Brevet FR3070085A1 — publié le 20190215

DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION La présente invention concerne de manière générale le domaine des aides à la conduite de véhicules automobiles. Elle s'applique en particulier à un véhicule automobile comprenant au moins un capteur d'environnement (par exemple une caméra) et une unité de calcul. Elle concerne aussi un procédé d'étalonnage du capteur d'environnement du véhicule automobile, comprenant une étape de capture d'au moins une image réelle de l'environnement du véhicule par le capteur d'environnement, sur laquelle apparaît une partie au moins d'un objet de référence. Elle concerne également un procédé de calibrage de véhicules automobiles de modèles différents. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE On connait des dispositifs d'aide à la conduite permettant de composer une vue de dessus d'un véhicule (appelée « birdview » en anglais) à partir d'images capturées par plusieurs caméras situées sur les quatre côtés du véhicule. De tels dispositifs d'aide à la conduite permettent au conducteur de détecter des obstacles situés dans les angles morts du véhicule automobile. La composition de la vue de dessus du véhicule nécessite de connaître avec précision les postures (hauteur, orientation... ) respectives des caméras. En effet, une imprécision de leurs postures entraîne un manque de cohérence 25 géométrique entre les différentes images composant la vue d'ensemble. Lors de la conception du véhicule automobile, on attribue à chaque caméra une posture nominale. Cependant, lors du montage du véhicule automobile, il est difficile de positionner et orienter précisément la caméra selon cette posture nominale. Il est donc nécessaire de mesurer la posture réelle des 30 caméras après le montage. Cette posture réelle est ensuite saisie dans un calculateur configuré pour composer la vue d'ensemble, de façon à ce que ce dernier puisse tenir compte du décalage de chaque caméra afin de générer une vue de dessus cohérente du véhicule automobile. On connait de l'art antérieur un procédé de mesure de la posture réelle 2 des caméras nécessitant l'utilisation de cibles réparties sur le sol, autour du véhicule automobile. La posture réelle des caméras est alors mesurée compte tenu de la position des cibles vues par les caméras et d'une image prédéterminée correspondant à la vue attendue. 5 Ce procédé présente plusieurs inconvénients. D'une part, l'utilisation d'une image prédéterminée limite le positionnement des cibles à une région du sol située à proximité du véhicule. Alors, la position des cibles doit être spécifiquement adaptée à chaque modèle de véhicule automobile, si bien qu'il est souvent nécessaire de les déplacer (ce qui 10 est long et fastidieux puisque ces cibles doivent toujours être positionnées avec précision). D'autre part, ces cibles nécessitent un espace de stockage important quand elles ne sont pas utilisées. OBJET DE L'INVENTION 15 Afin de remédier aux inconvénients précités de l'état de la technique, la présente invention propose un procédé d'étalonnage d'une caméra d'un véhicule automobile dans lequel on réalise en outre : - une étape d'acquisition d'une modélisation informatique de l'objet de référence, 20 - une étape de lecture de paramètres caractéristiques de ladite caméra, - une étape de composition d'une image virtuelle de l'objet de référence tel qu'il devrait être vu par la caméra, en fonction desdits paramètres caractéristiques et de ladite modélisation informatique, - une étape de capture d'au moins une image réelle de l'environnement du véhicule par le capteur d'environnement, sur laquelle apparaît une partie au moins de l'objet de référence, - une étape de comparaison de l'image virtuelle et de l'image réelle, et - une étape d'étalonnage de ladite caméra en fonction du résultat de ladite comparaison. Ainsi, l'invention propose d'étalonner la caméra en comparant une image réelle et une image virtuelle d'un même objet de référence. En utilisant une image de l'objet de référence tel qu'il devrait être vu par le capteur d'environnement, le procédé s'affranchit du besoin de cible spécifiquement adapté à un modèle de véhicule. Tout objet modélisable de façon informatique peut être utilisé. Ceci 3 permet de réduire le coût de mise en oeuvre du procédé. De plus, en utilisant une image réelle brute de l'objet de référence, c'est-à-dire une image non traitée, pour composer une vue de dessus du véhicule, l'objet de référence peut être situé dans une zone étendue de l'environnement, et 5 non pas seulement sur le sol. Ainsi, le choix de l'objet de référence pouvant servir pour l'étalonnage et de sa position est beaucoup plus grand. De ce fait, il est possible d'utiliser un seul et même objet de référence pour étalonner les caméras de véhicules automobiles de modèles différents. D'autres caractéristiques non limitatives et avantageuses du procédé 10 d'étalonnage conforme à l'invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes : - il est prévu une opération de superposition de l'image virtuelle avec l'image réelle, et une opération d'ajustement de paramètres de posture de la caméra jusqu'à ce que l'objet de référence apparaissant sur l'image virtuelle se 15 superpose à l'objet de référence apparaissant sur l'image réelle, - lesdits paramètres caractéristiques comprennent une position nominale et une orientation nominale du capteur d'environnement, - lesdits paramètres caractéristiques comprennent en outre une distance focale et/ou un champ de vision et/ou une carte de distorsions et/ou des 20 dimensions relatives audit capteur d'environnement, - dans le cas où le véhicule automobile comprend une pluralité de capteurs d'environnement, les étapes du procédé sont successivement appliquées à chaque capteur d'environnement, - l'objet de référence considéré pour chaque caméra est différent des 25 objets de référence considérés pour les autres capteurs d'environnement. L'invention propose également un procédé de calibrage de véhicules automobiles tel que défini en introduction : - dont l'étalonnage de la caméra de chaque véhicule automobile est réalisé en mettant en oeuvre le procédé d'étalonnage défini ci-dessus, et 30 - dans lequel l'objet de référence considéré au cours de ces procédés d'étalonnage est à chaque fois le même et présente une position inchangée dans l'environnement des véhicules automobiles. L'invention propose également un véhicule automobile tel que défini en introduction, dont l'unité de calcul est programmée pour mettre en oeuvre un 4 procédé d'étalonnage tel que défini précédemment. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN EXEMPLE DE REALISATION La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et 5 comment elle peut être réalisée. Sur les dessins annexés : - la figure 1 est une vue schématique de côté d'un véhicule automobile et d'un objet de référence, - la figure 2 est une vue schématique en perspective d'une caméra 10 représentée dans un repère orthonormé, - la figure 3 un diagramme d'un procédé d'étalonnage selon l'invention, - la figure 4 représente une image virtuelle de l'objet de référence de la figure 1, - la figure 5 représente la superposition de l'image virtuelle de la figure 4 15 et d'une image réelle de l'environnement acquise par un capteur d'images équipant le véhicule automobile de la figure 1. La figure 1 représente un véhicule automobile 1 qui est équipé d'au moins un capteur d'environnement 3, 5 et d'une unité de calcul 11. Le véhicule automobile 1 peut être de tout type (voiture, camion, car...). 20 Il comporte ici plusieurs capteurs d'environnement 3, 5. Chaque capteur d'environnement 3, 5 est par exemple une caméra 3, 5 numérique ou analogique prévue pour capturer une image réelle 31 (voir figure 5) de l'environnement du véhicule automobile 1. Les caméras 3, 5 sont par exemple utilisées en combinaison par un 25 système d'imagerie 7 adapté à élaborer une vue du dessus du véhicule automobile 1 et de son environnement immédiat. Ce système d'imagerie 7 comprend ici quatre caméras 3, 5 réparties sur les quatre côtés du véhicule automobile 1. La figure 1 représente une caméra 3 avant capable de capturer une 30 image réelle 31 de l'environnement situé à l'avant du véhicule automobile 1 et une caméra 5 arrière capable de capturer une image réelle de l'environnement situé à l'arrière du véhicule automobile 1. Deux caméras supplémentaires (non représentées) sont disposées sur les côtés latéraux du véhicule automobile et permettent de capturer l'environnement sur la gauche et sur la droite du véhicule 5 automobile 1. De manière préférentielle, les caméras 3, 5 sont capables d'acquérir des séquences d'images réelles. Chaque caméra 3, 5 présente des paramètres caractéristiques qui 5 peuvent être classés en deux catégories : les paramètres caractéristiques internes et les paramètres caractéristiques externes. Les paramètres caractéristiques internes comprennent notamment : - la distance focale de l'objectif de la caméra 3, 5, - l'angle de champ de la caméra 3, 5, 10 - la résolution de la caméra 3, 5, - une cartographie des distorsions de l'objectif de la caméra 3, 5. Les paramètres caractéristiques externes sont relatifs à la position et à l'inclinaison de la caméra 3, 5. Ils seront appelés ci-après « paramètres de posture ». 15 Plus précisément, ces paramètres de posture comprennent par exemple la position de l'objectif 9 de la caméra 3, 5. Cette position est définie par des coordonnées tridimensionnelles (x9, y9, z9) exprimées dans un repère orthonormé (0, x, y, z) attaché au véhicule automobile 1 (voir figure 2). 20 Les paramètres de posture comprennent aussi l'orientation d'un axe de détection A, attaché à la caméra 3, 5. Cet axe de détection A, peut par exemple être formé par l'axe optique de l'objectif de la caméra 3, 5. L'orientation de l'axe de détection A, est définie par un angle de tangage oc entre l'axe optique A, et le plan (x, y), un angle de roulis [3 entre l'axe 25 optique A, et le plan (y, z), et un angle de lacet y entre l'axe optique A, et le plan (x, z) ( (non représentés). En pratique, une fois installée sur le véhicule automobile, la caméra 3, 5 présente une posture légèrement différente de celle souhaitée. C'est la raison pour laquelle on distingue les valeurs réelles (x1-9, y[9, 2-9, al-, J3', y5 des paramètres 30 de posture (c'est-à-dire les valeurs observables après le montage des caméras sur le véhicule), des valeurs nominales (x9, yn9, zn9, an, On, y) des paramètres de posture (c'est-à-dire les valeurs souhaitées et spécifiées lors de la conception). Le procédé selon l'invention proposera alors une méthode d'étalonnage 6 permettant de déterminer des valeurs pour chacun des paramètres de posture, qui permettent de tenir compte de ce décalage entre valeurs réelles et valeurs nominales, l'objectif étant de pouvoir créer une vue de dessus cohérente du véhicule automobile 1. 5 Le procédé d'étalonnage est mis en oeuvre par un ordinateur externe 13 qui comprend un processeur (CPU), une mémoire vive (RAM), une mémoire morte (ROM) et différentes interfaces d'entrée et de sortie. Grâce à ses interfaces d'entrée, l'ordinateur externe 13 peut recevoir des instructions d'un opérateur, par exemple par l'intermédiaire d'un clavier permettant 10 à l'opérateur de saisir des données. Dans sa mémoire morte, l'ordinateur externe 13 est équipé d'un programme informatique permettant la modélisation d'objets (programme de CAO « Conception Assistée par Ordinateur »). Un tel programme de modélisation permet à l'opérateur de réaliser un modèle virtuel de tout objet. Un tel programme 15 de modélisation est bien connu de l'homme du métier et ne sera pas décrit en détails. L'ordinateur externe 13 est en outre équipé d'un programme de simulation visuelle. Un tel programme permet à l'opérateur de saisir les valeurs des paramètres caractéristiques internes et de posture d'une caméra 3, 5 dans 20 des champs prévus à cet effet, d'acquérir le modèle virtuel de l'objet considéré (obtenu par le programme de modélisation), et de simuler une image virtuelle 21 (voir figure 4) telle qu'elle devrait être vue par une caméra 3, 5. Lesdits paramètres caractéristiques peuvent en outre être mémorisés dans la mémoire de l'ordinateur externe 13. 25 Grâce à ses interfaces d'entrée, l'ordinateur externe 13 est en outre adapté à recevoir de l'unité de calcul 11 du véhicule automobile 1 des images capturées par la caméra 3, 5. Grâce à ses interfaces de sortie, l'ordinateur externe 13 est adapté à envoyer l'image virtuelle 21 à l'unité de calcul 11. 30 L'ordinateur externe 13 est d'autre part connecté à un écran d'affichage 17 permettant d'afficher l'image virtuelle 21 ainsi que l'image transmise par l'unité de calcul 11 du véhicule automobile 1. L'unité de calcul 11 est embarquée dans le véhicule automobile 1. Elle permet de traiter les images réelles 31 brutes reçues des caméras 3, 5, 7 notamment en vue de générer une vue de dessus du véhicule automobile 1 et de son environnement. L'unité de calcul 11 comporte un calculateur classiquement équipé d'un processeur (CPU), une mémoire vive (RAM), une mémoire morte (ROM) et 5 différentes interfaces d'entrée et de sortie. Grâce à ses interfaces d'entrée, l'unité de calcul 11 est adaptée à recevoir les séquences d'images capturées par les quatre caméras 3, 5 (on parle d'images réelles 31). La mémoire morte mémorise des données utilisées dans le cadre du 10 procédé décrit ci-dessous. Elle mémorise notamment une application informatique, constituée de programmes d'ordinateur comprenant des instructions dont l'exécution par le processeur permet la mise en oeuvre par l'unité de calcul 11 du procédé qui sera décrit ci-après. Enfin, grâce à ses interfaces de sortie, l'unité de calcul 11 est adaptée à 15 transmettre à l'ordinateur externe 13 une image élaborée selon le procédé décrit ci-après. L'ordinateur externe 13 est ici situé dans un atelier 15 (voir figure 1). L'atelier 15 est un endroit dans lequel un opérateur intervient sur le véhicule automobile 1, ici pour étalonner les caméras 3, 5 en avant-vente. L'atelier 20 est par exemple une usine de fabrication de véhicule automobile 1. Il pourrait en variante s'agir d'un endroit dans lequel un opérateur interviendrait pour ré-étalonner les caméras en après-vente, par exemple après un accident du véhicule automobile 1. Il pourrait ainsi s'agir d'une concession automobile. 25 Cet atelier 15 comprend un objet de référence 19 dont la position reste inchangée dans l'environnement des véhicules automobiles 1. L'objet de référence 19 peut être formé par un objet quelconque de l'environnement, par exemple par un portique, comme cela apparaît sur les figures. L'utilisation de tout autre objet pourrait être envisagée (une fenêtre, du mobilier maintenu fixe ...). 30 De manière préférentielle, l'atelier 15 comprend une pluralité d'objets de référence 19 disposés de telle sorte que chaque caméra 3, 5 peut capturer l'image d'un objet de référence 19 différent des objets de référence 19 vus par les autres caméras 3, 5 quand le véhicule automobile 1 est à l'arrêt. En se rapportant à présent à la figure 3, on peut décrire plus en détail un 8 procédé d'étalonnage d'une caméra 3 d'un véhicule automobile 1 conforme à l'invention. Ce procédé d'étalonnage comprend une étape ao) de modélisation informatique de l'objet de référence 19. Cette étape est mise en oeuvre par un 5 opérateur grâce au programme informatique de modélisation. Lors de cette étape, l'opérateur saisit les dimensions ainsi que la posture de l'objet de référence 19 dans le référentiel de l'atelier 15. La modélisation informatique de l'objet de référence 19 est ensuite mémorisé dans une mémoire de l'ordinateur externe 13. 10 Les paramètres de posture de la caméra du véhicule automobile considéré sont ensuite saisis par l'opérateur dans le programme informatique de modélisation, puis mémorisés. Plus précisément, l'opérateur saisit les valeurs nominales (x9, y"9, z"9, an, fe, yn) des paramètres de posture de la caméra 3 considérée. 15 L'opérateur saisit également les paramètres caractéristiques internes nominaux de la caméra 3 dans le programme de simulation visuelle lors d'une étape de saisie bo). Les paramètres caractéristiques internes nominaux ainsi saisis sont mémorisés dans la mémoire de l'ordinateur externe 13. De manière préférentielle, les étapes précédentes sont réalisées avant 20 que le véhicule automobile 1 arrive dans l'atelier 15 pour la première fois. Par exemple, ces étapes sont réalisées avant la vente du véhicule automobile 1. Puis, lors d'une étape a), le véhicule automobile 1 est positionné dans l'atelier. L'opérateur saisit sur l'ordinateur externe 13 le repère du véhicule automobile (0, x, y, z) dans le repère de l'atelier 15 (en variante, il pourrait 25 simplement sélectionner le modèle du véhicule à calibrer, par exemple : RENAULT - Espace 5), puis il lance le programme de modélisation de façon à ce qu'il récupère la modélisation de l'objet de référence 19. Lors d'une étape b), le programme de simulation visuelle transmet au programme de modélisation les paramètres caractéristiques internes et de posture 30 qui ont été précédemment mémorisés ou viennent d'être saisis. A partir de ces données, le programme de modélisation compose, lors d'une étape c), l'image virtuelle 21 représentée par la figure 4. Sur cette image virtuelle 21 apparaît, sur un fond transparent, un objet virtuel 23 représentatif de l'objet de référence 19 tel qu'il devrait être vu par la caméra 3 si ladite caméra 3 9 était effectivement positionnée selon les valeurs nominales (x9, yn9, zn9, oc,n, On, y") des paramètres de posture. L'image virtuelle 21 est mémorisée dans l'ordinateur externe 13. Le procédé d'étalonnage comprend ensuite une étape d) de capture d'au 5 moins une d'image réelle 31 de l'environnement du véhicule automobile 1 par la caméra 3. Lors de cette étape d), le véhicule automobile 1 est situé dans l'atelier 15 de telle sorte que l'objet de référence 19 apparaisse au moins partiellement dans le champ de vision de la caméra 3. Ainsi au moins une partie l'objet de référence 19 apparait sur l'image réelle 31 (voir figure 5). 10 Puis lors d'une étape e), l'unité de calcul 11 et/ou l'ordinateur externe 13 compare l'image virtuelle 21 avec l'image réelle 31. Lors de cette étape, l'ordinateur externe 13 est connecté à l'unité de calcul 11 du véhicule automobile 1. L'ordinateur externe transmet l'image virtuelle 21 mémorisée à l'unité de calcul 11 par un câble vidéo ou par tout autre moyen de transmission de données. 15 Ici, l'unité de calcul 11 réalise une opération de superposition de l'image virtuelle 21 avec l'image réelle 31. Cette superposition des deux images est représentée par la figure 5. Cette superposition est visible sur l'écran d'affichage 17 de l'ordinateur externe 13. Une opération d'ajustement est ensuite réalisée soit automatiquement 20 par l'unité de calcul 11, soit manuellement par l'opérateur. Lors de cette opération, les valeurs saisies des paramètres de posture, qui sont initialement choisies égales aux valeurs nominales (x9, yn9, z"9, an, fr, y), sont ajustées jusqu'à ce que l'objet virtuel 23 se superpose à l'image réelle de l'objet de référence 19. Au final, on obtient par exemple les valeurs réelles (x1-9, 25 yl-9, z`9, af, [31-, y5 ou des valeurs permettant de corriger les valeurs nominales (x9, y"9, zn9, On, 7") initialement saisies. Le programme de simulation visuelle couplé au programme de modélisation permet de réaliser l'opération d'ajustement en temps réel. Enfin, lors d'une étape f) d'étalonnage, les valeurs trouvées sont 30 mémorisées dans l'unité de calcul 11. Les étapes a) à f) sont successivement mises en oeuvre pour les quatre caméras 3, 5 du système d'imagerie 7. Pour cela, le véhicule automobile est garé dans l'atelier 15 de façon à ce 10 quatre objets de référence 19 modélisés apparaissent sur les images réelles 31 capturées par les caméras 3, 5 qui leur sont associées. Afin de faciliter le positionnement du véhicule automobile 1 dans l'atelier 15, un marquage au sol peut être réalisé. Le marquage au sol comprend par 5 exemple une forme rectangulaire de type place de parking. La mise en oeuvre du procédé ne nécessite cependant pas un positionnement précis du véhicule automobile 1. Grâce à ces valeurs opérationnelles obtenues pour les quatre caméras 3, 5, l'unité de calcul 11 peut constituer une vue de dessus du véhicule et de son 10 environnement présentant une bonne cohérence géométrique. Le procédé d'étalonnage précité peut être mis en oeuvre avec des véhicules automobiles 1 de modèles différents. En effet, de manière très avantageuse, le modèle informatique d'un seul et même objet de référence 19 peut être utilisé plusieurs fois, quels que soient le 15 modèle et la position du véhicule dans l'atelier. Il suffit en effet de recalculer l'image virtuelle en fonction du modèle du véhicule et de sa position pour étalonner les paramètres de posture de la caméra. Cet objet de référence 19 présente alors une position inchangée dans l'atelier (c'est-à-dire dans l'environnement des véhicules automobiles 1) lors des étalonnages. 20 La présente invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté, mais l'homme du métier saura y apporter toute variante conforme à l'invention. Ainsi, on pourrait prévoir d'étalonner les caméras 3, 5 du véhicule automobile considéré non pas avec des objets de référence 19 distincts, mais 25 avec des objets de référence communs. Il serait alors nécessaire de changer le positionnement du véhicule automobile 1 après l'étalonnage de chacune des caméras 3, 5. Selon une autre variante, il serait possible d'appliquer le procédé d'étalonnage à tout autre type de capteur équipant le véhicule automobile, par 30 exemple à une caméra frontale permettant de surveiller l'environnement du véhicule automobile 1 pendant le roulage, ou à un capteur RADAR, REVENDICATIONS1. Procédé d'étalonnage d'une caméra (3, 5) d'un véhicule automobile (1), comprenant des étapes : a) d'acquisition d'une modélisation informatique d'un objet de référence (19), b) de lecture de paramètres caractéristiques de ladite caméra (3, 5), c) de composition d'une image virtuelle (21) de l'objet de référence (19) tel qu'il devrait être vu par la caméra (3, 5), en fonction desdits paramètres caractéristiques et de ladite modélisation informatique, d) de capture d'au moins une image réelle (31) de l'environnement du véhicule automobile (1) par la caméra (3, 5), sur laquelle apparaît une partie au moins de l'objet de référence (19), e) de comparaison de l'image virtuelle (21) et de l'image réelle (31), et f) d'étalonnage de ladite caméra (3, 5) en fonction du résultat de ladite comparaison. 2. Procédé d'étalonnage selon la revendication 1, dans lequel l'étape de comparaison comprend : - une opération de superposition de l'image virtuelle (21) avec l'image réelle (31), et - une opération d'ajustement de paramètres de posture de la caméra (3, 5) jusqu'à ce que l'objet de référence (19) apparaissant sur l'image virtuelle (21) se superpose à l'objet de référence (19) apparaissant sur l'image réelle (31). 3. Procédé d'étalonnage selon l'une des revendications précédentes, dans lequel lesdits paramètres caractéristiques comprennent une position nominale et une orientation nominale de la caméra (3, 5). 4. Procédé d'étalonnage selon l'une des revendications précédentes, dans lequel lesdits paramètres caractéristiques comprennent en outre une distance focale et/ou un champ de vision et/ou une carte de distorsions et/ou des dimensions relatives à ladite caméra. 12 5. Procédé d'étalonnage selon l'une des revendications précédentes, dans lequel, le véhicule automobile (1) comprenant une pluralité de caméras (3, 5), les étapes a) à f) sont successivement appliquées à chaque caméra (3, 5). 5 6. Procédé d'étalonnage selon la revendication précédente, dans lequel l'objet de référence (19) considéré pour chaque caméra (3, 5) est différent des objets de référence (19) considérés pour les autres caméras (3, 5). 7. Procédé de calibrage de véhicules automobiles (1) de modèles 10 différents équipés chacun d'au moins une caméra (3, 5), comprenant l'étalonnage de la caméra (3, 5) de chaque véhicule automobile (1) en mettant en oeuvre un procédé d'étalonnage conforme à l'une des revendications précédentes, l'objet de référence (19) considéré au cours desdits procédés d'étalonnage étant à chaque fois le même et présentant une position inchangée dans l'environnement des 15 véhicules automobiles (1). 8. Véhicule automobile (1) comprenant au moins une caméra (3, 5) et une unité de calcul (11), caractérisé en ce que l'unité de calcul (11) est programmée pour mettre en oeuvre un procédé d'étalonnage conforme à l'une des 20 revendications 1 à 6.