Brevet FR3128560A1 — publié le 20230428

Procédé de mise en œuvre d’un dispositif de détection et télémétrie par la lumière LIDAR dans un véhicule automobile, comportant les étapes suivantes : — une étape de détermination d’un premier descripteur ; — une étape de détermination d’un deuxième descripteur ; — une étape d’identification des signatures d’environnement qui sont correspondantes dans le premier descripteur et le deuxième descripteur ; chacun desdits indicateurs d’une signature d’environnement étant adaptés à prendre une valeur représentative de l’un des quatre états suivants : – distance d’éloignement en dehors d’une première plage prédéterminée de distances ; – distance d’éloignement dans une portion inférieure de ladite première plage prédéterminée de distances ; – distance d’éloignement dans une portion supérieure de ladite première plage prédéterminée de distances ; – distance d’éloignement sensiblement égale, à un facteur prédéterminé près. Figure pour l’abrégé : Fig. 3 Procédé de mise en œuvre d’un dispositif LIDAR avec descripteurs à évaluation de distances L’invention concerne le domaine de l’automobile et concerne plus particulièrement les dispositifs LIDAR employés dans les véhicules automobiles. Les dispositifs LIDAR (« LIght Detection And Ranging », en anglais) sont des dispositifs permettant la détection d’objets et autres éléments de l’environnement d’un véhicule automobile, ainsi que la mesure de la distance entre le véhicule et les objets détectés. Les dispositifs LIDAR employés dans les véhicules automobiles comportent généralement un émetteur lumineux adapté à émettre des rayons lumineux incidents, c’est-à-dire en direction de l’environnement du véhicule. Ils comportent également un photodétecteur adapté à recevoir en retour les rayons lumineux réfléchis par les objets situés dans l’environnement du véhicule. En mesurant les temps écoulés entre l’émission et la réception des rayons lumineux, et en tenant compte de la vitesse de propagation de la lumière, les dispositifs LIDAR permettent de détecter les objets environnant le véhicule, et de déterminer la distance de ces objets par rapport au véhicule. Les dispositifs LIDAR sont généralement employés dans les véhicules automobiles pour assister le conducteur, par exemple dans le cas de certaines manœuvres où pour la mise en œuvre de régulateurs de vitesse. Les dispositifs LIDAR sont également utilisés dans les véhicules autonomes, c’est-à-dire les véhicules capables d’une conduite autonome sans conducteur humain. Notamment, compte tenu de leur précision, les dispositifs LIDAR sont incontournables dans les systèmes de conduite des véhicules autonomes et permettent à ces véhicules d’appréhender leur environnement, ce qui est une opération cruciale pour permettre au véhicule d’adapter sa trajectoire à l’environnement. La fiabilité d’un dispositif LIDAR, lorsqu’il est utilisé dans un véhicule automobile, est un gage de sécurité. De plus, lorsqu’un dispositif LIDAR est employé dans un véhicule autonome, cette fiabilité est critique, car c’est sur elle notamment que repose la sécurité des passagers et de l’environnement du véhicule. Les dispositifs LIDAR, lorsqu’ils sont employés dans un véhicule, permettent de capter des séquences successives de l’environnement extérieur et de mettre en correspondance un même objet présent dans ces différentes séquences. Le dispositif LIDAR permet ainsi aux véhicules d’appréhender les mouvements des objets environnant le véhicule, ces mouvements étant liés au déplacement relatif du véhicule et/ou au mouvement propre de ces objets. La mise en correspondance d’objets entre différentes séquences captées par le dispositif LIDAR permet ainsi de détecter et de quantifier le mouvement d’un objet d’une séquence à l’autre. Cette reconnaissance du mouvement est à la base de l’utilisation des dispositifs LIDAR dans les véhicules automobiles, et plus particulièrement dans les véhicules autonomes, notamment pour garantir la sécurité du véhicule et de son environnement, en détectant par exemple tout déplacement d’objet et spécifiquement ceux qui pourraient interférer avec le véhicule. ART ANTÉRIEUR On connait des dispositifs LIDAR employés dans les véhicules automobiles et munis de moyens permettant la mise en correspondance d’objets. Les dispositifs LIDAR de l’art antérieur déterminent généralement un nuage de points pour chaque séquence captée de l’environnement, ces nuages de points représentant l’environnement du véhicule à un instant donné. Pour chacun de ces nuages de points, des algorithmes complexes sont généralement employés pour détecter, à l’intérieur du nuage de points, des singularités appelées « points clés ». Après la détection de différents points clés dans les diverses séquences, ces algorithmes procèdent à des calculs d’identification permettant de reconnaitre la présence d’un même point clé dans les différentes séquences. Les dispositifs LIDAR de l’art antérieur nécessitent d’importantes ressources en calcul pour la mise en œuvre de ces algorithmes complexes et nécessitent également l’usage de photodétecteurs à forte résolution pour permettre une détection fine et efficace des points clés. Dans les dispositifs LIDAR de l’art antérieur, l’augmentation de la performance et de la sécurité de détection passe nécessairement par l’augmentation de la résolution du photodétecteur et par l’augmentation de la puissance de calcul. L’invention a pour but d’améliorer les procédés de l’art antérieur. À cet effet, l’invention vise un procédé de mise en œuvre d’un dispositif de détection et télémétrie par la lumière LIDAR dans un véhicule automobile, comportant les étapes suivantes : – émettre des rayons lumineux incidents du véhicule automobile vers son environnement extérieur ; – recevoir en retour sur un photodétecteur du véhicule automobile des rayons lumineux réfléchis ; – associer à chaque cellule du photodétecteur, qui reçoit un rayon lumineux réfléchi, une valeur représentative d’une grandeur relative au rayon lumineux réfléchi. Ce procédé comporte en outre les étapes suivantes : - une étape de détermination d’un premier descripteur comportant un premier ensemble de signatures d’environnement pour une sélection de cellules du photodétecteur, ce premier descripteur correspondant à une première séquence de réception de rayons lumineux réfléchis ; - une étape de détermination d’un deuxième descripteur comportant un deuxième ensemble de signatures d’environnement pour une sélection de cellules du photodétecteur, ce deuxième descripteur correspondant à une deuxième séquence de réception de rayons lumineux réfléchis ; - une étape d’identification des signatures d’environnement qui sont correspondantes dans le premier descripteur et le deuxième descripteur ; une signature d’environnement d’une cellule particulière du photodétecteur étant définie comme un ensemble d’indicateurs d’éloignement associés chacun à une cellule d’un motif prédéterminé de cellules d’environnement de ladite cellule particulière, chacun desdits indicateurs d’éloignement étant adapté à prendre une valeur représentative de l’un des quatre états suivants : – la cellule considérée est associée à une distance d’éloignement qui est en dehors d’une première plage prédéterminée de distances relative à la distance d’éloignement qui est associée à ladite cellule particulière ; – la cellule considérée est associée à une distance d’éloignement qui est située dans une portion inférieure de ladite première plage prédéterminée de distances ; – la cellule considérée est associée à une distance d’éloignement qui est située dans une portion supérieure de ladite première plage prédéterminée de distances ; – la cellule considérée est associée à une distance d’éloignement qui est sensiblement égale à la distance d’éloignement qui est associée à ladite cellule particulière, à un facteur prédéterminé près. Le terme « descripteur » englobe ici un descripteur unique ou une liste de descripteurs. Un tel procédé de mise en œuvre d’un dispositif LIDAR se base sur des opérations simples qui ne nécessitent que très peu de ressources en calcul. De plus, ce procédé peut être mis en œuvre avec des dispositifs LIDAR munis de photodétecteurs de faible résolution tout en garantissant une sécurité de détection maximale des objets de l’environnement du véhicule et de leur mise en correspondance en vue d’identifier le mouvement de ces objets. L’invention va à l’encontre de la tendance à l’augmentation de la résolution des photodétecteurs et des ressources en calcul, rencontrée dans l’art antérieur, en permettant une amélioration de la détection en performance et en sécurité tout en réduisant les besoins en résolution du photodétecteur ainsi qu’en puissance de calcul. L’invention ne se base en effet pas sur des opérations complexes d’identification des « points clés » dans les séquences captées par le photodétecteur, mais plutôt sur une caractérisation générale de ces différentes séquences grâce aux ensembles de signatures d’environnement. Le caractère simple et unique des signatures d’environnement constituant l’ensemble de signatures réduit considérablement les ressources nécessaires pour le calcul de l’étape de mise en correspondance. L’invention permet ainsi la mise en œuvre de dispositifs LIDAR simples et robustes, munis de photodétecteurs à faible résolution. Ces dispositifs LIDAR sont ainsi conformes aux standards automobiles de production à faible cout et niveau de fiabilité élevé, ce qui n’était pas le cas des dispositifs LIDAR de l’art antérieur dont l’encombrement, le cout et le niveau de fiabilité n’étaient pas compatibles avec les standards de la production automobile. Le procédé selon l’invention est particulièrement performant dans la détection d’objets d’une séquence à l’autre, même lorsque ces objets ont une surface uniforme, et/ou que ces objets sont mouvants (en approche ou en éloignement) par rapport au dispositif de détection. Le procédé détecte donc aussi bien les contours des objets que le corps de ces objets uniformes, même en mouvement. Autrement dit, le procédé selon l’invention permet de détecter plus d’objets que les procédés de l’art antérieur, avec moins de ressources en matériel optique et en capacité de calcul. Le procédé selon l’invention peut comporter les caractéristiques additionnelles suivantes, seules ou en combinaison : – lors de l’étape de détermination du premier descripteur, la sélection de cellules comporte uniquement des cellules qui sont associées à une distance d’éloignement ; et lors de l’étape de détermination du deuxième descripteur, la sélection de cellules comporte uniquement des cellules qui sont associées à une distance d’éloignement ; – le premier descripteur et le deuxième descripteur sont chacun déterminés par les opérations suivantes, exécutée séquentiellement pour chaque cellule particulière de la sélection de cellules : une première opération de détermination de la signature d’environnement de la cellule particulière ; une opération d’ajout de cette signature d’environnement de la cellule particulière à l’ensemble de signatures d’environnement, si l’ensemble de signatures d’environnement ne comporte aucune signature d’environnement identique à cette signature d’environnement de la cellule particulière ; une opération d’ajout, à l’ensemble de signatures d’environnement, de cette signature d’environnement de la cellule particulière, cette signature d’environnement étant associée à un élément distinctif, si l’ensemble de signatures d’environnement comporte déjà une signature d’environnement identique à cette signature d’environnement de la cellule particulière ; – ledit élément distinctif est une valeur d’intensité lumineuse relative à la cellule particulière ; – le motif prédéterminé de cellules d’environnement, mis en œuvre pour déterminer la signature d’environnement d’une cellule particulière, est composé d’un nombre prédéterminé de cellules encadrant cette cellule particulière selon un motif prédéterminé d’agencement relatif des cellules d’environnement par rapport à la cellule particulière ; – l’ensemble d’indicateurs, mis en œuvre pour déterminer la signature d’environnement d’une cellule particulière, est constitué d’un ensemble de nombres binaires attribués chacun à une cellule du motif prédéterminé de cellules d’environnement ; – chacun desdits nombres binaires comporte 2 bits codant les quatre valeurs représentatives desdits indicateurs ; – les nombres binaires sont attribués à chaque cellule du motif prédéterminé de cellules d’environnement de la cellule particulière, de la manière suivante : - attribuer un premier nombre binaire à la cellule d’environnement si cette dernière est associée à une distance d’éloignement qui est en dehors de ladite première plage prédéterminée ; - attribuer un deuxième nombre binaire à la cellule d’environnement si cette dernière est associée à une distance d’éloignement qui est située dans la portion inférieure de ladite première plage prédéterminée ; - attribuer un troisième nombre binaire à la cellule d’environnement si cette dernière est associée à une distance d’éloignement qui est située dans la portion supérieure de ladite première plage prédéterminée ; - attribuer un quatrième nombre binaire à la cellule d’environnement si cette dernière est associée à une distance d’éloignement qui est sensiblement égale, au facteur prédéterminé près, à la distance d’éloignement qui est associée à ladite cellule particulière ; – ladite valeur prédéterminée est pondérée, pour chaque cellule d’environnement, par la distance séparant cette cellule d’environnement de la cellule particulière ; – ladite plage prédéterminée de distances et le facteur prédéterminé présentent des valeurs, pour chaque cellule d’environnement, dépendantes de l’emplacement de la cellule particulière sur le capteur ; – les signatures d’environnements, associées chacune à une cellule du motif prédéterminé de cellules d’environnement, sont agencées chacune en un mot composé des nombres binaires disposés selon un ordre prédéterminé relatif au motif prédéterminé de cellules d’environnement ; – lors de l’étape d’associer à chaque cellule du photodétecteur, qui reçoit un rayon lumineux réfléchi, une valeur représentative d’une grandeur relative au rayon lumineux réfléchi, la valeur représentative est une distance d’éloignement, la distance d’éloignement étant définie comme une valeur représentative de la distance entre la cellule et un objet renvoyant ledit rayon lumineux réfléchi ; – le procédé comporte une étape de mise en correspondance dans laquelle chaque signature d’environnement du premier descripteur est comparée à chaque signature d’environnement du deuxième descripteur ; – lors de l’étape de mise en correspondance, une valeur de dissemblance est déterminée pour chaque couple de signatures d’environnement, les couples de signatures d’environnement considérées comme correspondantes étant celle dont la valeur de dissemblance est la plus faible ; – ladite valeur de dissemblance est déterminée comme suit : – une valeur maximale de dissemblance pour les couples de signatures d’environnement comportant d’une part une signature d’environnement relative à une distance d’éloignement qui est en dehors de ladite première plage prédéterminée et comportant d’autre part une signature d’environnement relative à une distance d’éloignement située à l’intérieur de cette première plage prédéterminée ; – une valeur moyenne de dissemblance pour les couples de signatures d’environnement comportant d’une part une signature d’environnement relative à une distance d’éloignement qui est située dans la portion inférieure de la première plage prédéterminée et comportant d’autre part une signature d’environnement relative à une distance d’éloignement qui est située dans la portion supérieure de la première plage prédéterminée ; – une valeur minimale de dissemblance pour les couples de signatures d’environnement comportant d’une part une signature d’environnement relative à une distance d’éloignement qui est située dans la portion inférieure ou dans la portion supérieure de la première plage prédéterminée, et comportant d’autre part une signature d’environnement relative à une distance qui est sensiblement égale à la distance d’éloignement qui est associée à ladite cellule particulière, au facteur prédéterminé près. PRÉSENTATION DES FIGURES D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description non limitative qui suit, en référence aux dessins annexés dans lesquels : : La illustre les étapes du procédé selon l’invention ; – : La illustre les étapes de génération d’un descripteur au sein du procédé de la ; – : La représente schématiquement une portion d’un photodétecteur du dispositif LIDAR mis en œuvre par le procédé selon l’invention ; – : La illustre la première plage prédéterminée de distances mise en œuvre par le procédé selon l’invention ; – : La illustre la génération d’une signature d’environnement selon l’invention ; – : La représente schématiquement une signature d’environnement selon l’invention ; – : La est similaire à la pour une première variante ; – : La est similaire à la pour une deuxième variante. Procédé de mise en œuvre d’un dispositif de détection et télémétrie par la lumière LIDAR dans un véhicule automobile, comportant les étapes suivantes : - émettre des rayons lumineux incidents du véhicule automobile vers son environnement extérieur ; - recevoir en retour sur un photodétecteur (2, 3) du véhicule automobile des rayons lumineux réfléchis ; - associer à chaque cellule du photodétecteur, qui reçoit un rayon lumineux réfléchi, une valeur représentative d’une grandeur relative au rayon lumineux réfléchi ; ce procédé étant caractérisé en ce qu’il comporte en outre les étapes suivantes : - une étape (D1) de détermination d’un premier descripteur comportant un premier ensemble de signatures d’environnement (6) pour une sélection de cellules du photodétecteur, ce premier descripteur correspondant à une première séquence (S1) de réception de rayons lumineux réfléchis ; - une étape (D2) de détermination d’un deuxième descripteur comportant un deuxième ensemble de signatures d’environnement (6) pour une sélection de cellules du photodétecteur, ce deuxième descripteur correspondant à une deuxième séquence (S2) de réception de rayons lumineux réfléchis ; - une étape d’identification (C) des signatures d’environnement (6) qui sont correspondantes dans le premier descripteur et le deuxième descripteur ; une signature d’environnement (6) d’une cellule particulière (C 0 ) du photodétecteur étant définie comme un ensemble d’indicateurs d’éloignement associés chacun à une cellule (C 1 ) d’un motif prédéterminé de cellules d’environnement de ladite cellule particulière (C 0 ), chacun desdits indicateurs d’éloignement étant adapté à prendre une valeur représentative de l’un des quatre états suivants : – la cellule considérée (C 1 ) est associée à une distance d’éloignement qui est en dehors d’une première plage prédéterminée de distances relative à la distance d’éloignement qui est associée à ladite cellule particulière (C 0 ) ; – la cellule considérée (C 1 ) est associée à une distance d’éloignement qui est située dans une portion inférieure de ladite première plage prédéterminée de distances ; – la cellule considérée (C 1 ) est associée à une distance d’éloignement qui est située dans une portion supérieure de ladite première plage prédéterminée de distances ; – la cellule considérée (C 1 ) est associée à une distance d’éloignement qui est sensiblement égale à la distance d’éloignement qui est associée à ladite cellule particulière (C 0 ), à un facteur prédéterminé près. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que : lors de l’étape de détermination du premier descripteur, la sélection de cellules comporte uniquement des cellules qui sont associées à une distance d’éloignement ; et lors de l’étape de détermination du deuxième descripteur, la sélection de cellules comporte uniquement des cellules qui sont associées à une distance d’éloignement. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier descripteur et le deuxième descripteur sont chacun déterminés par les opérations suivantes, exécutée séquentiellement pour chaque cellule particulière (C 0 ) de la sélection de cellules : - une première opération de détermination de la signature d’environnement (6) de la cellule particulière (C 0 ) ; - une opération d’ajout de cette signature d’environnement (6) de la cellule particulière (C 0 ) à l’ensemble de signatures d’environnement, si l’ensemble de signatures d’environnement ne comporte aucune signature d’environnement (6) identique à cette signature d’environnement de la cellule particulière (C 0 ) ; - une opération d’ajout, à l’ensemble de signatures d’environnement, de cette signature d’environnement (6) de la cellule particulière (C 0 ), cette signature d’environnement étant associée à un élément distinctif, si l’ensemble de signatures d’environnement comporte déjà une signature d’environnement (6) identique à cette signature d’environnement de la cellule particulière (C 0 ). Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit élément distinctif est une valeur d’intensité lumineuse relative à la cellule particulière (C 0 ). Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le motif prédéterminé de cellules d’environnement (C 1 ), mis en œuvre pour déterminer la signature d’environnement (6) d’une cellule particulière (C 0 ), est composé d’un nombre prédéterminé de cellules (C 1 ) encadrant cette cellule particulière (C 0 ) selon un motif prédéterminé d’agencement relatif des cellules d’environnement (C 1 ) par rapport à la cellule particulière (C 0 ). Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’ensemble d’indicateurs, mis en œuvre pour déterminer la signature d’environnement (6) d’une cellule particulière (C 0 ), est constitué d’un ensemble de nombres binaires attribués chacun à une cellule (C 1 ) du motif prédéterminé de cellules d’environnement. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que chacun desdits nombres binaires comporte 2 bits codant les quatre valeurs représentatives desdits indicateurs. Procédé selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que les nombres binaires sont attribués à chaque cellule (C 1 ) du motif prédéterminé de cellules d’environnement de la cellule particulière (C 0 ), de la manière suivante : - attribuer un premier nombre binaire à la cellule d’environnement (C 1 ) si cette dernière est associée à une distance d’éloignement (D2) qui est en dehors de ladite première plage prédéterminée ; - attribuer un deuxième nombre binaire à la cellule d’environnement (C 1 ) si cette dernière est associée à une distance d’éloignement (D2) qui est située dans la portion inférieure de ladite première plage prédéterminée ; - attribuer un troisième nombre binaire à la cellule d’environnement (C 1 ) si cette dernière est associée à une distance d’éloignement (D2) qui est située dans la portion supérieure de ladite première plage prédéterminée ; - attribuer un quatrième nombre binaire à la cellule d’environnement (C 1 ) si cette dernière est associée à une distance d’éloignement (D2) qui est sensiblement égale, au facteur prédéterminé près, à la distance d’éloignement (D1) qui est associée à ladite cellule particulière (C 0 ). Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite valeur prédéterminée est pondérée, pour chaque cellule d’environnement (C 1 ), par la distance (D3) séparant cette cellule d’environnement (D1) de la cellule particulière (C 0 ). Procédé selon l’une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que ladite plage prédéterminée de distances et le facteur prédéterminé présentent des valeurs, pour chaque cellule d’environnement (C 1 ), dépendantes de l’emplacement de la cellule particulière (C 0 ) sur le capteur. Procédé selon l’une des revendications 6 à 10, caractérisé en ce que les signatures d’environnements, associées chacune à une cellule (C 1 ) du motif prédéterminé de cellules d’environnement, sont agencées chacune en un mot (6) composé des nombres binaires disposés selon un ordre prédéterminé relatif au motif prédéterminé de cellules d’environnement. Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, lors de l’étape d’associer à chaque cellule du photodétecteur, qui reçoit un rayon lumineux réfléchi, une valeur représentative d’une grandeur relative au rayon lumineux réfléchi, la valeur représentative est une distance d’éloignement, la distance d’éloignement étant définie comme une valeur représentative de la distance entre la cellule et un objet renvoyant ledit rayon lumineux réfléchi. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte une étape de mise en correspondance dans laquelle chaque signature d’environnement du premier descripteur est comparée à chaque signature d’environnement du deuxième descripteur. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que, lors de l’étape de mise en correspondance, une valeur de dissemblance est déterminée pour chaque couple de signatures d’environnement, les couples de signatures d’environnement considérées comme correspondantes étant celle dont la valeur de dissemblance est la plus faible. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que ladite valeur de dissemblance est déterminée comme suit : – une valeur maximale de dissemblance pour les couples de signatures d’environnement comportant d’une part une signature d’environnement relative à une distance d’éloignement qui est en dehors de ladite première plage prédéterminée et comportant d’autre part une signature d’environnement relative à une distance d’éloignement située à l’intérieur de cette première plage prédéterminée ; – une valeur moyenne de dissemblance pour les couples de signatures d’environnement comportant d’une part une signature d’environnement relative à une distance d’éloignement qui est située dans la portion inférieure de la première plage prédéterminée et comportant d’autre part une signature d’environnement relative à une distance d’éloignement qui est située dans la portion supérieure de la première plage prédéterminée ; – une valeur minimale de dissemblance pour les couples de signatures d’environnement comportant d’une part une signature d’environnement relative à une distance d’éloignement qui est située dans la portion inférieure ou dans la portion supérieure de la première plage prédéterminée, et comportant d’autre part une signature d’environnement relative à une distance qui est sensiblement égale à la distance d’éloignement qui est associée à ladite cellule particulière (C 0 ), au facteur prédéterminé près.