Brevet FR3055163A1 — publié le 20180223

Procédé de détection d'objet dans un environnement connu et dispositif de détection d'objet La présente invention se rapporte au domaine de la détection d'objet. Plus particuliérement à un procédé et un dispositif associé pour détecter la présence d'éléments étranger ou intrus au sein d'un local. 10 La notion d'intrus s'entend de tout élément inattendu qui existe dans le local à superviser, par rapport à une situation nominale connue pour laquelle on dispose des prises dæxuæderéfénanoa. La notion de local s'entend de tout endroit étant délimité.quecela soit physiquement par des murs ou cloisons donc dans ce cas la un endroit fermé comme une piece, ou bien un 15 endroit délimité par exemple par des notions de distance. La détection automatisée de la présence d'un corps étranger ou d'un marquage étranger, au sein d'un local, requiert traditionnellement une ou plusieurs prises de vue appelées « images », et leur analyse par des algorithmes de traitement d'images. Cela implique un ou plusieurs capteurs de forte résolution couplés à des traitements à haute 20 résolution souvent complexes. Les technologies de capteurs à haute résolution sont souvent mises à profit pour la détection fine d'objets intrus. Ces capteurs sont souvent couplés à un zoom optique pour accroître la performance de détection de petits objets, par augmentation de leur empreinte graphique - à résolution constante - dans les prises de vues générés par ces capteurs. La 25 détection d'objet intrus est alors effectuée de façon itérative sur des images de très haute qualité avec plusieurs dizaines de millions de pixels issues d'un ou plusieurs capteurs, par segmentation et zoom successifs de la zone d'intérêt et analyse de la multitude d'images produites. D'autres dispositifs plus évoluées peuvent avoir recours à des technologies de capteurs à très haute résolution (SHR, plusieurs centaines de de millions de pixels), qui 30 scannent l'environnement en 2D ou 3D. L'inconvénient de tels dispositifs est que l'efficacité et la performance de détection dictées par les besoins applicatifs, impliquent une complexité accrue du système de prises de vue, ainsi que des traitements algorithmiques très évolués, dont la réalisation ne peut se 3055163 faire qu'au moyen d'unité(s) de traitement puissantes. Ces techniques sont par ailleurs très consommatrices en espace de stockage et en mémoire vive requis pour traiter ces images de taille élevée, ce qui restreint les plateformes matérielles envisageables. Aussi, ces dispositifs peuvent par exemple, nécessiter un temps de traitement non négligeable, qui les rendent inapplicables aux situations à forte contrainte temps-réel où une décision instantannée est requise. Implicitement, ces dispositifs énergivores imposent des contraintes d'alimentation électrique qui restreignent notamment leur usage en milieu autonome sur pile ou batteries, du fait de la durée d'activation des capteurs, des temps de calcul et de la consommation de 10 ressources induits par la complexité des traitements algorithmiques de détection. L'objet de l'invention a trait à un procédé et un dispositif associé permettant de diminuer la complexité et les traitements nécessaires sans compromettre la performance de détection. L'objet de l'invention est réalisé par un procédé de détection d'objet dans un environnement connu, comportant une étape a) d'illumination de l'environnement, une étape b) de prise de 15 vue d'une image d'intérêt d'au moins une partie de l'environnement connu, et une étape c) d'analyse d'image pour déterminer la présence d'un objet ou non dans l'environnement connu, comprenant une comparaison de l'image d'intérêt et d'une image de référence d'essentiellement de la même partie de l'environnement, l'image de référence ayant été prise antérieurement dans le temps par rapport à l'image d'intérêt. La comparaison des 20 images permet un traitement d'image, par exemple par détection de contours, simplifiés par rapport à l'art, pour déceler la présence estimée d'un ou plusieurs objets étrangers ou intrus dans les images et donc dans l'environnement ainsi illuminé. Il en résulte une complexité de calcul moindre par rapport aux procédés traditionnels. Selon une alternative de l'invention, ce procédé de détection peut aussi indiquer si un objet, 25 présent initialement dans l'environnement connu est absent lors de la prise de vue de l'image d'intéret. On ne parle donc pas ici objets étrangers ou intrus, mais plutôt d'objets appartenants à l'environnement connu. Selon une variante de l'invention, l'environnement connu peut indiquer soit un local définit comme un endroit fermé, en particulier une chambre, ou bien une zone spécifique à l'intérieur du local, ou encore un endroit délimité par 30 exemple par des notions de distance. Si le local est par exemple une chambre d'hotel, une zone spécifique à l'intérieur du local, ou bien encore appelée zone prioritaire, peut être le lit ou bien la salle de bain de la chambre d'hotel, qui sont des endroits où il y a de fortes probabilités de trouver un objet intrus. 3055163 Selon une alternative de l'invention, les étapes a) et b) du procédé de détection d'objet précédemment décrit, peuvent être réalisées N fois avec N conditions d'illumination différentes. Ces itérations permettent d'améliorer la performance de détection du procédé, et ainsi réduire le risque de fausse alerte, dans la limite du délai de traitement acceptable par l'application. Selon une autre alternative de l'invention, l'illumination du procédé de détection d'objet peut être augmenté d'une itération des étapes a) et b) à l'autre, lorsque le procédé est réalisé N fois avec N conditions d'illumination différentes. Dans le cas où une suspicion d'objet 10 étranger est décrétée à l'issu d'une première itération de traitement d'image sur la première prise de vue illuminée, l'intensité du moyen d'illumination peut être augmentée pour accroître et discriminer davantage les différences dans les prises de vue lors d'une seconde itération. Selon une variante du procédé de détection d'objet, la prise de vue d'image de référence 15 peut être réalisée essentiellement sous les N conditions d'illumination différentes. Cela signifie que l'image de référence et l'image d'intérêt représentent la même partie du local et sont prises dans des conditions comparables d'illumination, en particulier de luminosité et d'orientation d'illumination. Des procédés classiques de détection d'intrus par traitement d'image, comme la détection 20 de contours ou la comparaison d'images, peuvent alors s'appliquer sur les prises de vue illuminées, pour déceler la présence estimée d'objets intrus dans les images et donc dans le local ainsi illuminé. Il en résulte une complexité de calcul moindre par rapport aux procédés traditionnels. Selon une variante du procédé de détection d'objet, l'étape c) d'analyse d'image peut être 25 réalisée pour chaque itération et la comparaison est faite pour les images d'intérêt et de référence prises avec les mêmes conditions d'illumination. Ainsi, l'existence d'un objet intrus dans l'environnement peut être signalée à l'issue de la première itération ou de toute itération ultérieure, selon le compromis entre l'exigence de performance de détection et les contraintes temps-réel, toléré par l'application. 30 Selon une variante du procédé de détection d'objet, l'étape d'illumination peut comporter une activation d'un moyen d'illumination uniquement à l'occasion des prises de vues. Cela permet ainsi de réduire la consommation électrique induite par le procédé de détection d'intrus. 3055163 Selon une variante du procédé de détection d'objet, l'étape b) peut être déclenchée suite à l'activation du moyen d'illumination. Cela permet de limiter le temps d'illumination du dispositif au temps requis de la prise de vue et de nouveau de réduire la consommation électrique du dispositif. L'objet de l'invention est également atteint avec le dispositif de détection de la présence d'objet, en particulier d'un objet intrus, dans un environnement connu, qui comprend un moyen d'illumination, un moyen de control, et un moyen de prise de vue, en particulier au moins un capteur optique de lumière visible et/ou infrarouge, configuré pour réaliser le procédé de détection d'objet précédemment décrit. Ce dispositif de détection de la présence d'objet permet de diminuer la complexité et les traitements nécessaires sans compromettre la performance de détection. Selon une autre réalisation de l'invention, le dispositif peut être utilisable en milieu autonome sur pile ou batteries, du fait de la durée restreinte d'activation des capteurs, de la réduction des temps de calcul et de la consommation de ressources induits par la simplicité des traitements algorithmiques de détection. De plus, il comporte un moyen d'illumination qui n'implique aucune complexité de traitement autre qu'une activation type ON/OFF ou graduelle de l'intensité lumineuse qu'il produit. Selon une autre réalisation de l'invention, le moyen d'illumination dispositif de détection de la présence d'objet peut comporter un ou plusieurs éléments lumineux, en particulier un dispositif émetteur de lumière visible et/ou un dispositif émetteur de lumière infrarouge. Ce moyen d'illumination pouvant être directif dans une ou plusieurs directions, permet une illumination sous plusieurs orientations du point de vue du ou des capteur(s) effectuant les prises de vue. Selon une autre réalisation de l'invention, le moyen d'illumination du dispositif de détection de la présence d'objet peut être agencé et configuré pour permettre une illumination sous conditions d'illumination changeante. Avantageusement, le moyen d'illumination permet ainsi d'augmenter l'intensité du moyen d'illumination pour obtenir des prises de vue d'images variées, contenant plus d'informations. Selon une autre réalisation de l'invention, le moyen d'illumination du dispositif de détection de la présence d'objet peut comporter un moyen d'orientation d'illumination configuré pour modifier l'orientation de l'illumination par rapport au capteur effectuant les prises de vues. Lors d'une suspicion d'objet intrus à l'issu d'une première itération de traitement d'image sur la première prise de vue illuminée, le flux lumineux généré par le moyen d'illumination peut 3055163 être orienté de façon judicieuse par rapport à l'axe de vision du capteur, effectuant les prises de vue, pour confirmer ou infirmer la décision en première instance. Ce changement d'orientation permet l'accentuation des contours des dits objets, du point de vue du ou des capteurs effectuant les prises de vue. Selon une autre réalisation de l'invention, le dispositif de prise de vue peut être couplé au moyen d'illumination du dispositif de détection de la présence d'objet et peut être configuré pour déclencher la prise de vue suite à l'illumination d'au moins une partie de l'environnement. Cela permet de limiter le temps d'illumination du dispositif au temps requis de la prise de vue et de réduire ainsi la consommation électrique du dispositif, qui peut par 10 conséquent être utilisable en milieu autonome sur pile ou batteries. Selon une variante de l'invention, le moyen de prise de vue du dispositif de détection peut comporter plusieurs capteurs optiques, en particulier de lumière visible et/ou infrarouge. Cela permet d'améliorer encore la précision de la détection d'objet intrus. Selon une variante de l'invention, le moyen d'illumination et ou le moyen de prise de vue 15 peuvent comporter un moyen de concentration de la lumière, en particulier au moins un miroir et/ou au moins une lentille. Les moyens de concentration de la lumière permettent d'améliorer la probabilité de détection des éventuels objets intrus sur des zones de recherche prioritaires, et de limiter les risques de fausse détection. Selon une autre variante de l'invention, le moyen d'illumination et ou le moyen de prise de 20 vue peuvent comporter au moins un filtre. Le filtre permet aussi d'améliorer la probabilité de détection des éventuels objets intrus sur des zones de recherche prioritaires, et de limiter les risques de fausse détection. Selon une autre variante de l'invention, le dispositif de détection peut comporter un moyen de traitement d'images. Des procédés classiques de détection d'intrus par traitement 25 d'image (détection de contours et comparaison d'images) peuvent s'appliquer sur les prises de vue illuminées. Il en résulte une complexité de calcul moindre par rapport aux procédés traditionnels. L'invention peut être comprise en se référant à la description suivante prise conjointement avec les figures annexées, dans lesquelles des références numériques identifient les 30 éléments de l'invention. La figure 1 représente une première forme de réalisation du dispositif de détection d'objet selon l'invention. 3055163 6 La figure 2 montre un schéma fonctionnel du procédé de détection d'objet selon l'invention. La figure 3 représente l'algorithme de détection d'objet par analyse des différences de contours. La figure 4 montre un schéma fonctionnel du procédé de détection d'objet selon l'invention, 5 comportant N itérations. Un local 1, correspondant à l'environnement connu selon l'invention tel que décrit ci-dessus, comporte un dispositif de détection de la présence d'un objet. Ce dispositif comprend un moyen d'illumination 3, un moyen de prise de vue 5 et un moyen de contrôle 7, pour commander le moyen d'illumination 3 et le moyen de prise de vue 5. 10 Le local 1 peut être un local fermé, ou bien selon une variante, un local semi-ouvert et/ou ouvert, où une zone de localisation peut être définie par la portée du moyen d'illumination 3. Dans ce mode de réalisation, on peut aussi parler d'endroit délimité ou localisé. Il est préférable que le local et/ou endroit délimité comporte une faible illumination naturelle. Le local 1 peut par exemple être une chambre d'hôtel, une chambre d'accueil d'aéroport, une 15 salle d'attente. Le moyen d'illumination 3 sert à produire un flux lumineux 9 à l'intérieur du local 1. Le moyen d'illumination 3 dans ce mode de réalisation comprend deux éléments 3a et 3b positionnés à deux endroits différents par rapport au local 1. Le moyen d'illumination 3a se trouve sur un côté du local 1, le moyen d'illumination 3b sur un autre côté pour permettre une illumination 20 du local sous différentes directions. Selon d'autre réalisation encore plus de moyens d'illumination voir seulement un moyen d'illumination peuvent également être utilisés selon l'invention. Le moyen d'illumination 3, 3a, 3b, par exemple, est un dispositif émetteur de lumière visible et/ou de lumière infrarouge, comme un banc de LED. 25 Le moyen de prise de vue 5 est un capteur optique de lumière visible et/ou infrarouge, par exemple une caméra CCD ou CMOS. Selon une variante, plusieurs capteurs optiques peuvent être utilisés. Selon une variante de l'invention, le moyen d'illumination 3, 3a, 3b et/ou le moyen de prise de vue 5 peuvent comporter un moyen de concentration et/ou de filtration de la lumière 11, 30 13, 15. Le moyen de concentration de la lumière 11, 13, 15 peut être en particulier au moins un miroir et/ou au moins une lentille. Le moyen de filtration de la lumière peut être en 3055163 particulier au moins un filtre. Les moyens de concentration et/ou filtration de la lumière 11, 13, 15 améliorent la probabilité de détection des éventuels objets intrus sur des zones de recherche prioritaires 17, et de limiter les risques de fausse détection. Le moyen de contrôle 7 est connecté au moyen d'illumination 3, 3a, 3b et au moyen de prise 5 de vue 5. Le moyen de contrôle 7 déclenche le moyen lumineux 3, 3a , 3b juste avant de déclencher une prise de vue par le moyen de prise de vue 5. Et selon une autre variante, il peut aussi éteindre le moyen lumineux 3 une fois la prise de vue effectuée. De plus, il permet de varier l'illumination du local 1. Le moyen de contrôle 7 comprend également un moyen de traitement d'image dans une unité de calcul 19 et de stockage de données 21. 10 L'unité de stockage 21 permet de stocker des images de références prise en absence de tout objet intrus et sous des conditions d'illuminations différentes avec des paramètres d'illumination connus. Selon une autre variante, le moyen d'illumination 3 n'est pas connecté au système de prise de vue 4 par le moyen de contrôle 5. Le moyen d'illumination 3 peut être localement activé, 15 par exemple pour pouvoir allumer le local lors d'une visite du local, sans connexion au système de prise de vue. Le dispositif de détection de la présence d'objet fonctionne de la manière suivante. Le moyen de contrôle 7 active le moyen d'illumination 3a qui émet un flux lumineux 9. Le flux lumineux 9 illumine l'ensemble du local 1. Le moyen de contrôle 7 active ensuite le moyen 20 de prise de vue 5. Le moyen de prise de vue 5 fait une prise de vue du local 1 ainsi illuminé. En absence de tout objet intrus, la prise de vue correspondante est une image de référence utilisée ultérieurement dans le procédé de détection d'un objet intrus. L'image de référence, avec les paramètres d'illumination sont ensuite stockés dans l'unité de stockage 21. Si un objet intrus 23 est présent dans le local 1, il est illuminé par le flux lumineux 9 et une 25 image est prise par le moyen de prise de vue 7. Le capteur d'image 7 prend alors une image du local 2 illuminé avec l'objet d'intrus 1. Cette prise de vue correspond à une image d'intérêt. Selon l'invention, les deux prises de vues représentent la même partie du local et ont étés faites dans les même conditions d'illumination, en particulier de luminosité et d'orientation de 30 l'illumination. Selon une variante de réalisation de l'invention, les deux prises de vues correspondent à une zone spécifique 17 du local 1. Dans un exemple pratique, le local 1 peut être une 3055163 chambre d'hôtel et la zone spécifique 17, ou encore dénommée prioritaire, peut être une partie comme la salle de bain ou bien le lit. L'unité de calcul 19 permet ensuite la détection de la présence de l'objet intrus 23 par une comparaison de l'image d'intérêt et de référence. Une alarme peut être envoyée par un moyen de transmission 25 à une centrale 27 distante. La figure 2 montre un schéma fonctionnel du procédé de détection d'objet selon l'invention. Ce procédé est par exemple réalisé avec le dispositif de détection de la présence d'un objet tel que décrit dans la figure 1 pour surveiller le local 1. Dans la suite référence est donc faite à la figure 1 quand des numéros de références sont utilisés. 10 L'étape 31 correspond à l'étape d'illumination du local 1 dans un état de référence, tel qu'on souhaite le local 1 à être aménagé. L'étape 32 correspond à la prise d'image du local 1 dans son état de référence sous illumination. Cette prise d'image correspond donc à l'image de référence du local. Selon une variante de l'invention, il peut aussi seulement s'agir d'une zone spécifique 17 du local 1, tel 15 que définit ci-dessus. Cette image de référence du local 1 est stockée dans l'unité de stockage 21, avec les paramètres de la prise de vue, en particulier les paramètres d'illumination, comme la luminosité et l'orientation, et/ ou des paramètres d'échelle et/ou de localisation. L'étape 33 correspond de nouveau à une étape d'illumination du local. Cette étape est 20 réalisée après un événement prédéfini dans le local 1 ou de manière périodique ou sur demande. Par exemple, dans le cas d'une chambre d'hôtel, on vérifie l'état de la chambre après le séjour d'un client et après le passage du service de nettoyage. Les conditions d'illumination du local 1 sont les mêmes que celles lors de l"illumination de 25 l'étape 31, en particulier la prise de vue se fait avec la luminosité et la même orientation de l'illumination. L'étape 34 correspond de nouveau à une étape de prise de vue du local. Cette prise d'image correspond à l'image d'intérêt du local 1. Selon la variante de l'invention déjà décrite, il peut aussi s'agir de la zone spécifique 17 du local 1. Les conditions de prises de vue sont les 30 mêmes que celles lors de la prise de vue de l'étape 32, en particulier la localisation dans le local 1 et l'échelle de prise de vue. 3055163 Lors de l'étape 35, une étape de traitement d'image est réalisée sur les images de référence et d'intérêt dans l'unité de calcul 19. En particulier, un traitement d'image selon la détection de contour des images, et la comparaison des images. La détection de contour des images se fait en particulier selon le critère de Canny. D'autres algorithmes, tels que le critère de Prewitt ou de Soberl peut aussi être utilisés. Si la comparaison des images permet l'identification d'un objet d'intrus ou l'absence d'un objet qui devrait faire parti du local, le procédé continue avec l'étape 36. Sinon, le procédé se termine et peut recommencer avec l'étape 33. L'étape 36 correspond au déclenchement d'une alarme pour signaler la présence de l'objet 10 intrus 23 dans le local 1. L'alarme peut aussi se déclencher pour signaler l'absence d'un objet dans le local 1, objet qui était présent lors de la prise de vue de référence du local. La figure 3 représente un exemple de réalisation du procédé de détection d'intrus de l'étape 35 de la figure 2 par analyse des différences de contours selon l'invention. L'étape 41 correspond à la détection de contours dans l'image de référence en utilisant le 15 critère de Canny ou tout autre algorithme adapté. L'étape 42 correspond à la détection de contours dans l'image d'intérêt, selon le critère de Canny. Selon d'autres variantes de l'invention, on pourra utiliser aussi le critère de Prewitt ou de Soberl pour la détection de contours des images lors des étapes 41 et 42. 20 Lors de l'étape 43, la comparaison des résultats de l'étape 41 et 42 est réalisée et un objet intrus ou l'absence d'un objet dans le local 1 est détecté ou non. La figure 4 montre un schéma fonctionnel du procédé de détection d'objet selon une autre réalisation de l'invention. Ce procédé comprend plusieurs itérations N sous conditions d'illumination différentes. Ceci permet d'améliorer la précision de la détection. Le procédé 25 peut être réalisé avec le dispositif Les étapes 51 et 52 sont réalisées N fois et servent à réaliser N image de référence sous N différentes conditions d'illumination. Le local 1 se trouve dans une situation prédéterminée telle qu'il doit être lors des prises de vue. Lors de l'itération n, n allant de 1 à N, l'étape 51 correspond à l'illumination du local 1 par un 30 ou plusieurs éléments lumineux 3a, 3b avec des conditions d'illumination correspondant à 3055163 10 l'itération n. Les paramètres comprennent le niveau de luminosité et/ou l'orientation de l'illumination et/ou le type de lumière, par exemple visible et/ou infrarouge. L'étape 52 correspond à la prise de vue du local 1. Cette prise de vue donne l'image de référence n du local 1. L'image de référence n est stockée dans l'unité de stockage 21 de préférence avec les conditions d'illumination correspondantes à l'itération n. Lors de l'étape 53 il est vérifié si le nombre d'itérations n déjà réalisées est inférieur au nombre maximal souhaité N. Si n REVENDICATIONS1. Procédé de détection d'objet, dans un environnement connu, comportant: une étape a) d'illumination de l'environnement; une étape b) de prise de vue d'une image d'intérêt d'au moins une partie de l'environnement connu; et une étape c) d'analyse d'image pour déterminer la présence de l'objet ou non dans l'environnement connu, comprenant une comparaison de l'image d'intérêt et d'une image de référence de la même partie de l'environnement, l'image de référence ayant été prise antérieurement à l'image d'intérêt. 2. Procédé de détection d'objet selon la revendication 1, dans lequel les étapes a) et b) sont réalisées N fois avec N conditions d'illumination différentes. 3. Procédé de détection d'objet selon la revendication 2, dans lequel l'illumination augmente d'une itération des étapes a) et b) à l'autre. 4. Procédé de détection d'objet selon la revendication 2 ou 3, dans lequel une prise de vue d'image de référence est réalisée sous les N conditions d'illumination différentes. 5. Procédé de détection d'objet selon la revendication 4 dans lequel l'étape c) est réalisée pour chaque itération et la comparaison est faite pour les images d'intérêt et de référence prise avec les mêmes conditions d'illumination. 6. Procédé de détection selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'étape d'illumination comporte une activation d'un moyen d'illumination uniquement à l'occasion des prises de vues. 7. Procédé de détection selon la revendication 6, dans lequel l'étape b) est déclenchée suite à l'activation du moyen d'illumination. 8. Procédé de détection d'objet selon les revendications 1 et 7, caractérisé en ce que l'étape d'analyse d'image comprend une comparaison des images de référence et d'intérêt par extraction des contours présents. 9. Dispositif de détection de la présence d'objet, en particulier d'un objet intrus (12), dans un environnement connu (1), comportant: un moyen d'illumination (2); 3055163 13 un moyen de control (4); et un moyen de prise de vue (3), en particulier au moins un capteur optique de lumière visible et/ou infrarouge; dans lequel la présence de l'objet (12) est déterminée par le procédé des revendications 1 à 8. 10. Dispositif de détection selon la revendication 9, caractérisé en ce que le moyen d'illumination (2) comporte un ou plusieurs élément lumineux, en particulier un dispositif émetteur de lumière visible et/ou un dispositif émetteur de lumière infrarouge. 11. Dispositif de détection selon au moins une des revendications 9 et 10, caractérisé en ce 10 que le moyen d'illumination (2) comporte une activation graduelle de l'intensité lumineuse. 12. Dispositif de détection selon au moins une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que le moyen d'illumination (2) comporte une variation d'orientation pour balayer l'environnement connu (1). 13. Dispositif de détection selon au moins une des revendications 9 à 12, caractérisé en ce 15 que le moyen d'illumination (2) est couplé au dispositif de prise de vue (3). 14. Dispositif de détection selon au moins une des revendications 9 à 13, caractérisé en ce que le moyen de prise de vue (3) comporte plusieurs capteurs optiques, en particulier de lumière visible et/ou infrarouge. 15. Dispositif de détection selon au moins une des revendications 9 à 14, comportant des 20 mécanismes de concentration de la lumière (6, 7, 8), en particulier des miroirs. 16. Dispositif de détection selon au moins une des revendications 9 à 15, comportant des mécanismes de filtration (6, 7, 8) de l'information lumineuse. 17. Dispositif de détection selon au moins une des revendications 9 à 16, comportant un moyen de traitement d'images (10). 25