Brevet FR3012029A1 — publié le 20150424

Titre de l'invention Procédé de détection de la baisse de vigilance du conducteur d'un véhicule automobile Domaine de l'invention La présente invention se rapporte au domaine des dispositifs d'aides à la conduite à destination du conducteur d'un véhicule automobile, et en particulier aux dispositifs de détection de la baisse de vigilance de ce conducteur. Arrière-plan de l'invention Les résultats convergents de très nombreuses études montrent que la distraction et la baisse de vigilance au volant du conducteur constituent l'une des principales causes d'accidents graves de la circulation. Cette hypovigilance s'installe progressivement de façon insidieuse, de sorte que les conducteurs en prennent souvent conscience trop tardivement alors que leur perception de la route ainsi que leur faculté de réaction sont déjà considérablement altérées. Ces dernières années, un certain nombre de dispositifs ont été développés afin de détecter la survenance de la baisse de vigilance chez le conducteur. On connait ainsi des dispositifs embarqués à l'intérieur du véhicule comportant une caméra orientée vers la route qui est reliée à une unité d'analyse et de contrôle. Celle-ci vérifie que le véhicule suit correctement le tracé de sa voie de circulation en comparant sa position par rapport à celles des lignes de marquage de cette voie. Lorsque le dispositif estime que le véhicule s'écarte de manière répétée de la trajectoire idéale, ce dernier émet un message d'avertissement sonore et/ou visuel à destination du conducteur. D'autres dispositifs de détection de l'hypovigilance reposent sur l'analyse du visage du conducteur par l'intermédiaire d'une caméra. Le module de détection analyse l'image fournie par cette caméra et en déduit un état de fatigue en fonction de certains paramètres tels que la fréquence de fermeture des paupières, la durée des clignements, ou encore la vitesse de déplacement des pupilles. Dès que cet état de fatigue dépasse un certain seuil, le dispositif émet une alerte à l'intention du conducteur. On connaît également de la demande japonaise JP 2009-208739 un système associant un premier dispositif d'analyse du visage du conducteur du véhicule à l'aide d'une première caméra, et un second dispositif de surveillance de la position du véhicule dans la voie de circulation par l'intermédiaire d'une deuxième caméra. Une alerte sonore est activée lorsque chacun des deux dispositifs détecte un niveau de somnolence supérieur à un seuil prédéterminé. Le fait d'associer ces deux moyens de détection a pour objectif de limiter le nombre de fausses alertes générées par le système. Malgré tout, ces dernières demeurent encore trop fréquentes, les seuils de détection choisis n'étant pas forcément les plus appropriés. Objet et résumé de l'invention La présente invention vise à améliorer l'efficacité d'un tel système de détection de l'hypovigilance du conducteur. Elle propose à cet effet, un procédé de détection de la baisse de vigilance du conducteur d'un véhicule automobile, ledit procédé comportant les étapes suivantes : - comparaison du niveau de vigilance courant dudit conducteur au volant dudit véhicule avec un seuil de détection du niveau de vigilance limite ; - transmission à un module d'alerte dudit véhicule, de l'ordre d'envoyer un message d'avertissement à l'intention dudit conducteur ; - ladite étape de transmission étant mise en oeuvre dès que ledit niveau de vigilance courant est inférieur audit seuil de détection ; ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte précédemment à ladite étape de comparaison, les étapes suivantes : - détermination du profil conducteur par reconnaissance faciale ; - sélection du seuil de détection à adopter pour ledit conducteur, ladite étape de sélection consistant : - lorsque ledit profil conducteur correspond à un profil déjà connu et associé à un seuil de détection personnalisé, à opter pour ledit seuil de détection personnalisé ; - lorsque ces conditions ne sont pas réunies, à opter pour un seuil de détection standard prédéfini ; ledit seuil de détection personnalisé étant calculé en fonction du niveau de vigilance nominal dudit conducteur déterminé au terme d'une phase d'apprentissage. Plutôt que d'utiliser un même seuil de détection du niveau de vigilance limite pour l'ensemble des conducteurs, le procédé selon l'invention adopte, sous réserves que le conducteur du véhicule ait été reconnu et qu'il ait subi une phase d'apprentissage au préalable, un seuil de détection personnalisé qui est déduit à partir du niveau de vigilance nominal de ce conducteur. L'expérience montre en effet que les paramètres physiologiques visibles sur le visage du conducteur, ainsi que ceux de maitrise du véhicule, correspondant au niveau de vigilance nominal représentatif des périodes de conduite où le conducteur est parfaitement éveillé et attentif, peuvent varier de manière importante en fonction des conducteurs. Ainsi, un conducteur peut par exemple avoir en permanence, y compris à son niveau de vigilance nominal, les paupières qui clignent pour des raisons ophtalmiques ou neurologiques, De la même manière, un autre conducteur peut avoir un style de conduite naturel associé à une fréquence élevée de correction de trajectoire via le volant. La prise en compte de cette variabilité inter-individus dans le calcul du seuil de détection personnalisé entraîne une limitation conséquente des risques d'erreur d'appréciation de la part du procédé selon l'invention. Selon des caractéristiques préférées du procédé selon l'invention, prises seules ou en combinaison : - les niveaux de vigilance courant et nominal dudit conducteur sont déterminés au moins partiellement à l'aide de certains paramètres physiologiques, tels que le temps de focalisation, la fréquence et la durée de fermeture des paupières, la fréquence et la vitesse des mouvements oculaires ou le rythme cardiaque, lesdits paramètres physiologiques étant eux mêmes calculés grâce à l'analyse du visage dudit conducteur à partir des mesures réalisées sur les images transmises par une première caméra dirigée sur ledit visage ; - ledit profil conducteur est déterminé grâce à l'analyse 10 faciale de son visage à partir de mesures réalisées sur les images transmises par ladite première caméra ; - les niveaux de vigilance courant et nominal dudit conducteur sont déterminés également à l'aide de certains paramètres comportementaux, tels que le degré d'oscillation de la trajectoire ou la 15 fréquence de correction de la trajectoire via le volant, lesdits paramètres comportementaux étant eux-mêmes calculés grâce à l'analyse du comportement dudit véhicule à partir des mesures réalisées sur les images transmises par une deuxième caméra dirigée vers la route, et des données dynamiques fournies par des capteurs embarqués 20 dans ledit véhicule ; - lesdits capteurs embarqués comportent un capteur de vitesse dudit véhicule, un capteur de rapport de boîte de vitesse engagé, un capteur d'angle de braquage du volant, un capteur de la vitesse de rotation du volant et un capteur de position des pédales de 25 frein et d'accélération ; - ladite phase d'apprentissage est réalisée de manière automatique pendant des intervalles de temps où certaines conditions relatives à la tranche horaire, aux conditions de roulage et/ou au niveau de vigilance courant dudit conducteur sont remplies, ladite phase 30 d'apprentissage cessant lorsque le temps passé ou le nombre de kilomètres parcourus dans lesdites conditions a atteint une durée ou un nombre de kilomètres prédéfini ; - ladite phase d'apprentissage est reproduite régulièrement au bout d'une certaine durée de conduite ou d'une certaine distance parcourue par ledit conducteur, afin de s'assurer que ledit seuil de détection personnalisé associé audit conducteur soit toujours représentatif. - ledit profil conducteur est stocké en mémoire lorsqu'il ne correspond à aucun profil conducteur déjà connu ; et/ou - ladite étape de transmission consiste également à transmette audit module d'alerte dudit véhicule, l'ordre d'actionner certains dispositifs d'aide à la conduite dont ledit véhicule est équipé. Brève description des dessins L'exposé de l'invention sera maintenant poursuivi par la description détaillée d'un exemple de réalisation, donnée ci-après à titre illustratif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 représente un schéma fonctionnel d'un système de détection de la baisse de vigilance apte à mettre en oeuvre le procédé selon l'invention ; et - la figure 2 représente un organigramme du procédé de détection de la baisse de vigilance du conducteur selon l'invention. 20 Description détaillée d'un mode de réalisation Le système de détection de l'hypovigilance du conducteur 1 illustré sur la figure 1 comporte une première caméra 10 dirigée sur le visage du conducteur, une seconde caméra 11 dirigée sur la route, un 25 capteur 12 de vitesse du véhicule, un capteur 13 du rapport de boîte de vitesse engagé, un capteur 14 d'angle de braquage du volant, un capteur 15 de la vitesse de rotation du volant, un capteur 16 de position des pédales de frein et d'accélération, une unité de détection et de commande 20 ainsi qu'un module d'alerte 30. 30 Les données recueillies par les deux caméras 10, 11 et les capteurs 12, 13, 14, 15 et 16 sont acheminées en temps réel vers l'unité de détection et de commande 20. Celle-ci comporte un calculateur 21, un module de stockage 22 qui comprend de la mémoire non volatile de type EEPROM ou FLASH et de la mémoire vive, ainsi que des interfaces d'entrée 23 et de sortie 24. La mémoire non volatile stocke un processus de détection de la baisse de vigilance du conducteur du véhicule qui est mis en oeuvre dans cette unité 20 et dont l'organigramme est représenté sur la figure 2. Selon un mode préféré de réalisation, l'ensemble des informations contenues dans cette mémoire non volatile peut être mis à jour par des moyens de communication ou des moyens de lecture d'un support de données. Le processus qui est mis en oeuvre au démarrage du roulage du véhicule, va déterminer l'état de vigilance du conducteur en fonction des données reçus en provenance des deux caméras 10, 11 et des capteurs 12, 13, 14, 15 et 16. Si le processus juge que le conducteur est entré dans une phase d'hypovigilance, l'unité de commande 20 enverra un signal au module d'alerte 30 afin que ce dernier transmettre un message d'avertissement à son attention et/ou actionne certains dispositifs d'aide à la conduite dont le véhicule est équipé (ADAS). On va maintenant décrire en détails et à l'appui de l'organigramme de la figure 2, les différentes étapes de ce processus. A l'étape 100, celui-ci détermine le profil conducteur grâce à l'analyse faciale de son visage à partir de mesures réalisées sur les images transmises par la première caméra 10. Le calculateur 21 va ensuite comparer le profil conducteur déterminé à l'étape 100 avec l'ensemble des profils conducteurs stockés dans la mémoire non volatile du module de stockage 22 (étape 200). Si ce profil conducteur ne correspond à aucun des profils connus, le processus va enregistrer ce nouveau profil conducteur dans cette mémoire non volatile du module de stockage 22 (étape 300). Le processus se poursuit alors par l'étape 500 au cours de laquelle le calculateur 21 compare le niveau de vigilance courant Nvc du conducteur à un seuil de détection standard Sm du niveau de vigilance limite. Ce niveau de vigilance courant Nvc du conducteur est déterminé à l'aide des valeurs courantes de certains paramètres physiologiques et comportementaux du conducteur, tels que le temps de focalisation, la fréquence et la durée de fermeture des paupières, la fréquence et la vitesse des mouvements oculaires, le rythme cardiaque, le degré d'oscillation de la trajectoire du véhicule ou la fréquence de correction de la trajectoire via le volant. Ces paramètres physiologiques et comportementaux sont calculés grâce à l'analyse simultanée : - du visage du conducteur à partir des mesures réalisées sur les images transmises par la première caméra 10 (position des paupières et des pupilles, orientation de la tête, direction du regard) ; et - du comportement du véhicule à partir des mesures réalisées sur les images transmises par la deuxième caméra 11 (position du véhicule dans sa voie, par rapport aux obstacles de l'environnement et à la signalisation), et des données dynamiques fournies par le capteur 12 de vitesse du véhicule, le capteur 13 de rapport de boîte de vitesse engagé, le capteur 14 d'angle de braquage du volant, le capteur 15 de la vitesse de rotation de ce volant et le capteur 16 de position des pédales de frein et d'accélération. Le seuil de détection standard Sm, est quant à lui déterminé au préalable grâce à l'étude d'un large panel représentatif de l'ensemble de conducteurs, et stocké dans la mémoire non volatile du module de stockage 22. Afin de réduire les fausses alertes, celui-ci ne prend en compte que les situations les plus à risques (longs clignements, hautes fréquences de clignements longs, fortes oscillations de trajectoires). Si le niveau de vigilance courant Nvc du conducteur est supérieur ou égal au seuil de détection standard SM/ le processus estime que ce conducteur est suffisamment attentif et vigilant, de sorte qu'il décide de ne transmettre aucun ordre à l'intention du module d'alerte 30 (étape 700). A l'inverse, si le niveau de vigilance courant Nvc du conducteur est inférieur à ce seuil de détection standard SM/ le processus en déduit que le conducteur est en phase d'hypovigilance, de sorte qu'il décide de 35 transmettre au module d'alerte, l'ordre d'envoyer un message d'avertissement (visuel, sonore et/ou haptique) à l'intention du conducteur (étape 800). Lorsque le véhicule est équipé de certains dispositifs d'aides à la conduite, on peut également prévoir qu'un ordre d'activation de ces dispositifs soit également transmis au module d'alerte lors de cette étape 800. Nous allons maintenant revenir à l'étape 200 dans laquelle le calculateur 21 compare le profil conducteur déterminé à l'étape 100 avec l'ensemble des profils connus, stockés dans la mémoire non volatile du module de stockage 22. Si ce profil conducteur correspond à l'un des profils conducteur stockés en mémoire, le processus va vérifier au cours d'une étape 400 si un seuil de détection personnalisé SDp du niveau de vigilance limite a été associé à ce conducteur. Comme on le verra en détails par la suite, chaque seuil de détection personnalisé SDp est calculé en fonction du niveau de vigilance nominal du conducteur déterminé au terme d'une phase d'apprentissage. Si aucun seuil de détection personnalisé SDp n'est encore associé au conducteur, le processus passe à l'étape 500 où la détection de l'hypovigilance du conducteur s'effectue comme indiqué précédemment en comparant le niveau de vigilance courant Nvc du conducteur au seuil de détection standard prédéfini SDS- A l'inverse, si un tel seuil de détection personnalisé SDp est associé au conducteur, le processus passe à l'étape 600 au cours de laquelle le calculateur 21 compare le niveau de vigilance courant Nvc du conducteur à ce seuil de détection personnalisé SDP- Si ce niveau de vigilance courant Nvc du conducteur est supérieur ou égal au seuil de détection personnalisé SDp, le processus estime que ce conducteur est suffisamment attentif et vigilant, de sorte qu'il décide de ne transmettre aucun ordre à l'intention du module d'alerte 30 (étape 700). A l'inverse, si le niveau de vigilance courant Nvc du conducteur est inférieur à ce seuil de détection personnalisé SDp, le processus en déduit que le conducteur est en phase de d'hypovigilance, de sorte qu'il décide de transmettre au module d'alerte, l'ordre d'envoyer un message d'avertissement (visuel, sonore et/ou haptique) à l'intention du conducteur (étape 800). On va maintenant revenir de manière plus détaillée sur le fonctionnement de la phase d'apprentissage. Celle-ci s'effectue de manière automatique en parallèle du processus de détection de la baisse de vigilance du conducteur, pendant des intervalles de temps durant lesquels au moins l'une des conditions suivantes est remplie : - l'horaire courant se situe dans une tranche horaire associée selon le rythme circadien (horloge biologique) à un état d'éveil maximal (par exemple entre 9 et 11 heures ou entre 16 et 18 heures) ; - les conditions de roulage sont favorables (conditions nécessitant de l'attention et générant de l'éveil telles que la conduite en ville avec du traffic) ; et/ou - le niveau de vigilance courant du conducteur est supérieur ou égal à un second seuil de détection prédéfini du niveau de vigilance limite, différent et plus élevé que le seuil de détection standard SDS utilisé au cours de l'étape 500 évoquée précédemment. En variante, on peut prévoir que l'apprentissage s'effectue de manière plus sélective, uniquement lorsque plusieurs de ces conditions sont remplies (voire même la totalité). L'apprentissage cesse lorsque le temps passé ou le nombre de kilomètres parcourus dans ces conditions a atteint une durée ou un nombre de kilomètres prédéfini. Dès lors, un seuil de détection personnalisé SDp sera associé au profil conducteur correspondant, ce seuil étant calculé en fonction du niveau de vigilance nominal déterminé au terme de cette phase d'apprentissage. Ce niveau de vigilance nominal du conducteur est déterminé à l'aide des valeurs nominales de certains paramètres physiologiques et comportementaux du conducteur, tels que le temps de focalisation, la fréquence et la durée de fermeture des paupières, la fréquence et la vitesse des mouvements oculaires, le rythme cardiaque, le degré d'oscillation de la trajectoire du véhicule ou la fréquence de correction de la trajectoire via le volant. Ces paramètres physiologiques et comportementaux nominaux sont calculés grâce à l'analyse simultanée : - du visage du conducteur à partir des mesures réalisées sur les images transmises par la première caméra 10 (position des paupières et des pupilles, orientation de la tête, direction du regard) ; et - du comportement du véhicule à partir des mesures réalisées sur les images transmises par la deuxième caméra 11 (position du véhicule dans sa voie, par rapport aux obstacles de l'environnement et à la signalisation), et des données dynamiques fournies par le capteur 12 de vitesse du véhicule, le capteur 13 de rapport de boîte de vitesse engagé, le capteur 14 d'angle de braquage du volant, le capteur 15 de la vitesse de rotation de ce volant et le capteur 16 de position des pédales de frein et d'accélération. Après avoir été calculés, ces paramètres physiologiques et comportementaux nominaux sont ensuite sauvegardés dans la mémoire non volatile du module de stockage 22 et associés au profil conducteur. Concrètement, ce niveau de vigilance nominal correspond au moment au cours duquel les valeurs relevées pour ces paramètres ont été les plus favorables, sous réserve que ces dernières ne soient pas trop écartées des valeurs moyennes relevées pour ces mêmes paramètres pendant la phase d'apprentissage (un écart trop important pourrait en effet révéler une valeur accidentelle). Dans ce cas, une nouvelle phase d'apprentissage devra être réalisée avant qu'un seuil de détection personnalisé ne soit associé au conducteur. En outre, afin de s'assurer que le seuil de détection personnalisé SDp associé à un conducteur soit toujours représentatif, la phase d'apprentissage est reproduite régulièrement au bout d'une certaine durée de conduite ou d'une certaine distance parcourue par ce conducteur. Selon des variantes non représentées, les niveaux de vigilance courant et nominal du conducteur sont uniquement déterminés à l'aide de paramètres physiologiques, tels que le temps de focalisation, la fréquence et la durée de fermeture des paupières, la fréquence et la vitesse des mouvements oculaires ou le rythme cardiaque. Selon encore d'autres variantes non représentées, les données dynamiques permettant d'analyser le comportement du véhicule peuvent provenir d'autres types de capteurs embarqués. Bien entendu, la présente invention ne se limite pas aux formes de réalisation décrites et représentées, mais elle englobe toute variante d'exécution.10 REVENDICATIONS1. Procédé de détection de la baisse de vigilance du conducteur d'un véhicule automobile, ledit procédé comportant les étapes suivantes : - comparaison du niveau de vigilance courant (Nvc) dudit conducteur au volant dudit véhicule avec un seuil de détection (SDs ; SDP) du niveau de vigilance limite (500 ; 600) ; - transmission à un module d'alerte (30) dudit véhicule, de l'ordre d'envoyer un message d'avertissement à l'intention dudit conducteur (800) ; - ladite étape de transmission (800) étant mise en oeuvre dès que ledit niveau de vigilance courant (Nvc) est inférieur audit seuil de détection (SDs ; SDP) ; ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte précédemment à ladite étape de comparaison (500 ; 600), les étapes suivantes : - détermination du profil conducteur par reconnaissance faciale (100) ; - sélection du seuil de détection (SDs ; SDP) à adopter pour ledit conducteur (200, 400), ladite étape de sélection consistant : - lorsque ledit profil conducteur correspond à un profil déjà connu et associé à un seuil de détection personnalisé (SDP), à opter pour ledit seuil de détection personnalisé (SDP) ; - lorsque ces conditions ne sont pas réunies, à opter pour un seuil de détection standard prédéfini (SDs) ; ledit seuil de détection personnalisé (SDP) étant calculé en fonction du niveau de vigilance nominal dudit conducteur déterminé au terme d'une phase d'apprentissage. 2. Procédé de détection de la baisse de vigilance selon la revendication 1, caractérisé en ce que les niveaux de vigilance courant et nominal dudit conducteur sont déterminés au moins partiellement àl'aide de certains paramètres physiologiques, tels que le temps de focalisation, la fréquence et la durée de fermeture des paupières, la fréquence et la vitesse des mouvements oculaires ou le rythme cardiaque, lesdits paramètres physiologiques étant eux mêmes calculés grâce à l'analyse du visage dudit conducteur à partir des mesures réalisées sur les images transmises par une première caméra (10) dirigée sur ledit visage. 3. Procédé de détection de la baisse de vigilance selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit profil conducteur est déterminé grâce à l'analyse faciale de son visage à partir de mesures réalisées sur les images transmises par ladite première caméra (10). 4. Procédé de détection de la baisse de vigilance selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que les niveaux de vigilance courant et nominal dudit conducteur sont déterminés également à l'aide de certains paramètres comportementaux, tels que le degré d'oscillation de la trajectoire ou la fréquence de correction de la trajectoire via le volant, lesdits paramètres comportementaux étant eux-mêmes calculés grâce à l'analyse du comportement dudit véhicule à partir des mesures réalisées sur les images transmises par une deuxième caméra (11) dirigée vers la route, et des données dynamiques fournies par des capteurs embarqués dans ledit véhicule (12, 13, 14, 15, 16). 5. Procédé de détection de la baisse de vigilance selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits capteurs embarqués comportent un capteur (12) de vitesse dudit véhicule, un capteur (13) de rapport de boîte de vitesse engagé, un capteur (14) d'angle de braquage du volant, un capteur (15) de la vitesse de rotation du volant et un capteur (16) de position des pédales de frein et d'accélération. 6. Procédé de détection de la baisse de vigilance selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ladite phase d'apprentissage est réalisée de manière automatique pendant des intervalles de temps où certaines conditions relatives à la tranche horaire, aux conditions de roulage et/ou au niveau de vigilance courant dudit conducteur sont remplies, ladite phase d'apprentissage cessantlorsque le temps passé ou le nombre de kilomètres parcourus dans lesdites conditions a atteint une durée ou un nombre de kilomètres prédéfini. 7. Procédé de détection de la baisse de vigilance selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite phase d'apprentissage est reproduite régulièrement au bout d'une certaine durée de conduite ou d'une certaine distance parcourue par ledit conducteur, afin de s'assurer que ledit seuil de détection personnalisé (SDP) associé audit conducteur soit toujours représentatif. 8. Procédé de détection de la baisse de vigilance selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit profil conducteur est stocké en mémoire lorsqu'il ne correspond à aucun profil conducteur déjà connu. 9. Procédé de détection de la baisse de vigilance selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ladite étape de transmission (800) consiste également à transmette audit module d'alerte (20) dudit véhicule, l'ordre d'actionner certains dispositifs d'aide à la conduite dont ledit véhicule est équipé.