Brevet FR3098327A1 — publié le 20210108

Description Titre de l'invention : Procédé de détection d'une voie de sortie pour un véhicule automobile [0001] La présente invention concerne le domaine du contrôle de la trajectoire d'un véhicule automobile par détection de marquages routiers au sol à l'aide d'une caméra, en particulier une caméra embarquée au sein d'un véhicule automobile. Elle concerne plus particulièrement un procédé de détection de l'approche d'une voie de sortie pour un véhicule automobile. [0002] L'invention s'applique avantageusement à la mise en oeuvre des systèmes de gestion du niveau d'autonomie des véhicules automobiles à conduite autonome, pour lesquels il est primordial dc pouvoir contrôler avec fiabilité le positionnement du véhicule dans son environnement. En particulier, la problématique de contrôler la trajectoire d'un véhicule est aujourd'hui au coeur des premiers niveaux d'autonomie des véhicules permettant des phases dc conduite autonome, c'est-à-dire pendant lesquelles ils sont conduits dc façon automatisée, sans que le conducteur n'agisse sur le volant ou les pédales. [0003] On connaît des algorithmes, mis en oeuvre dans l'unité de traitement vidéo qui récupère le flux vidéo de la caméra embarquée sur le véhicule, qui permettent d'extraire les lignes dc marquages routiers au sol à partir du flux vidéo, dc détecter la position du véhicule automobile par rapport aux marquages routiers au sol, et de corriger la trajectoire du véhicule par rapport aux marquages routiers détectés. On entend par « marquage » une ligne au sol de couleur différente de la chaussée et qui délimite un côté d'une voie de circulation. La ligne de marquage au sol peut être continue ou interrompue. [0004] La majorité des approches utilisées par les algorithmes de détection souffrent cependant de faiblesses dans certaines situations réalistes courantes telles que l'approche d'une sortie dite coaxiale à la voie principale sur laquelle circule le véhicule, c'est-à-dire présentant une voie de décélération sensiblement dans le prolongement de la voie principale sur laquelle circule le véhicule. Dans la présente demande, on entend par « voie de décélération sensiblement dans le prolongement de la voie principale » le fait que la voie de sortie suit sensiblement la tangente à la voie principale. [0005] Aujourd'hui, la détection des voies de sortie à un embranchement par rapport à une voie principale sur laquelle circule le véhicule peut être établie à partir de la valeur des angles de cap du véhicule par rapport aux lignes observées, c'est-à-dire les angles entre respectivement la ligne de marquage au sol à gauche et la ligne de marquage au sol à 2 droite d'une voie, et le repère du véhicule. Ainsi, comme illustré à la figure 1, R est l'angle de cap du véhicule 10 par rapport à la ligne de marquage à droite Ll et IP L est l'angle de cap du véhicule par rapport à la ligne de marquage à gauche L2. [0006] Pour la plupart des sorties, on peut observer une augmentation significative de l'angle de cap du côté de la voie de sortie. Par exemple au commencement d'une sortie à droite, l'angle de cap à droite augmente brusquement. Ainsi, la détection de cette sortie peut être effectuée par comparaison de l'angle de cap W' à un seuil prédéterminé. [0007] En revanche, dans des situations où la voie de sortie se trouve être sensiblement dans la continuité de la voie principale, la configuration des lignes de marquage routier au sol peut « tromper » l'algorithme de détection, dans la mesure où, dans ces situations, on n'observe pas d'augmentation brusque de l'angle de cap du côté de la sortie. Ces situations concernent typiquement les voies de décélération conduisant à une sortie d'autoroute ou encore les voies de décélération conduisant à une aire d'autoroute. [0008] la figure 2 montre un exemple qui illustre cette problématique. La voie principale sur laquelle circule le véhicule est la voie de droite D de la route référencée 1 et est délimité par les lignes de marquage au sol 2 et 3, délimitant latéralement à droite et à gauche la voie de circulation principale du véhicule. Cette voie de circulation tourne sensiblement vers la gauche, tandis qu'à proximité immédiate devant le véhicule, une voie de décélération 4 est présente sensiblement dans le prolongement de la voie principale D du véhicule par rapport à la position courante du véhicule dans sa voie. La ligne de sortie au sol 5 délimitant à droite cette voie de décélération 4 est sensiblement rectiligne, tandis que la ligne de marquage au sol 3 délimitant à droite la voie principale D est sensiblement courbée vers la gauche. Autrement dit, ici, l'algorithme de détection qui traite les données fournies par la caméra embarquée, devrait normalement en extraire des informations par rapport au marquage routier de la voie principale, à savoir les lignes de marquage au sol 2 et 3, et déterminer des actions correctrices à appliquer sur la trajectoire de véhicule de façon que la trajectoire du véhicule soit effectivement basée sur la détection des lignes de marquage au sol 2 et 3, permettant ainsi au véhicule de rester sur la voie principale. Or, du fait de la configuration des lignes de marquage au sol respectivement de la voie principale D et de la voie de décélération 4 située sensiblement dans le prolongement de la voie principale, l'algorithme de détection peut être amené à détecter à tort la ligne de sortie 5 de la voie de décélération 4 comme marquage au sol de la voie principale. En détectant par erreur cette ligne comme étant une ligne de marquage au sol de la voie principale, l'action correctrice appliquée à la trajectoire du véhicule va conduire ce dernier à quitter la voie principale pour emprunter la voie de décélération, alors que cette action n'est pas voulue. 3 [0009] Le document US2018156626 fait connaître un système permettant de contrôler la tra- jectoire d'un véhicule le long d'un itinéraire « normal » en détectant et en suivant, à l'aide d'une caméra embarquée, une ligne de marquage au sol de la voie dans laquelle circule le véhicule et en déterminant, à l'approche d'une voie d'entrée ou de sortie d'autoroute, s'il faut continuer ou non à suivre la ligne de marquage au sol, en fonction de « normal » à suivre par le véhicule. Plus précisément, la détection de la ligne de marquage au sol est basée sur une information de couleur de la ligne de marquage au sol. Ainsi, en fonction d'informations sur la couleur d'une ligne de marquage au sol prédéterminée correspondant à l'itinéraire « normal » de conduite, si la couleur de la ligne de marquage au sol qui est détectée est identique aux informations concernant la couleur de la ligne de marquage au sol prédéterminée le suivi de la ligne détectée est poursuivie, sinon il est interrompu. [0010] Aussi, ce système devrait api-lori être robuste vis-à-vis des erreurs de détection de ligne liées à l'approche de voies de sortie coaxiales, puisque la détection des lignes de marquage au sol n'est pas basée sur des mesures d'angle. Cependant, la détection repose ici sur une analyse des couleurs des lignes de marquage au sol détectées qui n'est pas sans inconvénient. Notamment, le suivi et la reconnaissance de lignes des lignes de marquage routiers peuvent être dépendants des conditions d'acquisition des images embarquées, qui sont susceptibles de subir des ombres projetées, des éblouissements, rendant ainsi difficile leur exploitation en termes d'analyse fine des couleurs. [0011] Aussi, un but de l'invention est de proposer un procédé de détection de l'approche d'une voie de sortie, qui permette en particulier de pouvoir détecter de façon simple et robuste l'approche d'une voie de sortie coaxiale à la voie principale du véhicule, pour pouvoir le cas échéant corriger la position du véhicule pour qu'il reste dans sa voie. [0012] A cette fin, l'invention concerne un procédé de détection d'une voie de sortie pour un véhicule automobile, à partir d'une succession d'images vers l'avant du véhicule acquises par une caméra embarquée sur le véhicule au cours de son déplacement sur une voie de circulation principale délimitée latéralement par des lignes de marquage au sol situées le long du bord droit et gauche de ladite voie de circulation, ledit procédé comprenant : une étape pour détecter dans lesdites images la ligne de marquage au sol droite et la ligne de marquage au sol gauche, une étape pour déterminer un premier angle de cap du véhicule par rapport à la ligne de marquage au sol droite détectée et un second angle de cap du véhicule par rapport à la ligne de marquage au sol gauche détectée, une étape apte à fournir un premier état de détection de voie de sortie, représentatif de la détection d'une voie de sortie standard à droite, respectivement à gauche, en fonction de la comparaison des valeurs du premier angle de cap, respectivement du second angle de cap, à un seuil prédéterminé, ledit procédé étant caractérisé en cc qu'il comprend en outre une étape apte à fournir un second état de détection de voie de sortie, représentatif de la détection d'une voie de sortie à droite, respectivement à gauche, coaxiale à la voie de circulation principale, en fonction d'une part, de la comparaison entre les dérivées par rapport au temps de la variation des premier et second angles de cap et, d'autre part, de la vérification que la valeur du premier angle de cap, respectivement du second angle de cap, reste sensiblement proche d'une valeur nulle. [0013] Ainsi, grâce aux tests de vérification effectués sur l'évolution des deux angles de cap du véhicule par rapport aux lignes de marquage au sol détectées à droite et à gauche, le second état de détection permet avantageusement de détecter des voies de sortie, dites coaxiales à la voie de circulation principale, qui ne sont pas prises en compte par le premier état de détection, qui est limité aux voies de sortie dite standards, pour lesquelles on peut observer une simple augmentation par rapport à un seuil considéré de l'angle de cap du véhicule du côté de la sortie. Ainsi, dans la présente demande l'expression « sortie standard » désigne une sortie non-coaxiale à la voie de circulation principale, i.e. ne présentant pas une voie de décélération dans le prolongement de la voie principale sur laquelle circule le véhicule. [0014] Ainsi, en cas de marquage au sol équivoque, typiquement pour les voies de sortie coaxiales à la voie de circulation principale, le procédé de l'invention permet de les détecter de façon robuste avec la finalité de corriger la position du véhicule s'engageant par erreur dans une telle voie de sortie. [0015] La détection des voies de sortie selon la présente invention est valable aussi bien pour les voies de sortie à droite que pour les voies de sortie à gauche, ce qui procure une grande flexibilité à la solution, en étant applicable à tout type de véhicule, tant à ceux adaptés aux pays dont la législation impose une conduite à gauche qu'à ceux adaptés aux pays dont la législation impose une conduite à gauche. [0016] Avantageusement, le procédé comprend, lorsqu'un second état de détection a été fourni, d'arbitrer entre les premier et second états de détection de voie de sortie, de façon à accorder une priorité de traitement audit premier état de détection. [0017] Avantageusement, ledit second état de détection de voie de sortie coaxiale à droite, respectivement à gauche, est fourni lorsque la dérivée paf- rapport au temps de la variation du second angle de cap, respectivement du premier angle de cap, est supérieure à la dérivée par rapport au temps de la variation du premier angle de cap, respectivement du second angle de cap, en ajoutant une marge minimale prédéfinie et que la valeur du premier angle de cap, respectivement du second angle de cap, est nulle à un seuil de tolérance prédéterminé près ; [0018] Avantageusement, ledit premier état de détection de voie de sortie standard à droite, respectivement à gauche, est fourni lorsque la valeur du premier angle de cap, respectivement du second angle de cap, est supérieure audit seuil prédéterminé. [0019] Avantageusement, le procédé comprend une étape de correction de la position de la ligne de marquage au sol détectée du côté où une voie de sortie a été détectée selon le premier ou le second état de détection de voie de sortie. [0020] Avantageusement, la correction de ladite ligne de marquage au sol détectée du côté de la voie de sortie détectée consiste à reconstruire une ligne de marquage au sol corrigée du côté de la voie de sortie détectée, en fonction de la position de la ligne de marquage au sol détectée du côté opposé à la voie de sortie détectée et d'une mesure de la largeur de voie de circulation acquise à l'aide de la caméra. [0021] Avantageusement, ladite mesure de la largeur de voie de circulation consiste en une valeur de mesure figée à la valeur de mesure acquise à un instant précédent la détection de ladite voie de sortie. [0022] Avantageusement, le procédé comprend une étape de correction de la position latérale du véhicule dans sa voie de circulation en fonction des positions respectives de la ligne de marquage au sol détectée du côté opposé à la voie de sortie détectée et de la ligne de marquage au sol corrigée du côté de la voie de sortie détectée. [0023] L'invention concerne également un dispositif de détection d'une voie de sortie pour un véhicule automobile circulant sur une voie de circulation principale délimitée latéralement par des lignes de marquage au sol, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une unité de traitement adaptée à coopérer avec une caméra frontale équipant le véhicule et à mettre en oeuvre les étapes du procédé tel que décrit ci-dessus. [0024] L'invention concerne encore un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une caméra frontale embarquée et un dispositif tel que décrit ci-dessus. [0025] D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif et faite en référence à la figure unique suivante : [0026] [fig.1] illustre schématiquement la notion d'angle de cap du véhicule par rapport aux lignes de marquage au sol droite et gauche ; [0027] [fig.2] illustre schématiquement la problématique du marquage au sol équivoque pour les voies de sorties dites coaxiales, induisant en erreur le système de détection des lignes basé sur la caméra ; [0028] [fig.3] illustre schématiquement le principe de détection d'une voie de sortie dans le cadre de la détection d'une voie de sortie coaxiale à droite ; [0029] [fig.4] illustre schématiquement le principe de détection d'une voie de sortie dans le cadre de la détection d'une voie de sortie coaxiale à gauche ; 6 [0030] [fig.5] illustre schématiquement le principe de détection d'une voie de sortie dans le cadre de la détection d'une voie de sortie standard à gauche ; [0031] [fig.6] illustre schématiquement le principe de détection d'une voie de sortie dans le cadre de la détection d'une voie de sortie standard à droite. [0032] La figure 3 représente schématiquement un exemple de situation d'un véhicule 10 circulant sur une voie de circulation principale L, délimitée latéralement par des lignes de marquage routier au sol, respectivement une ligne de marquage au sol droite LR, située le long du bord droit de la voie de circulation principale L et une ligne de marquage au sol gauche LL, située le long du bord gauche de la voie de circulation principale L. [0033] Le véhicule 10 est équipé d'un système d'assistance généralement connu sous le nom de « Lane Centcring Assist », ou sous l'acronyme LCA, qui consiste à détecter la position du véhicule automobile par rapport aux lignes de marquage routier au sol et à corriger la trajectoire du véhicule, de façon à maintenir automatiquement le véhicule centré dans sa voie, soulageant le conducteur de la tâche de direction. Le système LCA agit donc sur la colonne de direction du véhicule lorsqu'il s'avère nécessaire de corriger la trajectoire. [0034] Le système LCA comprend généralement une caméra orientée vers l'avant du véhicule automobile, par exemple installée en haut du pare-brise, au niveau de la jonction avec le toit du véhicule, ou encore installée derrière le rétroviseur intérieur du véhicule, de façon à permettre d'acquérir des images de la scène située devant le véhicule et à pouvoir détecter le marquage routier à l'avant du véhicule automobile. [0035] Pour ce faire, l'étape d'acquisition des images par la caméra est suivie d'une étape au cours de laquelle une unité de traitement associée à la caméra récupère le flux d'images fourni par la caméra et l'analyse par des techniques de traitement d'image, pour détecter notamment les lignes de marquage routier au sol situées le long de la voie de circulation L empruntée par le véhicule automobile 10. L'unité de traitement est également adaptée pour fournir une estimation des deux angles de cap du véhicule par rapport à des lignes de marquage routier détectées de part et d'autre du véhicule. [0036] La figure 3 illustre un embranchement de la voie principale comportant une voie de sortie à droite EXIT_R, qui s'étend dans la continuité de la voie de circulation principale L du véhicule, tandis que celle-ci bifurque vers la gauche au niveau de l'embranchement. La voie de sortie à droite est une voie de sortie dite coaxiale à la voie de circulation principale, c'est-à-dire une voie de sortie qui est sensiblement dans la continuité de la voie principale. Cette voie de sortie coaxiale EXIT_R est elle-même délimitée latéralement par des lignes de marquage routier au sol, respectivement une ligne de marquage au sol droite EXIT R, située le long du bord droit de la voie de sortie coaxiale à droite EXIT_R et une ligne de marquage au sol gauche EXITL, située le 7 long du bord gauche de la voie de sortie coaxiale à droite EXIT R. [0037] Cette situation d'embranchement illustrée à la figure 3 décrit typiquement la confi- guration d'un marquage au sol équivoque, susceptible de « tromper » l'algorithme de détection normalement utilisé par la caméra, qui se base sur la comparaison de la valeur des angles de cap du véhicule avec un seuil prédéterminé. Aussi, au début de la détection, à l'approche de la voie de sortie coaxiale à droite EXIT R, la caméra du véhicule peut être amenée à détecter à tort la ligne de marquage au sol droite EXIT' située le long du bord droit de la voie de sortie coaxiale à droite EXIT R comme marquage au sol de la voie principale L, ce qui peut conduire à une action correctrice non voulue appliquée à la trajectoire du véhicule lui faisant emprunter la voie de sortie coaxiale à droite EXIT R, alors qu'il doit au contraire rester dans la voie de circulation principale L tournant vers la gauche. Autrement dit, ce type de voie de voie de sortie coaxiale n'est pas détecté par l'algorithme de détection classique associée à la caméra, qui assimile à tort ce type de voie de sortie coaxiale à la voie de circulation principale du véhicule. [0038] L'invention prévoit à cet égard de mettre en oeuvre un second algorithme de détection, destiné à détecter de façon non équivoque ce type de voie de sortie coaxiale, telle que la voie de sortie coaxiale à droite EXIT _R selon l'exemple de la figure 3, de façon à pouvoir corriger la trajectoire du véhicule pour que celui-ci reste dans sa voie de circulation principale. De façon générale, cet algorithme de détection est conçu pour détecter une voie de sortie coaxiale d'une part, en comparant la dérivée moyenne des deux angles de cap à droite et à gauche sur une certaine durée et, d'autre part, en vérifiant que l'angle de cap du véhicule par rapport à la ligne de marquage routier au sol détectée du côté de la voie de sortie est bien nul. [0039] Aussi, par application de ce principe général à l'exemple de la figure 3, l'algorithme de détection de voie de sortie coaxiale est apte à fournir un état de détection représentatif de la détection de la voie de sortie coaxiale à droite EXIT_R lorsque les deux conditions cumulatives suivantes sont remplies, à savoir lorsque l'angle de cap à gauche augmente davantage que l'angle de cap à droite et que l'angle de cap à droite reste proche de la valeur nulle, à un seuil de tolérance prédéterminé près. Cette dernière condition sur l'angle de cap à droite qui doit rester à une valeur proche de zéro permet d'éviter d'éliminer un cas de détection valide d'une voie de sortie à gauche, auquel cas l'angle de cap à droite ne resterait pas proche de zéro. [0040] Ce double test mis en oeuvre par l'algorithme de détection de voie de sortie coaxiale pour déterminer si le véhicule est en approche d'une voie de sortie coaxiale à droite, peut se traduire selon la double expression suivante : 8 [Math.1] tg L(k) -Op L(k-nDelay) wR(k)-(wR(k-nDelay ) nDelay nDelay +Margin tpR(k) REVENDICATIONSProcédé de détection d'une voie de sortie pour un véhicule automobile (10), à partir d'une succession d'images vers l'avant du véhicule acquises par une caméra embarquée sur le véhicule au cours de son déplacement sur une voie de circulation principale (L) délimitée latéralement par des lignes de marquage au sol situées le long du bord droit (LR) et gauche (L1.) de ladite voie de circulation, ledit procédé comprenant : une étape pour détecter dans lesdites images la ligne de marquage au sol droite (I,) et la ligne de marquage au sol gauche (L1), une étape pour déterminer un premier angle de cap du véhicule par rapport à la ligne de marquage au sol droite détectée et un second angle de cap du véhicule par rapport à la ligne de marquage au sol gauche détectée, une étape apte à fournir un premier état de détection de voie de sortie, représentatif de la détection d'une voie de sortie standard à droite (EXIT_STD_R), respectivement à gauche (EXIT_STD_L), en fonction de la comparaison des valeurs du premier angle de cap, respectivement du second angle de cap, à un seuil prédéterminé, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape apte à fournir un second état de détection de voie de sortie, représentatif de la détection d'une voie de sortie à droite (EXIT_R), respectivement à gauche (EXIT_L), coaxiale à la voie de circulation principale (L), en fonction d'une part, de la comparaison entre les dérivées par rapport au temps de la variation des premier et second angles de cap et, d'autre part, de la vérification que la valeur du premier angle de cap, respectivement du second angle de cap, reste sensiblement proche d'une valeur nulle. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend, lorsqu'un second état de détection a été fourni, d'arbitrer entre les premier et second états de détection de voie de sortie de façon à accorder une priorité de traitement audit premier état de détection. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit second état de détection de voie de sortie coaxiale à droite, respectivement à gauche, est fourni lorsque la dérivée par rapport au temps de la variation du second angle de cap, respectivement du premier angle de cap, est supérieure à la dérivée par rapport au temps de la variation du premier 15 [Revendication 4] [Revendication 5] [Revendication 6] [Revendication 7] [Revendication 8] [Revendication 9] [Revendication 10] angle de cap, respectivement du second angle de cap, en ajoutant une marge minimale prédéfinic et que la valeur du premier angle de cap, respectivement du second angle de cap, est nulle à un seuil de tolérance prédéterminé près. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit premier état de détection de voie de sortie standard à droite, respectivement à gauche, est fourni lorsque la valeur du premier angle de cap, respectivement du second angle de cap, est supérieure audit seuil prédéterminé. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de correction de la position de la ligne de marquage au sol détectée du côté où une voie de sortie a été détectée selon le premier ou le second état de détection de voie de sortie. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la correction de ladite ligne de marquage au sol détectée du côté de la voie de sortie détectée consiste à reconstruire une ligne de marquage au sol corrigée du côté de la voie de sortie détectée, en fonction de la position de la ligne de marquage au sol détectée du côté opposé à la voie de sortie détectée et d'une mesure de la largeur de voie de circulation acquise à l'aide de la caméra. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite mesure de la largeur de voie de circulation consiste en une valeur de mesure figée à la valeur de mesure acquise immédiatement avant la détection de ladite voie de sortie. Procédé selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de correction de la position latérale du véhicule clans sa voie de circulation en fonction des positions respectives de la ligne de marquage au sol détectée du côté opposé à la voie de sortie détectée et de la ligne de marquage au sol corrigée du côté de la voie de sortie détectée. Dispositif de détection d'une voie de sortie pour un véhicule automobile circulant sur une voie de circulation principale délimitée latéralement par des lignes de marquage au sol, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une unité de traitement adaptée à coopérer avec une caméra frontale équipant le véhicule et à mettre en oeuvre les étapes du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes. Véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une caméra frontale embarquée et un dispositif selon la revendication 9.