Brevet FR3124252A1 — publié le 20221223

La présente invention concerne un procédé de détection d'un objet sur une surface de route, le procédé comprenant les étapes consistant à projeter un motif lumineux (6) sur la surface de la route (5), à acquérir une image du motif lumineux projeté (6), à détecter une ombre (7) dans l'image acquise et à utiliser certaines caractéristiques de l'ombre (7) pour obtenir des informations sur les caractéristiques d'un objet. L'invention propose également un procédé de conduite autonome utilisant cette détection d'objet et un dispositif d'éclairage automobile (1). Figure pour le résumé : figure 2 Procédé de détection d'un objet sur une surface de route, procédé de conduite autonome et dispositif d'éclairage automobile La présente invention se rapporte au domaine des dispositifs lumineux automobiles, et plus particulièrement à ceux utilisés dans des conditions de conduite autonome. La conduite autonome est développée pour fournir des véhicules capables de détecter leur environnement et de se déplacer en toute sécurité avec une intervention humaine réduite. Pour atteindre cet objectif, ces véhicules autonomes combinent une variété de capteurs pour percevoir leur environnement. Des systèmes de contrôle avancés reçoivent des données de capteurs et fournissent une construction de l'environnement du véhicule pour identifier les chemins de navigation appropriés, ainsi que les obstacles et la signalisation pertinente. Un système de classification à six niveaux, allant des systèmes entièrement manuels aux systèmes entièrement automatisés, a été publié en 2014 par SAE International, un organisme de normalisation automobile, sous la référence J3016. Cette classification est basée sur le degré d'intervention et d'attention du conducteur requis, plutôt que sur les capacités du véhicule, bien que celles-ci soient vaguement liées. En 2016, la SAE a mis à jour sa classification, appelée J3016_201609. Au niveau 3 de cette classification, le conducteur peut en toute sécurité détourner son attention des tâches de conduite, par exemple, il peut envoyer des SMS ou regarder un film. Le véhicule gère les situations qui exigent une réponse immédiate, comme un freinage d'urgence. Le conducteur doit néanmoins être prêt à intervenir dans un délai limité, spécifié par le constructeur, lorsque le véhicule lui demande de le faire. Les performances lumineuses des dispositifs d'éclairage sont essentielles pour que les capteurs reçoivent toutes les informations pertinentes nécessaires à la réalisation de ce mode de conduite, notamment la nuit. La présente invention fournit une solution à ce problème au moyen d'un procédé de détection d'un objet sur une surface de route, le procédé comprenant les étapes suivantes projection d’un motif lumineux sur la surface de la route ; acquisition d'une image du motif lumineux projeté ; détecter une ombre dans l'image acquise ; et utiliser certaines caractéristiques de l'ombre pour obtenir des informations sur les caractéristiques d'un objet. Dans cette méthode, un dispositif d'éclairage projette un motif lumineux sur la surface de la route où l'objet doit être détecté. Un dispositif d'image, tel qu'une caméra, acquiert l'image de la route éclairée par ce motif lumineux. Dans cette image, acquise par le dispositif d'image, l'objet provoque une ombre. Cette ombre est facilement identifiable, car l'unité de contrôle qui analyse l'image dispose d'informations sur le motif lumineux projeté par le dispositif d'éclairage. Si une zone noire est présente dans l'image mais que le motif lumineux ne contenait pas cette zone noire, cette zone noire est identifiée comme une ombre créée par l'objet existant. La forme et les dimensions de l'ombre sont utilisées pour fournir des informations sur l'objet détecté et son importance. Ainsi, cette méthode d'éclairage peut être utilisée comme une aide à la conduite autonome de nuit, améliorant ainsi la sécurité et la précision de la détection des objets. Dans certains modes de réalisation particuliers, le motif lumineux est un motif de feu de route. Avec cette méthode, les dispositifs d'éclairage actuels peuvent être utilisés pour l'étape de projection du motif lumineux sur la surface, il n'est pas nécessaire de projeter un motif lumineux supplémentaire par un module d'éclairage supplémentaire. Ainsi, le système est plus simple et l'utilisateur ne remarque aucun changement. Dans certains modes de réalisation particuliers, le motif lumineux est un motif uniforme. Un motif uniforme peut être utilisé pour une détection plus fiable de l'objet. Le motif uniforme, qui comprend une pluralité de pixels lumineux ayant la même intensité lumineuse, fournit une ombre facilement identifiable lorsqu'un objet est détecté, de sorte que l'unité de contrôle utilise moins de ressources pour identifier et traiter l'ombre. Dans certains modes de réalisation particuliers, le motif lumineux est projeté par un phare. Le procédé peut être utilisé pour éclairer la route devant le véhicule, par exemple en mode autoroute ou dans tout autre mode de conduite similaire. Dans certains modes de réalisation particuliers, le motif lumineux est projeté par un feu de recul. La méthode peut également être utilisée pour éclairer la route derrière le véhicule, comme lors d'une opération de stationnement ou de toute autre manœuvre en marche arrière. Dans certains modes de réalisation particuliers, le procédé comprend en outre l'étape consistant à modifier le motif lumineux lorsqu'un objet est détecté. Un motif lumineux simple, tel qu'un motif uniforme ou un motif lumineux standard, tel qu'un feu de route, peut être utilisé pour détecter la présence d'un objet. Cependant, une fois que cette présence a été détectée, un motif lumineux plus spécifique peut être utilisé pour mieux obtenir la taille et la forme de l'objet. Dans certains modes de réalisation particuliers, le motif lumineux modifié comprend des bandes lumineuses. Dans certains modes de réalisation particuliers, les bandes de lumière sont des bandes de lumière horizontales, verticales ou diagonales. Les bandes lumineuses sont utiles pour détecter les dimensions de l'objet. Les bandes lumineuses horizontales conviennent à la détection de la largeur de l'objet, tandis que les bandes verticales conviennent à la détection de la hauteur de l'objet. Les bandes diagonales combinent les avantages des deux. Dans certains modes de réalisation particuliers, le motif lumineux modifié a une intensité lumineuse plus élevée que le motif lumineux original dans la zone où l'objet est détecté. Une autre façon de modifier le motif lumineux est d'augmenter l'intensité lumineuse, afin de provoquer une augmentation supplémentaire du contraste entre la partie éclairée et l'ombre. Dans certains modes de réalisation particuliers, les caractéristiques de l'ombre contiennent la position, la largeur et/ou la hauteur de l'objet. Ces caractéristiques sont utiles pour évaluer la pertinence de l'objet détecté, afin de prendre la meilleure décision possible. Dans certains modes de réalisations particuliers, le procédé comprend une première étape consistant à fournir au dispositif d'éclairage une base de données étiquetée d'objets de débris, dans laquelle la base de données contient des objets de différentes tailles, matières, formes, orientations et ombres supplémentaires ; l'étape consistant à utiliser certaines caractéristiques de l'ombre pour obtenir des informations sur les caractéristiques d'un objet est exécutée par un processus d'apprentissage automatique ; et le processus d'apprentissage automatique comprend un prétraitement des images, qui comprend une égalisation d'image pour améliorer le contraste entre la surface éclairée et l'ombre créée par celle-ci. L'égalisation de l'image améliore le contraste, ce qui renforce le processus d'apprentissage. Selon un deuxième aspect inventif, l'invention propose un procédé de gestion autonome d'un véhicule, comprenant les étapes suivantes . réaliser la détection d'un objet avec un procédé selon le premier aspect inventif ; utiliser les caractéristiques obtenues de l'objet pour décider d'une manœuvre appropriée du véhicule ; vérifier si la manœuvre du véhicule peut être effectuée dans des conditions de sécurité ; et effectuer la manœuvre. Le procédé de détection d'un objet peut être utilisé pour un procédé de conduite autonome d'un véhicule. Lorsque l'objet est détecté, le procédé de détection fournit les caractéristiques nécessaires qui permettent l'adoption d'une manœuvre correcte pour éviter la collision. Selon un autre aspect inventif, l'invention fournit un dispositif d'éclairage automobile comprenant . une pluralité de sources lumineuses à l'état solide, configurées pour projeter le motif lumineux dans un procédé selon un aspect inventif précédent ; un capteur d'image configuré pour acquérir une image du motif lumineux projeté dans un procédé selon un aspect inventif précédent ; et unité de contrôle configurée pour exécuter le reste des étapes d'un procédé selon un aspect inventif précédent. Le terme "solid state" fait référence à la lumière émise par électroluminescence à l'état solide, qui utilise des semi-conducteurs pour convertir l'électricité en lumière. Par rapport à l'éclairage à incandescence, l'éclairage à semi-conducteurs crée de la lumière visible en générant moins de chaleur et en dissipant moins d'énergie. La masse généralement faible d'un dispositif d'éclairage électronique à semi-conducteurs lui confère une plus grande résistance aux chocs et aux vibrations que les tubes/ampoules en verre fragiles et les fils de filament longs et fins. Ils éliminent également l'évaporation des filaments, ce qui augmente potentiellement la durée de vie du dispositif d'éclairage. Certains exemples de ces types d'éclairage comprennent des diodes électroluminescentes semi-conductrices (LED), des diodes électroluminescentes organiques (OLED) ou des diodes électroluminescentes polymères (PLED) comme sources d'éclairage plutôt que des filaments électriques, du plasma ou du gaz. Un arrangement matriciel est un exemple typique pour cette méthode. Les lignes peuvent être regroupées en plages de distance de projection et chaque colonne de chaque groupe représente un intervalle d'angle. Cette valeur d'angle dépend de la résolution de la disposition matricielle, qui est généralement comprise entre 0,01º par colonne et 0,5º par colonne. Par conséquent, de nombreuses sources lumineuses peuvent être gérées en même temps. Sauf définition contraire, tous les termes (y compris les termes techniques et scientifiques) utilisés dans le présent document doivent être interprétés comme il est d'usage dans l'art. Il est en outre entendu que les termes d'usage courant doivent également être interprétés de la manière habituelle dans l'art concerné et non dans un sens idéalisé ou trop formel, à moins qu'ils ne soient expressément définis dans le présent document. Dans le présent texte, le terme "comprend" et ses dérivés (tels que "comprenant", etc.) ne doivent pas être compris dans un sens excluant, c'est-à-dire que ces termes ne doivent pas être interprétés comme excluant la possibilité que ce qui est décrit et défini puisse comprendre d'autres éléments, étapes, etc. Pour compléter la description et afin de permettre une meilleure compréhension de l'invention, un ensemble de dessins est fourni. Ces dessins font partie intégrante de la description et illustrent un mode de réalisation de l'invention, qui ne doit pas être interprété comme limitant la portée de l'invention, mais seulement comme un exemple de réalisation de l'invention. Les dessins comprennent les figures suivantes : [La ] montre une vue en perspective générale d'un dispositif d'éclairage automobile selon l'invention. [La figure 2 montre un exemple de certaines étapes d'un procédé selon l'invention. [La figure 3 montre un motif lumineux modifié dans un procédé selon l'invention. Dans ces figures, les numéros de référence suivants sont utilisés : 1 Dispositif d’éclairage 2 LEDs 3 Unité de contrôle 4 Caméra 5 Surface de la route 6 Motif lumineux 7 Ombres 8 Lumière rayée 100 Véhicule automobile Les exemples de réalisation sont décrits avec suffisamment de détails pour permettre aux personnes ayant une compétence ordinaire dans l'art de réaliser et de mettre en œuvre les systèmes et les procédés décrits dans le présent document. Il est important de comprendre que les modes de réalisation peuvent être fournis sous de nombreuses autres formes et ne doivent pas être interprétés comme étant limités aux exemples présentés ici. En conséquence, bien que la réalisation puisse être modifiée de diverses manières et prendre diverses formes alternatives, des réalisations spécifiques de celle-ci sont montrées dans les dessins et décrites en détail ci-dessous à titre d'exemples. Il n'y a aucune intention de se limiter aux formes particulières divulguées. Au contraire, toutes les modifications, tous les équivalents et toutes les alternatives entrant dans le cadre des revendications annexées doivent être inclus. La montre une vue en perspective générale d'un dispositif d'éclairage automobile selon l'invention. Ce projecteur 1 est installé dans un véhicule automobile 100 et comprend une disposition matricielle de diodes électroluminescentes (LED) 2, destinée à fournir un motif lumineux ; une unité de contrôle 3 pour effectuer une commande du fonctionnement des LEDs 2 ; et une caméra 4 destinée à fournir des données externes. Cette configuration matricielle est un module haute résolution, dont la résolution est supérieure à 2000 pixels. Cependant, aucune restriction n'est attachée à la technologie utilisée pour produire les modules de projection. Un premier exemple de cette configuration matricielle comprend une source monolithique. Cette source monolithique comprend une matrice d'éléments électroluminescents monolithiques disposés en plusieurs colonnes par plusieurs rangées. Dans une matrice monolithique, les éléments électroluminescents peuvent être cultivés à partir d'un substrat commun et sont connectés électriquement pour être activables sélectivement soit individuellement, soit par un sous-ensemble d'éléments électroluminescents. Le substrat peut être principalement constitué d'un matériau semi-conducteur. Le substrat peut comprendre un ou plusieurs autres matériaux, par exemple des matériaux non semi-conducteurs (métaux et isolants). Ainsi, chaque élément/groupe électroluminescent peut former un pixel lumineux et peut donc émettre de la lumière lorsque son/leur matériau est alimenté en électricité. La configuration d'une telle matrice monolithique permet l'agencement de pixels activables sélectivement très proches les uns des autres, par rapport aux diodes électroluminescentes classiques destinées à être soudées sur des cartes de circuits imprimés. La matrice monolithique peut comprendre des éléments électroluminescents dont la dimension principale de hauteur, mesurée perpendiculairement au substrat commun, est sensiblement égale à un micromètre. La matrice monolithique est couplée à une unité de contrôle de manière à contrôler la génération et/ou la projection d'un faisceau lumineux pixellisé par l'arrangement matriciel. L’unité de contrôle est ainsi capable de contrôler individuellement l'émission de lumière de chaque pixel de la matrice. En variante de ce qui a été présenté ci-dessus, l'agencement matriciel peut comprendre une source lumineuse principale couplée à une matrice de miroirs. Ainsi, la source lumineuse pixelisée est formée par l'assemblage d'au moins une source lumineuse principale formée d'au moins une diode électroluminescente émettant de la lumière et d'une matrice d'éléments optoélectroniques, par exemple une matrice de micro-miroirs, également connue sous l'acronyme DMD, pour " Digital Micro-mirror Device ", qui dirige les rayons lumineux de la source lumineuse principale par réflexion vers un élément optique de projection. Le cas échéant, un élément optique auxiliaire peut recueillir les rayons d'au moins une source lumineuse pour les focaliser et les diriger vers la surface de la matrice de micro-miroirs. Chaque micro-miroir peut pivoter entre deux positions fixes, une première position dans laquelle les rayons lumineux sont réfléchis vers l'élément optique de projection, et une seconde position dans laquelle les rayons lumineux sont réfléchis dans une direction différente de l'élément optique de projection. Les deux positions fixes sont orientées de la même manière pour tous les micro-miroirs et forment, par rapport à un plan de référence supportant la matrice de micro-miroirs, un angle caractéristique de la matrice de micro-miroirs défini dans ses spécifications. Un tel angle est généralement inférieur à 20° et peut être habituellement de l'ordre de 12°. Ainsi, chaque micro-miroir réfléchissant une partie des faisceaux lumineux incidents sur la matrice de micro-miroirs forme un émetteur élémentaire de la source lumineuse pixellisée. L'actionnement et le contrôle du changement de position des miroirs pour activer sélectivement cet émetteur élémentaire afin qu'il émette ou non un faisceau lumineux élémentaire sont commandés par l’unité de contrôle. Dans différents modes de réalisation, l'agencement matriciel peut comprendre un système laser à balayage dans lequel une source de lumière laser émet un faisceau laser vers un élément de balayage qui est configuré pour explorer la surface d'un convertisseur de longueur d'onde avec le faisceau laser. Une image de cette surface est capturée par l'élément optique de projection. L'exploration de l'élément de balayage peut être effectuée à une vitesse suffisamment élevée pour que l'œil humain ne perçoive aucun déplacement dans l'image projetée. Le contrôle synchronisé de l'allumage de la source laser et du mouvement de balayage du faisceau permet de générer une matrice d'émetteurs élémentaires pouvant être activés sélectivement à la surface de l'élément de conversion de longueur d'onde. Le moyen de balayage peut être un micro-miroir mobile permettant de balayer la surface de l'élément convertisseur de longueur d'onde par réflexion du faisceau laser. Les micro-miroirs mentionnés comme moyens de balayage sont par exemple de type MEMS, pour " Micro-Electro-Mechanical Systems ". Toutefois, l'invention n'est pas limitée à un tel moyen de balayage et peut utiliser d'autres types de moyens de balayage, tels qu'une série de miroirs disposés sur un élément rotatif, la rotation de l'élément provoquant un balayage de la surface de transmission par le faisceau laser. Dans une autre variante, la source de lumière peut être complexe et comprendre à la fois au moins un segment d'éléments lumineux, tels que des diodes électroluminescentes, et une partie de surface d'une source de lumière monolithique. La illustre quelques étapes du fonctionnement d'un tel dispositif d'éclairage automobile. Sur cette figure, un motif lumineux uniforme 6 est représenté projeté sur la route 5. Ce motif lumineux uniforme 6 comprend une matrice de pixels lumineux, ayant tous la même intensité lumineuse. Toutes les 0,2 secondes, la caméra du dispositif d'éclairage acquiert des données d'image du motif lumineux projeté. Lorsqu'un objet est présent sur la route, les données d'image acquises contiennent une ombre 7 causée par cet objet, puisque la caméra est placée à une hauteur différente du dispositif d'éclairage. À ce stade, deux options s'offrent à nous. La première consiste à analyser l'image en tant que telle, avec le motif lumineux homogène et l'ombre, et la seconde, illustrée par la , consiste à modifier le motif lumineux pour une meilleure identification de l'objet. Dans cette , un motif lumineux modifié est projeté sur l'objet, pour une meilleure identification de ses caractéristiques par l'unité de contrôle. Cette figure montre le motif lumineux modifié, qui comprend des bandes lumineuses 8, qui sont déformées par la présence de l'objet. Dans ce cas, le motif lumineux modifié comprend des lignes diagonales, mais dans d'autres modes de réalisation, d'autres types de motifs lumineux peuvent être utilisés. L'objet modifie l'angle et la fréquence des lignes diagonales, de sorte que l'unité de contrôle peut obtenir, avec plus de précision, la forme et les dimensions de l'objet. Dans l'un quelconque de ces exemples (image du motif lumineux sans modifications ou image du motif lumineux modifié), l'unité de contrôle reçoit l'image et la traite. À ces étapes, l'unité de contrôle dispose de différentes méthodes pour analyser l'ombre. La première étape optionnelle comprend l'exécution d'une égalisation d'image, pour améliorer le contraste entre la surface éclairée et l'ombre créée par celle-ci. Ce contraste amélioré sera utile à l'unité de contrôle, pour une meilleure identification et quantification des dimensions de l'ombre. La deuxième étape optionnelle est l'utilisation de l'apprentissage automatique. Comme décrit ci-dessus, l'unité de contrôle peut subir un processus d'apprentissage supervisé avant d'être installée dans le véhicule automobile. Cela comprend le fait qu'une base de données de débris est fournie dans le cadre d'une étape d'apprentissage préliminaire. La deuxième étape optionnelle est l'utilisation de l'apprentissage automatique. Comme décrit ci-dessus, l'unité de contrôle peut subir un processus d'apprentissage supervisé avant d'être installée dans le véhicule automobile. Cela comprend le fait qu'une base de données de débris est fournie dans le cadre d'une étape d'apprentissage préliminaire. L'unité de contrôle comprend un réseau neuronal convolutif avec quelques couches convolutives, qui opèrent sur l'entrée (l'image de la base de données). Ce réseau comprend des connexions de saut pour propager plus rapidement les caractéristiques d'entrée à travers les connexions résiduelles. Ce réseau comprend également une couche finale entièrement connectée. Selon un exemple opérationnel, les objets présents dans les images étant limités, le réseau apprend à classer une ombre fournie dans un ensemble prédéfini de surfaces. La tâche consiste à ce que le réseau estime la surface comme s'il s'agissait d'une fonction de probabilité. Une autre disposition du réseau neuronal convolutif comprend quelques blocs convolutifs, chaque bloc convolutif comprenant plusieurs couches convolutives et une couche de regroupement max, qui opèrent sur l'entrée (l'image de la base de données). Le réseau comprend en outre le même nombre de blocs déconvolutionnels, chaque bloc comprenant une couche de déséchantillonnage et des couches convolutionnelles. La sortie de ce processus permet d'obtenir les dimensions de la zone objet. Cette invention peut être utilisée avec différents modèles de lumière. L'homogénéité présente ses propres avantages, mais l'utilisation, par exemple, du faisceau de route est avantageuse dans le sens où aucun projecteur de lumière supplémentaire n'est nécessaire pour réaliser la méthode. Cette invention peut également être utilisée dans différentes situations : la lumière peut être projetée par le phare, mais elle peut également être projetée par un feu arrière, tel qu'un feu de recul . Cet exemple serait utile pour garer la voiture, et une carte précise des obstacles serait nécessaire pour un fonctionnement autonome. Cette invention peut également être utilisée pour le traitement de l'objet. L'unité de contrôle, une fois qu'elle a détecté et identifié la présence, la position, l'orientation et la taille de l'objet, décide de la meilleure façon de le surmonter : soit en changeant de voie, soit en diminuant la vitesse, soit même en arrêtant totalement le véhicule. Les étapes de la conduite autonome sont effectuées selon l'invention pour l'opération la plus appropriée qui évite d'être endommagé par l'objet. Cependant, il faut parfois vérifier si cette manœuvre est possible (parce qu'il n'y a pas de véhicule à proximité) avant de l'effectuer. Procédé de détection d'un objet dans une surface de route (5), le procédé comprenant les étapes suivantes : la projection d'un motif lumineux (6) sur la surface de la route (5) ; l'acquisition d'une image du motif lumineux projeté (6) ; détecter une ombre (7) dans l'image acquise ; et utiliser certaines caractéristiques de l'ombre pour obtenir des informations sur les caractéristiques d'un objet. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le motif lumineux est un motif de feux de route. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le motif lumineux est un motif uniforme. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le motif lumineux est projeté par un projecteur. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le motif lumineux est projeté par un feu de recul. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre l'étape consistant à modifier le motif lumineux lorsqu'un objet est détecté. Procédé selon la revendication 6, dans lequel le motif lumineux modifié comprend des bandes lumineuses. Procédé selon la revendication 7, dans lequel les bandes de lumière sont des bandes de lumière horizontales, verticales ou diagonales. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, dans lequel le motif lumineux modifié a une intensité lumineuse supérieure à celle du motif lumineux d'origine dans la zone où l'objet est détecté. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les caractéristiques de l'ombre contiennent la position, la largeur et/ou la hauteur de l'objet. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le procédé comprend une première étape consistant à fournir à un dispositif d'éclairage une base de données étiquetée d'objets de débris, dans laquelle la base de données contient des objets de différentes tailles, matières, formes, orientations et ombres supplémentaires ; l'étape consistant à utiliser certaines caractéristiques de l'ombre pour obtenir des informations sur les caractéristiques d'un objet est exécutée par un processus d'apprentissage automatique ; et le processus d'apprentissage automatique comprend un prétraitement des images, qui comprend une égalisation d'image pour améliorer le contraste entre la surface éclairée et l'ombre créée par celle-ci. Procédé de gestion autonome d'un véhicule, comprenant les étapes suivantes réaliser la détection d'un objet avec un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes ; utiliser les caractéristiques obtenues de l'objet pour décider d'une manœuvre appropriée du véhicule ; vérifier si la manœuvre du véhicule peut être effectuée dans des conditions de sécurité ; et effectuer la manœuvre. Dispositif d'éclairage automobile (1) mettant en œuvre le procédé de détection d’un objet selon l’une des revendications 1 à 11, comprenant une pluralité de sources lumineuses à l'état solide (2), configurées pour projeter le motif lumineux ; un capteur d'image (4) configuré pour acquérir une image du motif lumineux projeté; et unité de contrôle (3) configurée pour réaliser la mise en œuvre du reste des étapes dudit procédé.