Brevet FR3024573A1 — publié le 20160205

DETECTION DE PANNEAUX DE SIGNALISATION D'ENTREE ET DE SORTIE DE ZONE A VITESSE LIMITEE DANS DES IMAGES La présente invention concerne de manière générale le domaine des véhicules automobiles, et plus précisément un procédé et un système embarqué permettant de détecter, à partir du traitement d'images captées par une caméra, des panneaux de signalisation spécifiques d'entrée et de sortie de zone à vitesse limitée. Il est connu d'équiper certains véhicules automobiles avec des systèmes d'aide à la conduite utilisant des images captées par une ou plusieurs caméras embarquées sur le véhicule pour détecter notamment les lignes de marquage routier, les obstacles, les autres véhicules, ou encore les panneaux de signalisation, et en particulier les panneaux de prescription de vitesse. En France, comme dans la plupart des pays européens du fait de la Convention de Vienne sur la signalisation routière, une vitesse maximale autorisée sur la route est indiquée au conducteur au moyen d'un panneau de signalisation d'une limitation de vitesse de forme circulaire à fond blanc, bordé d'une couronne rouge, et portant en son centre le nombre correspondant à cette vitesse maximale. A titre d'exemple, on a représenté sur la partie gauche de la figure 1 un tel panneau 1 de limitation à 130 km/heure avec sa couronne 10 de couleur rouge. Comme illustré sur la partie droite de la figure 1, le panneau 2 de fin de prescription est également un panneau circulaire à fond gris avec une couronne extérieure 20 noire, portant en son centre à nouveau le nombre correspondant à la vitesse maximale, encadré de deux bandes noires obliques 21, 22. Les panneaux 1 et 2 ont été respectivement codifiés B14 et B33 par Arrêté du 7 juin 1977 relatif à la signalisation des routes et autoroutes (Journal officiel français du 13 août 1977). On connaît des méthodes de traitement d'images captées par une caméra monochrome permettant de reconnaître ce type de panneaux de limitation de vitesse. Pour un panneau de limitation de vitesse, un traitement connu consiste en particulier à extraire le cercle associé à la couronne 10, par exemple en utilisant les transformations de Hough, puis à reconnaître le nombre contenu dans le cercle ainsi extrait par des techniques de reconnaissance optique de caractères, ou OCR (initiales anglo-saxonnes mises pour Optical Character Recognition). Pour détecter un panneau de fin de limitation de vitesse, on extrait de l'image le cercle correspondant à la couronne externe 20, puis les barres obliques présentes à l'intérieur de ce cercle extrait. Plus récemment, au début des années 90, la législation française a mis en place, dans les villes, l'existence de zones à vitesse limitée, regroupant un ensemble de rues dans lesquelles tout véhicule, motorisé ou non, ne peut circuler au-delà d'une vitesse maximum. Aujourd'hui, ces zones sont appelées « Zones 30 » car la vitesse maximum selon la partie règlementaire du Code de la route français est fixée à 30 km/heure. Les entrées et sorties d'une « Zone 30 » sont annoncées par une signalisation particulière, illustrée par la figure 2. Plus précisément, un panneau 3 d'entrée de zone à vitesse limitée est 15 de forme générale rectangulaire, encadré par une bordure rouge 30, portant dans sa zone centrale une image du panneau de limitation de vitesse à 30 km/h, avec sa couronne rouge 10, surmontée du texte « ZONE ». Un panneau 4 de sortie de zone à vitesse limitée est également de forme générale rectangulaire, encadré par une bordure noire, et portant dans son centre une 20 image en niveau de gris du panneau de limitation de vitesse à 30 km/h, toujours avec sa couronne 10 cette fois-ci grisée, deux barres obliques noires 40, 41 encadrant cette image en bas à gauche et en haut à droite de la couronne 10, et un texte « FIN de ZONE » dans la partie haute du panneau 4. Ainsi, l'indication de la sortie de « zone 30 » constituée par les barres 25 obliques 40, 41 n'est pas à l'intérieur du cercle 10, comme dans le cas du panneau 2 de la figure 1, mais à l'extérieur de ce cercle. En conséquence, avec une caméra monochrome, il est impossible, avec le traitement connu rappelé précédemment, de différencier un panneau 3 indiquant le début de la zone 30 d'un panneau indiquant la fin de la « zone 30 ». 30 Une solution pourrait être d'utiliser une caméra couleur, mais au détriment du coût. La présente invention a pour but de pallier les inconvénients et limitations des procédés et systèmes connus. Pour ce faire, la présente invention a pour objet un procédé de détection des panneaux de signalisation spécifiques d'entrée et de sortie de zone à vitesse limitée, à partir du traitement d'images captées par une caméra 5 monochrome, comprenant : - une étape de détection, dans les images, d'une limitation de vitesse comprenant une détection d'un cercle, suivie d'une reconnaissance, dans le cercle détecté, d'un nombre prédéfini relatif à la limitation de vitesse ; - une étape d'extraction de gradients dans au moins une zone 10 d'intérêt prédéfinie située à l'extérieur du cercle détecté et de construction d'un histogramme de gradient orienté; et - une étape de discrimination entre un panneau d'entrée et un panneau de sortie de zone à vitesse limitée en fonction d'une orientation principale dudit histogramme de gradient orienté. 15 Le procédé peut être ainsi implémenté avec peu de modifications dans des systèmes déjà existants de détection de panneaux de limitation de vitesse utilisant la détection de cercle. Selon d'autres caractéristiques additionnelles possibles : - le procédé comporte de préférence une étape de mémorisation 20 d'une valeur d'un indicateur à deux états selon qu'un panneau d'entrée de zone a été détecté ou non ; ladite au moins une zone d'intérêt pour l'étape d'extraction de gradients dépend alors avantageusement de la valeur dudit indicateur à deux états. - ladite au moins une zone d'intérêt est une zone s'étendant en haut à 25 droite ou en bas à gauche à l'extérieur du cercle détecté, sur une ligne oblique orientée à environ 45° par rapport à un diamètre horizontal du cercle détecté ; cette zone d'intérêt est utilisée tout particulièrement lorsque la valeur de l'indicateur à deux états indique qu'un panneau de détection d'entrée de zone a été préalablement détecté ; 30 - un panneau de sortie de zone à vitesse limitée est dans ce cas considéré comme détecté si l'orientation principale de l'histogramme de gradient orienté relatif à ladite au moins une zone d'intérêt est sensiblement égale à 45° ; - un panneau d'entrée de zone à vitesse limitée est considéré comme détecté si aucune orientation principale sensiblement égale à 45° n'est déduite 5 de l'histogramme de gradient orienté relatif à ladite au moins une zone d'intérêt ; - ladite au moins une zone d'intérêt est une zone s'étendant horizontalement en haut ou en bas à l'extérieur du cercle détecté ; cette zone d'intérêt est utilisée tout particulièrement lorsque la valeur de l'indicateur à 10 deux états indique qu'un panneau de détection d'entrée de zone n'a pas été préalablement détecté ; - un panneau d'entrée de zone à vitesse limitée est dans ce cas considéré comme détecté si l'orientation principale de l'histogramme de gradient orienté relatif à ladite au moins une zone d'intérêt est sensiblement 15 égale à 0° ; - un panneau de sortie de zone à vitesse limitée est considéré comme détecté si aucune orientation principale sensiblement égale à 0° n'est issue de l'histogramme de gradient orienté relatif à ladite au moins une zone d'intérêt. - En variante ou en combinaison, ladite au moins une zone d'intérêt 20 est une zone s'étendant verticalement à droite ou à gauche à l'extérieur du cercle détecté ; - un panneau d'entrée de zone à vitesse limitée est alors considéré comme détecté si l'orientation principale de l'histogramme de gradient orienté relatif à ladite au moins une zone d'intérêt est sensiblement égale à 90° ; 25 - un panneau de sortie de zone à vitesse limitée est considéré comme détecté si aucune orientation principale sensiblement égale à 90° n'est issue de l'histogramme de gradient orienté relatif à ladite au moins une zone d'intérêt ; - le nombre prédéfini relatif à la limitation de vitesse est le nombre 30 30. La présente invention a également pour objet un système de détection des panneaux de signalisation spécifiques d'entrée et de sortie de zone à vitesse limitée, comportant une caméra monochrome apte à capter des images, et un module de traitement apte à : - détecter, dans les images, une limitation de vitesse comprenant une détection d'un cercle, suivie d'une reconnaissance, dans le cercle détecté, d'un nombre prédéfini relatif à la limitation de vitesse ; - extraire des gradients dans au moins une zone d'intérêt prédéfinie située à l'extérieur du cercle détecté et construire un histogramme de gradient 10 orienté; - discriminer entre un panneau d'entrée et un panneau de sortie de zone à vitesse limitée en fonction d'une orientation principale dudit histogramme de gradient orienté. La caméra monochrome et le module de traitement sont 15 avantageusement embarqués sur un véhicule automobile. L'invention et les avantages qu'elle procure seront mieux compris au vu de la description suivante, faite en référence aux figures annexées, dans 20 lesquelles : - la figure 1 est une représentation d'un panneau de limitation de vitesse et d'un panneau de fin de limitation de vitesse généralement utilisés en Europe; - la figure 2 est une représentation d'un panneau d'entrée en « zone 25 30 » et d'un panneau de sortie de « zone 30 » utilisés uniquement en France à ce jour ; - la figure 3 illustre les zones d'intérêt considérées pour le traitement d'image permettant la détection d'un panneau de sortie de « zone 30 », conformément à l'invention ; 30 - la figure 4 illustre les zones d'intérêt considérées pour le traitement d'image permettant la détection d'un panneau d'entrée en « zone 30 », conformément à l'invention ; - la figure 5 donne un synoptique simplifié d'un exemple de procédé mis en oeuvre par un système selon l'invention pour la détection des panneaux d'entrée et de sortie de « zone 30 ». Dans la suite, on suppose à titre d'exemple qu'un véhicule automobile est équipé d'une caméra monochrome apte à capter des images successives de paysages. La caméra est de préférence localisée à un endroit du véhicule qui correspond le mieux à ce que le conducteur voit, par exemple centrée au niveau du pare-brise à l'intérieur de l'habitacle. Le véhicule automobile comporte en outre un module de traitement formant, avec la caméra monochrome, un système permettant de détecter les panneaux de signalisation rencontrés sur la route, et en particulier les panneaux de limitation de vitesse et d'entrée/sortie de zone à vitesse limitée. Comme le montrent les figures 3 et 4, l'invention repose sur la définition de zones d'intérêt particulières selon que le panneau à détecter est un panneau d'entrée en « zone 30 », ou un panneau de sortie de « zone 30 ». Ainsi, pour un panneau de sortie de « zone 30 », les deux zones qui présentent un intérêt tout particulier car caractérisant de manière unique un tel panneau sont les deux zones Al et A2 s'étendant respectivement en haut à droite et en bas à gauche à l'extérieur du cercle représentatif de la couronne 10 du panneau de limitation, sur une ligne oblique orientée à environ 45° par rapport à un diamètre horizontal de ce cercle (voir figure 3). Ces zones sont avantageusement des fenêtres rectangulaires centrées sur la ligne oblique. En extrayant les gradients sur l'une et/ou l'autre de ces zones d'intérêt Al et A2, et en construisant des histogrammes de gradient orienté relatifs à ces deux zones, on voit, sur la partie inférieure de la figure 3 que l'on obtient une orientation principale sensiblement égale à 45°, due à la présence des bandes noires obliques 40 et 41 (figure 2). De manière différente, pour le panneau d'entrée de « zone 30 », quatre zones peuvent permettre de caractériser ce panneau, à partir des orientations principales extraites des histogrammes à gradient orienté, à savoir : - les deux zones A3 et A5 s'étendant horizontalement en haut et en bas, de part et d'autre du cercle représentatif de la couronne 10 du panneau 5 de limitation ; - les deux zones A4 et A5 s'étendant verticalement à droite et à gauche, de part et d'autre de ce cercle ; Ces quatre zones correspondent en pratique aux zones dans lesquelles 10 l'encadrement 30 (figure 2) du panneau d'entrée de « zone 30 » apparaît sur les images captées par la caméra monochrome. En construisant ici encore les histogrammes de gradient orienté sur au moins une de ces zones d'intérêt, on peut déterminer si l'on est en présence d'un panneau d'entrée de zone. En effet, l'orientation principale pour les zones 15 d'intérêts horizontales A3 et A5 devra être dans ce cas de l'ordre de 0°, et l'orientation principale pour les zones d'intérêt verticales A4 et A6 devra être sensiblement égale à 90°. Un traitement apte à discriminer les panneaux d'entrée et de sortie de 20 zone à limitation de vitesse, en plus des panneaux de limitation de vitesse classique, doit présenter le moins d'étapes possibles pour obtenir une détermination en temps réel des panneaux rencontrés. La figure 5 illustre les étapes mises en oeuvre dans un procédé de détection conformément à l'invention particulièrement rapide. Ce procédé repose sur le fait qu'il est 25 possible, lorsqu'un véhicule pénètre dans une « Zone 30 », qu'il rencontre plusieurs fois un panneau d'entrée en « zone 30 ». En d'autres termes, la détection d'un panneau d'entrée en « Zone 30 » n'est pas forcément suivie d'une détection de sortie de « Zone 30 ». Pour réduire au maximum le nombre d'étapes permettant de discriminer entre les deux types de panneaux 30 rencontrés, le procédé présenté sur la figure 5 repose sur l'utilisation d'un indicateur Z30 à deux états dont la valeur est par exemple fixée à 0 lorsqu'aucun panneau d'entrée en « Zone 30 » n'a été détecté préalablement, ou à 1 lorsque le dernier panneau détecté préalablement était un panneau d'entrée en « Zone 30 ». Pour le début du traitement, on fixe la valeur de cet indicateur Z30 à 0 (étape d'initialisation So). Les images captées par la caméra subissent un premier traitement représenté par l'étape S1, permettant de détecter le cas échéant, dans l'image, la présence d'un nombre représentatif d'une limitation de vitesse. Ce traitement se fait, comme dans le cas classique de la détection d'un panneau de limitation de vitesse, par la détection de la présence d'un cercle dans l'image, en utilisant par exemple les transformations de Hough, puis par la détection de la présence d'un nombre à l'intérieur du cercle détecté, par reconnaissance de caractère. Le nombre détecté est alors comparé à un nombre prédéfini, dans notre exemple le nombre 30 (étape S2). A ce stade, si le nombre détecté ne correspond pas au nombre prédéfini le panneau détecté est un panneau classique de limitation ou de fin de limitation de vitesse. La discrimination s'effectue alors selon les traitements connus de l'art antérieur (non représentés). Dans le cas contraire, il n'est pas encore possible à ce stade de savoir si la signalisation détectée correspond à un panneau de limitation ou de fin de limitation à 30 km/h (du type de ceux représentés en figure 1), ou un panneau d'entrée ou de sortie de fin de zone (du type de ceux représentés en figure 2). On vérifie alors la valeur de l'indicateur Z30 (étape S3). Lorsque cette valeur est égale à 1, signifiant que l'on a déjà détecté lors d'une étape précédente, un panneau d'entrée en « zone 30 », on privilégie alors le fait que le panneau trouvé est très probablement un panneau de sortie de « Zone 30 ». Les étapes de traitement (branche gauche du test de l'étape S3) visent à valider cette hypothèse. Ainsi, lors d'une étape S4, on extrait les gradients dans au moins une zone d'intérêt choisie entre les zones A1, A2 (figure 3) situées à l'extérieur du cercle détecté de façon à construire un histogramme de gradient orienté. Il suffit alors de comparer l'orientation principale obtenue à partir de cet histogramme (étape S5) pour pouvoir conclure immédiatement sur le fait que l'on est en présence ou non d'un panneau d'entrée ou de sortie de « Zone 30). Plus précisément, comme cela a été expliqué ci-avant, lorsque l'orientation principale est égale à sensiblement 45°, on peut conclure que le panneau détecté est un panneau de sortie de « zone 30 », et la valeur de l'indicateur Z30 à deux états est changée en 0 et mémorisée (étape S6). Si au contraire l'orientation principale n'est pas égale à sensiblement 45°, on peut conclure que le panneau détecté est un panneau d'entrée de « zone 30 », et la valeur de l'indicateur Z30 à deux états reste mémorisée à 1 (étape S7). On constate ici qu'il n'est pas nécessaire d'aller plus loin dans la recherche de zones caractéristiques du panneau d'entrée en « Zone 30 ». En outre, même si la recherche des gradients sur les deux zones Al et A2 est plus fiable, le traitement peut se limiter à l'examen d'une des deux zones d'intérêt Al ou A2. De retour à l'étape de comparaison S3, lorsque la valeur de l'indicateur Z30 est égale à 0, signifiant que l'on n'a pas déjà détecté lors d'une étape précédente, un panneau d'entrée en « zone 30 », on privilégie alors le fait que le panneau trouvé est très probablement un panneau d'entrée de « Zone 30 ». Les étapes de traitement (branche droite du test de l'étape S3) visent à valider cette hypothèse. Ainsi, lors d'une étape Sg, on extrait les gradients dans au moins une zone d'intérêt choisie entre les zones A3 à A6 (figure 3) situées à l'extérieur du cercle détecté de façon à construire un histogramme de gradient orienté. Il suffit alors de comparer l'orientation principale obtenue à partir de cet histogramme (étape S9) pour pouvoir conclure immédiatement sur le fait que l'on est en présence ou non d'un panneau d'entrée ou de sortie de « Zone 30). Plus précisément, comme cela a été expliqué ci-avant, lorsque l'orientation principale est égale à sensiblement 0° ou 180°, pour les zones d'intérêt A3 et/ou A5, ou à sensiblement 90° pour les zones d'intérêt A4 et/ou A6, on peut conclure que le panneau détecté est un panneau d'entrée de « zone 30 », et la valeur de l'indicateur Z30 à deux états reste mémorisée à 1 (étape Sui). Si au contraire l'orientation principale n'est pas égale à sensiblement 0° ou 90°, on peut conclure que le panneau détecté est un panneau de sortie de « zone 30 », et la valeur de l'indicateur Z30 à deux états est modifié en 0 et mémorisée (étape Sio). On constate ici encore qu'il n'est pas nécessaire d'aller plus loin dans la recherche de zones caractéristiques du panneau de sortie en « Zone 30 ». En outre, même si la recherche des gradients sur les quatre zones A4 à A6 est plus fiable, le traitement peut se limiter à l'examen d'une seule zone d'intérêt pour aller encore plus rapidement. REVENDICATIONS1. Procédé de détection des panneaux de signalisation spécifiques d'entrée et de sortie de zone à vitesse limitée, à partir du traitement d'images captées par une caméra monochrome, comprenant : - une étape (Si) de détection, dans les images, d'une limitation de vitesse comprenant une détection d'un cercle, suivie d'une reconnaissance, dans le cercle détecté, d'un nombre prédéfini relatif à la limitation de vitesse ; - une étape (S4, S8) d'extraction de gradients dans au moins une zone d'intérêt (A1, A3) prédéfinie située à l'extérieur du cercle détecté et de construction d'un histogramme de gradient orienté; et - une étape (S5-S7, S8-S11) de discrimination entre un panneau d'entrée et un panneau de sortie de zone à vitesse limitée en fonction d'une orientation principale dudit histogramme de gradient orienté. 2. Procédé de détection selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une étape (S6-S7, S10-S11) de mémorisation d'une valeur d'un indicateur à deux états selon qu'un panneau d'entrée de zone a été détecté ou non. 3. Procédé de détection selon la revendication 2, caractérisé à ce que ladite au moins une zone d'intérêt (A1, A3) pour l'étape d'extraction de gradients dépend de la valeur dudit indicateur à deux états. 4. Procédé de détection selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite au moins une zone d'intérêt est une zone (Ai, A2) s'étendant en haut à droite ou en bas à gauche à l'extérieur du cercle détecté, sur une ligne oblique orientée à environ 45° par rapport à un diamètre horizontal du cercle détecté. 5. Procédé de détection selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'un panneau de sortie de zone à vitesse limitée est considéré comme détecté si l'orientation principale de l'histogramme de gradient orientérelatif à ladite au moins une zone d'intérêt est sensiblement égale à 45°. 6. Procédé de détection selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce qu'un panneau d'entrée de zone à vitesse limitée est considéré comme détecté si aucune orientation principale sensiblement égale à 45° n'est déduite de l'histogramme de gradient orienté relatif à ladite au moins une zone d'intérêt. 7. Procédé de détection selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite au moins une zone d'intérêt est une zone (A3 ; A5) s'étendant horizontalement en haut ou en bas à l'extérieur du cercle détecté. 8. Procédé de détection selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'un panneau d'entrée de zone à vitesse limitée est considéré comme détecté si l'orientation principale de l'histogramme de gradient orienté relatif à ladite au moins une zone d'intérêt est sensiblement égale à 0°. 9. Procédé de détection selon l'une quelconque des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce qu'un panneau de sortie de zone à vitesse limitée est considéré comme détecté si aucune orientation principale sensiblement égale à 0° n'est issue de l'histogramme de gradient orienté relatif à ladite au moins une zone d'intérêt. 10.Procédé de détection selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite au moins une zone d'intérêt est une zone (A4 ; A6) s'étendant verticalement à droite ou à gauche à l'extérieur du cercle détecté. 11.Procédé de détection selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'un panneau d'entrée de zone à vitesse limitée est considéré comme détecté si l'orientation principale de l'histogramme de gradient orienté relatif à ladite au moins une zone d'intérêt est sensiblement égale à 90°. 12.Procédé de détection selon l'une quelconque des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce qu'un panneau de sortie de zone à vitesse limitée est considéré comme détecté si aucune orientation principale sensiblement égale à 90° n'est issue de l'histogramme de gradient orienté relatif à ladite au moins une zone d'intérêt. 13.Procédé de détection selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le nombre prédéfini relatif à la limitation de vitesse est le nombre 30. 14.Système de détection des panneaux de signalisation spécifiques d'entrée et de sortie de zone à vitesse limitée, comportant une caméra monochrome apte à capter des images, et un module de traitement apte à : - détecter, dans les images, une limitation de vitesse comprenant une détection d'un cercle, suivie d'une reconnaissance, dans le cercle détecté, d'un nombre prédéfini relatif à la limitation de vitesse ; - extraire des gradients dans au moins une zone d'intérêt (Ai, A3) prédéfinie située à l'extérieur du cercle détecté et construire un histogramme de gradient orienté; - discriminer entre un panneau d'entrée et un panneau de sortie de zone à vitesse limitée en fonction d'une orientation principale dudit histogramme de gradient orienté. 15.Système de détection selon la revendication 14, caractérisé en ce que la caméra monochrome et le module de traitement sont embarqués sur un véhicule automobile.25