Brevet FR3031409A1 — publié le 20160708

PROCÉDÉ DE CALIBRATION DE LA POSITION D'UN FAISCEAU DE LUMIÈRE D'UNE SOURCE MOBILE PAR RAPPORT À L'AXE OPTIQUE D'UNE CAMÉRA L'invention concerne les sources de lumière qui participent à au moins une fonction photométrique et qui sont mobiles de manière à délivrer un faisceau de lumière suivant plusieurs directions. On notera que la mobilité de la source de lumière peut résulter soit du fait qu'elle est couplée à des moyens de déplacement chargés de la faire bouger (par exemple l'entraîner en rotation autour d'au moins un axe), soit du fait qu'elle comprend au moins une pièce mobile, comme par exemple un réflecteur, propre à renvoyer son faisceau de lumière dans plusieurs directions différentes. Par ailleurs, on entend ici par « fonction photométrique » une fonction lumineuse assurée par une source lumineuse « dynamique » et destinée à participer à l'éclairage de l'environnement d'un système, comme par exemple un véhicule. Par conséquent, dans le cas d'un véhicule il pourra notamment s'agir d'une fonction de feu de croisement (ou code), d'une fonction de feu antibrouillard, d'une fonction de feu de route, ou d'une fonction d'éclairement d'obstacle détecté dans la zone située devant ce véhicule par des moyens de détection embarqués. Comme le sait l'homme de l'art, certains systèmes, comme par exemple certains véhicules ou certains bâtiments ou encore certains espaces (intérieurs ou extérieurs), comprennent une caméra propre à enregistrer des images d'une zone qui est éclairée par au moins un faisceau de lumière produit par une source mobile (faisant éventuellement partie d'un bloc optique). Cette caméra fournit des images dans lesquelles on cherche à détecter, par exemple, des marques au sol (comme par exemple des lignes délimitant les voies de circulation), ou des êtres vivants ou des obstacles. Par exemple, lorsque l'on détecte dans un véhicule que des lignes au sol deviennent courbes, on peut modifier la direction des faisceaux de lumière produits par les sources mobiles des blocs optiques avant qui participent à la fonction de feu de croisement ou de route. De même, lorsque l'on détecte un obstacle devant un véhicule, on peut éclairer cet obstacle avec au moins un faisceau de lumière produit par une source mobile, éventuellement dédiée, d'un bloc optique avant. La caméra étant installée fixement, les positions au sein des images des obstacles ou marques au sol sont définies par rapport à son axe optique qui est généralement situé au centre de son champ d'observation. Par conséquent, si l'on souhaite contrôler la position d'un faisceau de lumière en io fonction de ce qui a été détecté, il faut que l'axe principal de ce faisceau de lumière soit calibré précisément par rapport à l'axe optique de la caméra. Or, dans de nombreux systèmes, cette calibration n'est réalisée que de façon très approximative en fonction des intervalles de tolérance de montage et de fabrication des pièces concernées. Dans le domaine des véhicules de série 15 cette situation résulte principalement du fait que la calibration nécessite des réglages manuels précis qui sont chronophages et requièrent des moyens techniques qui ne sont pas présents sur une ligne de montage. L'invention a donc notamment pour but d'améliorer la situation. Elle propose notamment à cet effet un procédé destiné à permettre la 20 calibration de la position d'un faisceau de lumière produit par une source mobile d'un système comportant une caméra propre à enregistrer des images d'une zone éclairée par ce faisceau de lumière. Ce procédé de calibration se caractérise par le fait qu'il comprend : - une première étape dans laquelle on positionne dans la zone une marque 25 prédéfinie à une distance choisie du système, - une deuxième étape dans laquelle on déplace la source de sorte que son faisceau de lumière balaye au moins partiellement la zone et dans le même temps on acquiert des images avec la caméra, et l'on stocke au moins une image, dans laquelle la marque est éclairée par le faisceau de 30 lumière, en correspondance de la position de la source, et - une troisième étape dans laquelle on détermine dans cette image stockée la position de la marque suivant au moins une direction de l'espace, et on associe cette position au sein de cette image à la position de la source stockée en correspondance de cette image. Cette association de la position de la marque dans une image à la position du faisceau de lumière, permet d'apparier l'axe optique de la caméra à l'axe principal du faisceau de lumière, et donc un contrôle précis de la position du faisceau de lumière en fonction de ce qui est détecté dans les images acquises par la caméra. Le procédé de calibration selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : - la marque peut être au moins en partie réfléchissante ; - dans la première étape on peut positionner précisément la marque par rapport à un axe optique de la caméra ; - dans la première étape on peut positionner dans la zone un panneau de calibration qui comporte la marque prédéfinie en un endroit prédéfini ; - dans la deuxième étape on peut stocker au moins une image, dans laquelle la marque est éclairée par un axe principal du faisceau de lumière, en correspondance de la position de la source ; - dans la deuxième étape on peut déplacer la source de sorte que son faisceau de lumière balaye la zone suivant une première direction de l'espace, puis suivant une seconde direction de l'espace perpendiculaire à la première direction de l'espace, et l'on stocke au moins une première image, dans laquelle la marque est éclairée par le faisceau de lumière, en correspondance de la position angulaire de la source par rapport à la première direction de l'espace, et au moins une seconde image, dans laquelle la marque est éclairée par le faisceau de lumière, en correspondance de la position angulaire de la source par rapport à la seconde direction de l'espace. Dans ce cas, dans la troisième étape on peut déterminer dans ces première et seconde images stockées la position de la marque suivant les première et seconde directions de l'espace, et on peut associer cette position au sein de ces première et seconde images aux positions angulaires de la source stockées en correspondance de ces première et seconde images ; - le système peut être un véhicule, éventuellement de type automobile, et comprenant au moins un bloc optique comportant la source mobile. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 illustre de façon schématique et fonctionnelle un exemple de véhicule automobile ayant un bloc optique avant comprenant une source de lumière dont la position est en cours de calibration au moyen d'un procédé de calibration selon l'invention, 1 o la figure 2 illustre de façon schématique une partie du véhicule automobile de la figure 1 au début de la calibration de la position d'une source de lumière de l'un de ses blocs optiques avant au moyen d'un procédé de calibration selon l'invention, et la figure 3 illustre de façon schématique une partie du véhicule automobile 15 de la figure 1 à un stade intermédiaire de la calibration de la position d'une source de lumière de l'un de ses blocs optiques avant au moyen d'un procédé de calibration selon l'invention. L'invention a notamment pour but de proposer un procédé destiné à permettre la calibration de la position d'un faisceau de lumière FL produit par 20 une source SL mobile d'un système V comportant également une caméra CO propre à enregistrer des images d'une zone ZF qui est éclairée au moins par ce faisceau de lumière FL. Dans ce qui suit, on considère, à titre d'exemple non limitatif, que la source de lumière SL est destinée à équiper un système V agencé sous la 25 forme d'un véhicule automobile. Mais l'invention n'est pas limitée à ce type de système. Elle concerne en effet tout type de système pouvant (ou devant) être équipé d'au moins une source de lumière mobile (ou dynamique), c'est-à-dire propre à délivrer un faisceau de lumière selon plusieurs directions différentes. Ainsi, elle concerne les véhicules (terrestres, maritimes (ou fluviaux) ou 30 aériens), les installations (éventuellement de type industriel), les bâtiments et les espaces publics ou privés. Par ailleurs, on considère dans ce qui suit, à titre d'exemple non limitatif, que la source de lumière SL est destinée à équiper un bloc optique BO avant d'un véhicule, comme par exemple un projecteur. Mais l'invention n'est pas limitée à cette application. On a schématiquement et fonctionnellement illustré sur la figure 1 un système V agencé sous la forme d'un véhicule automobile (ici une voiture), et comprenant dans une partie avant deux blocs optiques BO, équipés chacun d'une source (de lumière) SL mobile (ou dynamique), et d'une caméra d'observation CO. Sur les figures 1 à 3, la direction X est une direction dite longitudinale, sensiblement parallèle aux portes latérales du véhicule V, la direction Y est 1 o une direction dite transversale, perpendiculaire à la direction X, et la direction Z est une direction dite verticale, perpendiculaire aux directions longitudinale X et transversale Y. Par exemple, chaque source SL peut comporter au moins une diode électroluminescente (ou LED) ou une diode laser ou un laser à gaz ou encore 15 une lampe (ou ampoule), par exemple au xénon. Egalement par exemple, la mobilité de chaque source SL peut résulter du fait qu'elle est couplée à des moyens de déplacement qui sont chargés de la faire bouger (par exemple l'entraîner en rotation autour d'au moins un axe). Mais cette mobilité pourrait résulter du fait qu'elle comprend 20 au moins une pièce mobile, comme par exemple un réflecteur, propre à renvoyer son faisceau de lumière FL dans plusieurs directions différentes. Egalement par exemple, et comme illustré non limitativement, la caméra (d'observation) CO peut être solidarisée au rétroviseur central intérieur RI du véhicule V. En variante, elle pourrait, par exemple, être 25 solidarisée au toit (ou pavillon) ou à un plafonnier dans une partie située à l'interface avec le bord supérieur du pare-brise. La caméra CO est donc ici chargée d'acquérir des images d'une zone ZF qui est située devant le véhicule V. Ces images sont destinées à être analysées par des moyens d'analyse MA qui font partie soit de la caméra CO, 30 soit d'un calculateur CA embarqué dans le véhicule V, comme illustré non limitativement sur la figure 1. Par exemple, ce calculateur CA est celui qui est dédié à la gestion de l'éclairage au sein du véhicule V, et donc qui est chargé de transmettre aux blocs optiques BO des commandes de fonctionnement et de positionnement de leur(s) source(s) SL. On notera que cette transmission peut se faire soit directement, soit indirectement via un réseau de communication RC du véhicule V, éventuellement de type multiplexé, comme illustré non limitativement sur la figure 1. Dans cette dernière alternative, la caméra CO peut être également connectée au réseau de communication RC afin de transmettre aux moyens d'analyse MA les données qui définissent les images numériques qu'elle acquiert dans la zone ZF. Les moyens d'analyse MA peuvent, par exemple, être agencés sous la forme de modules logiciels (ou informatiques ou encore « software »), ou bien d'une combinaison de circuits électroniques (ou « hardware ») et de modules logiciels. Ils peuvent éventuellement réaliser une détection par reconnaissance de forme. Comme indiqué précédemment, l'invention propose un procédé de calibration destiné à permettre la calibration de la position du faisceau de lumière FL produit par une source SL mobile du véhicule V par rapport à l'axe optique AO de la caméra CO. Un tel procédé (de calibration) comprend trois étapes. Dans une première étape, du procédé selon l'invention, on positionne dans la zone ZF une marque MC prédéfinie à une distance choisie du véhicule V. On notera que ce positionnement est relatif. En effet, soit on positionne le véhicule V devant la marque MC, soit on vient positionner la marque MC devant le véhicule V. Dans la première alternative, la marque peut être définie sur un mur ou bien sur un panneau de calibration PC, comme illustré non limitativement sur les figures 1 à 3. Dans la seconde alternative, la marque MC est définie sur un panneau de calibration PC. De préférence, dans la première étape on positionne précisément la marque MC en un endroit prédéfini par rapport à l'axe optique AO de la caméra CO. Cet axe optique AO est généralement situé au centre du champ d'observation de la caméra CO, c'est-à-dire à l'intersection entre deux axes de champ Ay et Az perpendiculaires entre eux (ici respectivement parallèles aux directions transversale Y et verticale Z). Dans ce cas, la distance dy qui sépare l'axe optique AO d'une partie choisie de la marque MC, suivant au moins une direction de l'espace (ici la direction transversale Y), est précisément fixée. Cela permet en effet de connaître à l'avance, avec une grande précision, la position de la marque MC au sein de chaque image acquise par la caméra CO. De plus, cela permet également de prendre en compte et/ou de corriger une éventuelle dérive des informations issues de la caméra CO. On notera également que la marque MC peut être avantageusement réfléchissante, au moins en partie, de manière à faciliter sa détection par les moyens d'analyse MA au sein des images acquises par la caméra CO. On notera également, comme illustré non limitativement sur la figure 3, que la marque MC peut éventuellement comprendre une sous-partie MM destinée à faciliter sa détection, par exemple par reconnaissance de forme, par les moyens d'analyse MA. Cette sous-partie MM peut, par exemple, être une mire. C'est cette mire MM qui peut être éventuellement réfléchissante. En présence d'une telle mire MM, la distance dy peut, par exemple, être celle qui sépare son centre de l'axe optique AO. Dans une deuxième étape, du procédé selon l'invention, on déplace la source SL (objet de la calibration) de sorte que son faisceau de lumière FL balaye la zone ZF (flèche F-1), au moins partiellement, et dans le même temps on acquiert des images avec la caméra CO. Ensuite, on stocke au moins une image acquise, dans laquelle la marque MC est éclairée par le faisceau de lumière FL, en correspondance de la position de cette source SL. Les déplacements de la source SL (et plus précisément de son faisceau de lumière FL) sont, par exemple, contrôlés par le calculateur CA au moyen de commandes (ou instructions), par exemple transmises via le réseau de communication RC. A cet effet, on peut, par exemple, prévoir dans le véhicule V une fonction de calibration, sélectionnable via une interface homme/machine, et destinée, d'une part, à ordonner au calculateur CA de démarrer une calibration d'au moins une source SL, et, d'autre part, à demander à la caméra CO d'acquérir des images et aux moyens d'analyse MA d'analyser ces images afin de sauver l'une au moins de celles dans laquelle la marque MC apparaît nettement. En variante, on peut connecter temporairement un ordinateur (éventuellement portable) à une prise couplée au réseau de communication RC afin d'adresser, d'une part, au calculateur CA des instructions destinées à lui demander de déplacer au moins une source SL sur une course choisie, et, d'autre part, à la caméra CO et aux moyens d'analyse MA des instructions destinées à leur demander respectivement d'acquérir des images et d'analyser ces images afin de sauver l'une au moins de celles dans laquelle la marque MC apparaît nettement. On comprendra que ce sont les moyens d'analyse MA qui détectent la marque MC (et plus précisément son éventuelle sous-partie MM) parmi les la images acquises par la caméra CO, et qu'une telle détection ne peut survenir qu'à condition que la marque MC soit effectivement éclairée par le faisceau de lumière FL, comme illustré sur la figure 3. Le caractère réfléchissant de la marque MC et plus précisément de sa sous-partie MM, est destiné à augmenter encore plus la précision de la calibration. En effet, lorsque la sous- 15 partie MM n'est pas éclairée par l'axe principal AP du faisceau de lumière FL, comme illustré sur la figure 2, cette sous-partie MM est quasiment invisible sur les images acquises. On notera que les moyens d'analyse MA peuvent éventuellement stocker plusieurs images dans lesquelles ils détectent la marque MC (et plus 20 précisément son éventuelle sous-partie MM), et chacune de ces images est ensuite stockée en correspondance de la position précise que possédait la source SL au moment où elle a été acquise. Chaque position de la source SL est, a priori, connue du calculateur CA à chaque instant puisque c'est lui qui la contrôle. Dans ce cas, le calculateur CA fournit aux moyens d'analyse MA les 25 positions successives de la source SL (et plus précisément de son éventuelle sous-partie MM). Le balayage de la zone ZF par le faisceau de lumière FL, pendant la calibration, se fait de préférence pas-à-pas. Ce balayage n'est en effet pas destiné à éclairer l'intégralité de la zone ZF. Il suffit qu'il permette à un certain 30 moment d'éclairer la marque MC. On notera que ce balayage peut se faire selon deux sens opposés (par exemple de droite à gauche, puis de gauche à droite). Ce balayage aller/retour d'une partie de la zone ZF permet de déduire précisément la position moyenne de l'axe principal AP du faisceau de lumière FL. En effet, la position de l'axe principal AP peut varier selon le sens du balayage du fait d'éventuels jeux mécaniques, notamment au niveau des moyens de déplacement de la source SL. On notera également que dans la deuxième étape on peut déplacer la source SL de sorte que son faisceau de lumière FL balaye la zone ZF, au moins partiellement, suivant une première direction de l'espace (par exemple Y), puis suivant une seconde direction de l'espace (par exemple Z) perpendiculaire à cette première direction de l'espace. Ce double balayage peut se faire grâce à des rotations autour de deux axes perpendiculaires. Dans ce cas, on stocke au moins une première image, dans laquelle la marque MC est éclairée par le faisceau de lumière FL, en correspondance de la position angulaire de la source SL par rapport à la première direction de l'espace (Y), et au moins une seconde image, dans laquelle la marque MC est éclairée par le faisceau de lumière FL, en correspondance de la position angulaire de la source SL par rapport à la seconde direction de l'espace (Z). Dans une troisième étape, du procédé selon l'invention, on détermine dans chaque image stockée la position, suivant au moins une direction de l'espace, de la marque MC, et on associe cette position au sein de cette image à la position de la source SL stockée en correspondance de cette image. Ces déterminations et associations peuvent être réalisées par les moyens d'analyse MA ou bien par des moyens de traitement dédiés à la calibration (et faisant par exemple partie du calculateur CA). On comprendra qu'en associant la position de la marque MC dans une image à la position de l'axe principal AP du faisceau de lumière FL, on réalise un appariement de l'axe optique AO de la caméra CO à cet axe principal AP, et donc on peut contrôler précisément la position du faisceau de lumière FL en fonction de ce qui est détecté par les moyens d'analyse dans les images acquises par la caméra CO. On notera également que chaque position de la source SL peut être définie par des coordonnées absolues dans le référentiel (X, Y, Z) ou par au moins un angle par rapport à une image acquise par la caméra CO. On notera également que lorsque l'on déplace la source SL par rapport à deux directions de l'espace (par exemple Y et Z) pour stocker des première(s) et seconde(s) images, on détermine dans ces première et seconde images stockées, dans la troisième étape, la position de la marque MC suivant ces première et seconde directions de l'espace, et on associe cette position au sein de ces première et seconde images aux positions angulaires de la source SL qui sont stockées en correspondance de ces première et seconde images. Cela permet d'améliorer encore plus la précision de la calibration de la position du faisceau de lumière FL. Grâce à l'invention, la calibration d'une source mobile (ou dynamique) peut désormais se faire de façon automatique, rapidement, sans réglage manuel, et indépendamment des intervalles de tolérance de montage et de fabrication des pièces concernées. REVENDICATIONS1. Procédé de calibration de la position d'un faisceau de lumière (FL) produit par une source (SL) mobile d'un système (V) comportant une caméra (CO) propre à enregistrer des images d'une zone (ZF) éclairée par ledit faisceau de lumière (FL), caractérisé en ce qu'il comprend une première étape dans laquelle on positionne dans ladite zone (ZF) une marque (MC) prédéfinie à une distance choisie dudit système (V), une deuxième étape la dans laquelle on déplace ladite source (SL) de sorte que son faisceau de lumière (FL) balaye au moins partiellement ladite zone (ZF) et dans le même temps on acquiert des images avec ladite caméra (CO), et l'on stocke au moins une image, dans laquelle ladite marque (MC) est éclairée par ledit faisceau de lumière (FL), en correspondance de la position de ladite source 15 (SL), et une troisième étape dans laquelle on détermine dans cette image stockée la position de ladite marque (MC) suivant au moins une direction de l'espace, et on associe cette position au sein de cette image à la position de la source (SL) stockée en correspondance de cette image. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite 20 marque (MC) est au moins en partie réfléchissante. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que dans ladite première étape on positionne précisément ladite marque (MC) par rapport à un axe optique (AO) de ladite caméra (CO). 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que 25 dans ladite première étape on positionne dans ladite zone (ZF) un panneau de calibration (PC) comportant ladite marque (MC) prédéfinie en un endroit prédéfini. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que dans ladite deuxième étape on stocke au moins une image, dans laquelle 30 ladite marque (MC) est éclairée par un axe principal (AP) dudit faisceau de lumière (FL), en correspondance de la position de ladite source (SL). 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que dans ladite deuxième étape on déplace ladite source (SL) de sorte que sonfaisceau de lumière (FL) balaye ladite zone (ZF) suivant une première direction de l'espace, puis suivant une seconde direction de l'espace perpendiculaire à ladite première direction de l'espace, et l'on stocke au moins une première image, dans laquelle ladite marque (MC) est éclairée par ledit faisceau de lumière (FL), en correspondance de la position angulaire de ladite source (SL) par rapport à ladite première direction de l'espace, et au moins une seconde image, dans laquelle ladite marque (MC) est éclairée par ledit faisceau de lumière (FL), en correspondance de la position angulaire de ladite source (SL) par rapport à ladite seconde direction de l'espace, et dans la ladite troisième étape on détermine dans ces première et seconde images stockées la position de ladite marque (MC) suivant lesdites première et seconde directions de l'espace, et on associe cette position au sein de ces première et seconde images aux positions angulaires de la source (SL) stockées en correspondance de ces première et seconde images. 15 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit système (V) est un véhicule comprenant au moins un bloc optique (BO) comportant ladite source (SL) mobile. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit véhicule (V) est de type automobile.