zone lumineuse ZID; concernée) et peut ainsi déterminer l'évolution, au fur et à mesure des images B, de l'intensité lumineuse au niveau de cette localisation (cette localisation changeant d'ailleurs généralement d'image en image). Si les images A sont prises à des instants différents des instants de prise des images B (selon le type de dispositif de capture d'images utilisé), on peut au besoin déterminer le lieu de mesure (dans une image B) de l'intensité lumineuse correspondant à une zone lumineuse ZID, donnée par interpolation des deux localisations successives de cette zone lumineuse dans les images A prises immédiatement avant et immédiatement après l'image B concernée. La figure 4 représente un exemple d'une séquence d'images Bi, ..., B4 capturées avec le premier temps d'intégration. Comme expliqué à propos de la figure 3, on a figuré en traits pointillés sur la figure 4 des éléments situés dans le champ du dispositif de capture d'images 2, bien que ces éléments ne soient pas nécessairement détectables sur les images effectivement capturées. Comme illustré schématiquement sur cette figure, les zones lumineuses qui correspondent aux systèmes d'éclairage ou de signalisation des véhicules environnants (zones lumineuses ZIDi, ZID2, ZID5, ZID6 en figure 3) ont une intensité substantiellement constante, ou qui varie régulièrement (en général de manière monotone, par exemple en cas d'approche ou d'éloignement d'un véhicule). Les véhicules utilisent en effet une tension continue (fournie par leur batterie) pour l'alimentation de leurs systèmes d'éclairage et de signalisation. En revanche, les zones lumineuses qui correspondent à des sources lumineuses alimentées en courant alternatif (notamment l'éclairage public de la voirie, tel qu'au moyen des lampadaires - zones ZID3, ZID4, ZID7, ZID5 en figure 3) 10 ont chacune une intensité qui évolue dans les images successives selon des oscillations régulières, qui constituent une signature particulière à ce signal d'intensité. Ces zones présentent une variation périodique de l'intensité au fur et à mesure des images B considérées (avec une fréquence de variation qui dépend non seulement de la fréquence d'alimentation électrique de la source lumineuse, 15 mais aussi de la fréquence d'acquisition des images B). La figure 5 illustre l'intensité lumineuse I générée au cours du temps par une source lumineuse alimentée à une fréquence de 50 Hz. On a également représenté sur cette figure deux instants de capture t1 et t2 de cette source lumineuse par le dispositif de capture d'images 2, qui 20 permettent donc de générer deux images, avec à chaque fois un temps d'intégration de 5 ms (qui correspond à la longueur de la base des zones hachurées). Les instants de capture t1 et t2 sont séparés d'environ 67 ms, ce qui correspond à une fréquence d'acquisition de 15 Hz. L'intensité lumineuse mesurée par le dispositif de capture d'images 2 par 25 accumulation sur la durée d'intégration est donc proportionnelle à la surface des zones hachurées. On voit bien que cette intensité lumineuse mesurée est donc variable d'une image à l'autre. L'analyse de l'évolution (dans les différentes images B) de l'intensité au niveau d'une zone lumineuse ZID, donnée permet donc de déterminer si cette 30 zone lumineuse correspond à une source lumineuse alimentée en courant alternatif. On applique par exemple pour ce faire une transformée de Fourier au signal formé par les intensités successives de la zone lumineuse ZID, concernée dans les images B et on teste la présence d'un pic dans le signal transformé à une valeur de fréquence particulière (ce qui revient à rechercher la signature particulière mentionnée ci-dessus dans le signal) : la présence d'un pic (ou, autrement dit, la détection de la signature particulière) est indicative d'une source lumineuse alimentée en courant alternatif. Le sous-module de détection 14 détermine ainsi, parmi les zones lumineuses ZID; identifiées par le sous-module d'identification et de suivi 12, celles qui ont une variation d'intensité lumineuse spécifique et émet comme déjà indiqué une désignation des zones lumineuses concernées ZVAR,. Le module d'analyse 10 comprend enfin un sous-module 16 de détermination des zones lumineuses ZVEH; correspondant à un véhicule. Le sous-module de détermination 16 (également mis en oeuvre dans l'exemple décrit par l'exécution d'instructions de logiciel par le microprocesseur) reçoit en entrée d'une part la désignation des zones lumineuses ZID; (identifiées par le sous-module d'identification et de suivi 12) et d'autre part la désignation des zones lumineuses ZVAR, correspondant à des sources lumineuses alimentées en courant alternatif (fournie par le sous-module de détection 14). Le sous-module de détermination 16 en déduit par différence les zones lumineuses ZVEH; correspondant à un véhicule : il s'agit en effet des zones lumineuses identifiées ZID; qui ne font pas partie des zones lumineuses ZVAR correspondant à une source lumineuse alimentée par un courant alternatif. Le sous-module de détermination 16 transmet une désignation des zones lumineuses ZVEH; correspondant à un véhicule (désignation qui comprend par exemple une liste des zones lumineuses ZVEH; et leur localisation) au sous-module de commande 20. Le sous-module de commande 20 est conçu pour déterminer, en fonction de la présence ou de l'absence de zones lumineuses ZVElli correspondant à des véhicules dans le champ du dispositif de capture d'images 2 ou dans une partie prédéfinie de celui-ci (auquel cas l'information de localisation des zones lumineuses ZVEH, mentionné ci-dessus est utilisée), le signal de commande C/R destiné au projecteur bi-fonction 6 afin que ce dernier bascule soit en position "feu de route" (absence de zones lumineuses ZVEH; correspondant à des véhicules dans le champ ou dans la partie prédéfinie du champ), soit en position "feu de croisement' (présence de zones lumineuses ZVEH, correspondant à des véhicules dans le champ ou dans la partie prédéfinie du champ). On remarque qu'il est envisageable en variante que le projecteur génère d'autres types de faisceau que "feu de route" et "feu de croisement'. Le sous-module de commande 20 est alors conçu pour générer un signal de commande d'émission par le projecteur d'un faisceau modifié pour masquer les régions du champ de vision où sont localisées des zones lumineuses ZVEH; correspondant à un véhicule. REVENDICATIONS1. Système de détection de zones lumineuses comprenant : - un dispositif de capture (2) d'une séquence temporelle de premières images (B, B1, B2, B3, B4) en utilisant un premier temps d'intégration ; - un module d'analyse (10) conçu pour détecter une variation, au cours desdites premières images (B, B1, B2, B3, B4), de l'intensité lumineuse d'une zone lumineuse (ZVAR' ZID3, ZID4, ZID7, ZID8) présente dans lesdites premières images (B, B1, B2, B3,130 ; caractérisé en ce que : - le dispositif de capture (2) est conçu pour prendre au moins une seconde image (A, A1, A2, A3, A4) en utilisant un second temps d'intégration différent du premier temps d'intégration, et en ce que - le module d'analyse (10) est conçu pour identifier des zones lumineuses (ZIDi, ZIDi, ZID2, ZID3, ZID4, ZID8, ZID8, ZID7, ZID8) dans la seconde image (A, A1, A2, A3, A4) et pour désigner les zones lumineuses identifiées pour lesquelles ladite variation de l'intensité lumineuse n'a pas été détectée (ZVEI-11, ZIDi, ZID2, ZID8, ZID8). 2. Système de détection selon la revendication 1, dans lequel le second temps d'intégration est supérieur au premier temps d'intégration. 3. Système de détection selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le dispositif de capture (2) est conçu pour prendre une séquence temporelle de 25 secondes images (A, A1, A2, A3, A4). 4. Système de détection selon la revendication 3, dans lequel le dispositif de capture est une caméra vidéo (2) conçue pour générer une séquence regroupant lesdites premières images (B, B1, B2, B3, B4) et lesdites secondes 30 images (A, A1, A2, A3, A4). 5. Système de détection selon la revendication 3 ou 4, dans lequel le module d'analyse (10) comprend un sous-module d'identification et de suivi (12) conçu pour suivre dans les secondes images (A, A1, A2, A3, A4) une zonelumineuse identifiée (ZID' ZIDi, ZID2, ZID3, ZID4, ZID6, ZID7, ZID8). 6. Système de détection selon la revendication 5, dans lequel le module d'analyse (10) comprend un sous-module de détection (14) conçu pour détecter ladite variation de l'intensité lumineuse de la zone lumineuse identifiée et suivie. 7. Système de détection selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel le premier temps d'intégration est inférieur à 10 ms. 8. Système de détection selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel le second temps d'intégration est supérieur à 10 ms. 9. Système d'aide à la conduite comprenant un système de détection selon l'une des revendications 1 à 8. 10. Système de commutation automatique de projecteur comprenant un système de détection selon l'une des revendications 1 à 8 et un sous-module de commande (20) conçu pour générer, en fonction des zones lumineuses désignées par le module d'analyse (10), un signal de commande de projecteur (C/R). 11. Procédé de détection de zones lumineuses comprenant les étapes suivantes : - capture, par un dispositif de capture (2), d'une séquence temporelle de premières images (B, B1, B2, B3, B4) en utilisant un premier temps d'intégration ; - détection, par un module d'analyse (10), d'une variation, au cours desdites premières images (B, B1, B2, B3, B4), de l'intensité lumineuse d'une zone lumineuse (ZVAR, ZID3, ZID4, ZID7, ZID8) présente dans lesdites premières images (B, B1, B2, B3, 134) ; caractérisé par les étapes suivantes : - prise, par le dispositif de capture, d'au moins une seconde image (A, Al, A2, A3, A4) en utilisant un second temps d'intégration différent du premier temps d'intégration ; - identification, par le module d'analyse (10), de zones lumineuses (ZID' ZIDi, ZID2, ZID3, ZID4, ZID5, ZID6, ZID7, ZID3) dans la seconde image (A, A1, A25- désignation des zones lumineuses identifiées pour lesquelles ladite variation de l'intensité lumineuse n'a pas été détectée (ZVEl-li, ZIDi, ZID2, ZID5, ZI D6).5