Brevet FR3131420A1 — publié le 20230630

L’invention concerne un dispositif de détection (100) configuré pour détecter dans une image 2D d'une première scène, acquise par un premier module d'imagerie (112), un ensemble de pixels représentant une barrière (200) d'un passage à niveau (40), et pour synthétiser une image 2D virtuelle à partir d'un ensemble de points d'un nuage de points 3D d'une seconde scène acquise par le second module d'imagerie (112), les première et seconde scènes comprenant la barrière (200), l'image 2D virtuelle comprenant un agencement 2D de pixels et étant synthétisée selon une première pluralité de paramètres d'acquisition de manière à ce qu'une pluralité de pixels de l'image 2D virtuelle corresponde à l'ensemble de pixels de l'image 2D représentant la barrière (200), l'image 2D étant fusionnée avec l'image 2D virtuelle pour fournir une image 2D améliorée à partir de laquelle les paramètres de la barrière (200) sont déterminés. (Figure 2) DISPOSITIF ET PROCÉDÉ DE DÉTECTION D'UNE BARRIÈRE DE PASSAGE À NIVEAU L'invention concerne de manière générale des systèmes de surveillance et en particulier un dispositif et un procédé de détection de l'état d'une barrière de passage à niveau. CONTEXTE DE L'INVENTION Le déploiement de réseaux ferroviaires a connu une croissance rapide au cours des deux dernières décennies, notamment dans les pays connaissant un progrès social et/ou économique important. Afin d'assurer la coexistence entre un réseau ferroviaire et d'autres types de réseaux de transport, par exemple le réseau routier, des passages à niveau sont déployés à grande échelle. Un passage à niveau permet à une ligne ferroviaire d'un réseau ferroviaire de franchir une route ou un trajet appartenant à un autre réseau de transport. L'utilisation d'un passage à niveau pour assurer cette coexistence est rentable par rapport à d'autres solutions consistant, par exemple, à construire un viaduc ou un tunnel. Afin d'assurer un certain niveau de sécurité lors du franchissement d'un passage à niveau, celui-ci est généralement équipé de multiples barrières rotatives configurées pour contrôler l'accès au passage à niveau de véhicules de l'un des réseaux de transport concernés. À titre d'exemple, les barrières d'un passage à niveau peuvent être utilisées pour empêcher des véhicules d'un réseau routier d'accéder au passage à niveau lorsqu'une unité de commande détecte l'approche d'un véhicule ferroviaire circulant sur les voies du réseau ferroviaire. Cependant, un défaut de fonctionnement peut se produire dans un passage à niveau, par exemple lorsque les barrières du passage à niveau sont endommagées et/ou lorsque l'unité de commande commandant le mouvement de rotation des barrières est défaillante. Il existe donc un besoin de surveillance permanente des barrières d'un passage à niveau. Une solution connue pour permettre une surveillance permanente d'un passage à niveau consiste à déployer une ou plusieurs caméras fournissant des images dans la partie visible du spectre de longueurs d'onde. Cependant, les performances d'une telle solution dépendent étroitement des conditions d'éclairage et l'intégrité de la surveillance (niveau de sécurité) ne peut être garantie. À titre d'exemple, une obscurité totale pendant la nuit pourrait empêcher les caméras déployées de fournir des images utilisables du passage à niveau, ce qui rendrait impossible la surveillance du passage à niveau. Pour surmonter ces limitations, il est connu d'équiper le passage à niveau de sources lumineuses afin de fournir l'éclairage nécessaire pour prendre des images utilisables dans la partie visible du spectre de longueurs d'onde. Le déploiement de sources lumineuses entraîne cependant des coûts supplémentaires liés à la consommation d'énergie et aux travaux de maintenance, et la vérification de l'intégrité de la surveillance (niveau de sécurité) ne peut pas non plus être assurée. Une autre solution connue pour surveiller un passage à niveau repose sur des systèmes mécaniques permettant de vérifier l'état des barrières du passage à niveau. De tels systèmes mécaniques comprennent, par exemple et sans s'y limiter, des inclinomètres fixés sur la barrière et/ou des codeurs fixés sur l'axe de la barrière du passage à niveau. Cependant, cette solution n'est pas compatible avec la détection de l'état d'intégrité (caractère complet) de la barrière. Il existe donc un besoin d'un dispositif amélioré pour surveiller une barrière de passage à niveau. Pour résoudre ces problèmes et d'autres encore, il est proposé un dispositif de détection destiné à déterminer un ou plusieurs paramètres d'une barrière d'un passage à niveau, comprenant : une unité d'imagerie, l'unité d'imagerie comprenant un premier module d'imagerie configuré pour acquérir des images bidimensionnelles (2D) d'une première scène selon une première pluralité de paramètres d'acquisition, le premier module d'imagerie stockant des paramètres intrinsèques et extrinsèques, chacune des images 2D comprenant un agencement 2D de pixels, l'unité d'imagerie comprenant en outre un second module d'imagerie configuré pour acquérir un nuage de points tridimensionnel (3D) d'une seconde scène selon une seconde pluralité de paramètres d'acquisition, les première et seconde scènes comprenant la barrière du passage à niveau ; une base de données configurée pour stocker une position de la barrière du passage à niveau dans un système de coordonnées utilisé donné ; une unité de traitement configurée pour : recevoir une image 2D et un nuage de points 3D acquis simultanément par les premier et second modules d'imagerie, respectivement ; détecter dans l'image 2D un ensemble de pixels représentant la barrière du passage à niveau ; synthétiser une image 2D virtuelle à partir d'un ensemble de points du nuage de points 3D en utilisant les paramètres intrinsèques et extrinsèques du premier module d'imagerie, l'image 2D virtuelle comprenant un agencement 2D de pixels et étant synthétisée selon la première pluralité de paramètres d'acquisition de manière à ce qu'une pluralité de pixels de l'image 2D virtuelle corresponde à l'ensemble de pixels de l'image 2D représentant la barrière du passage à niveau ; fusionner l'image 2D avec l'image 2D virtuelle, cela fournissant une image 2D améliorée ; déterminer un ou plusieurs paramètres de la barrière du passage à niveau à partir de l'image 2D améliorée. Dans un mode de réalisation, la base de données peut en outre être configurée pour stocker des coordonnées d'une enveloppe de mouvement 3D de la barrière à l'intérieur de laquelle la barrière du passage à niveau se déplace, l'unité de traitement étant configurée pour synthétiser l'image 2D virtuelle à partir de l'ensemble de points du nuage de points 3D qui sont situés à l'intérieur de l'enveloppe de mouvement de barrière 3D. Dans certains modes de réalisation, l'unité de traitement peut être configurée pour synthétiser l'image 2D virtuelle à partir de l'ensemble du nuage de points 3D, la synthèse de l'image 2D virtuelle comprenant : une projection de l'ensemble du nuage de points 3D sur un plan 2D représentant un plan focal du premier module d'imagerie ; une suppression, parmi les points projetés, d'un ou plusieurs points représentant des objets occultés par rapport au premier module d'imagerie ; une interpolation des points projetés restants pour synthétiser l'image 2D virtuelle, chaque pixel de l'image 2D virtuelle correspondant à un pixel de l'image 2D. Dans un mode de réalisation, l'unité de traitement peut en outre être configurée pour : synthétiser un nuage de points 3D virtuel à partir de l'image 2D acquise par le premier module d'imagerie, le nuage de points 3D virtuel étant synthétisé selon la seconde pluralité de paramètres d'acquisition ; fusionner le nuage de points 3D avec le nuage de points 3D virtuel, pour ainsi obtenir un nuage de points 3D amélioré ; déterminer un ou plusieurs paramètres de la barrière du passage à niveau à partir du nuage de points 3D amélioré. Dans un mode de réalisation, le premier module d'imagerie peut être configuré pour acquérir les images 2D dans la partie visible du spectre électromagnétique. Dans certains modes de réalisation, une couleur peut être affectée à chaque point du nuage de points 3D en fonction d'une ou plusieurs valeurs affectées. Le ou les paramètres de la barrière du passage à niveau peuvent comprendre un paramètre de position de barrière, l'unité de traitement étant configurée pour déterminer le paramètre de position de barrière en mesurant un angle entre une position actuelle de la barrière et une position de référence de la barrière. Dans certains modes de réalisation, le ou les paramètres de la barrière du passage à niveau peuvent en outre comprendre un paramètre de mouvement de la barrière, l'unité de traitement étant configurée pour déterminer les paramètres de mouvement de la barrière en comparant la position actuelle de la barrière à au moins une position précédente de la barrière en fonction du temps. Le ou les paramètres de la barrière du passage à niveau peuvent en outre comprendre un paramètre d'intégrité, l'unité de traitement étant configurée pour déterminer les paramètres d'intégrité en comparant une longueur de la barrière telle que mesurée à l'intérieur de l'enveloppe de mouvement 3D de la barrière à une longueur de la barrière telle que mesurée sans tenir compte de l'enveloppe de mouvement 3D de la barrière. L'unité de traitement peut être configurée pour détecter dans l'image 2D l'ensemble de pixels représentant la barrière du passage à niveau en appliquant un algorithme d'apprentissage automatique sur les pixels de l'image 2D. Il est également proposé un procédé destiné à déterminer un ou plusieurs paramètres d'une barrière d'un passage à niveau, le procédé comprenant les étapes suivantes : l'acquisition d'images bidimensionnelles (2D) d'une première scène selon une première pluralité de paramètres d'acquisition, chacune des images 2D comprenant un agencement 2D de pixels, ladite étape d'acquisition d'images 2D comprenant en outre le stockage de paramètres intrinsèques et extrinsèques, et l'acquisition d'un nuage de points tridimensionnel (3D) d'une seconde scène selon une seconde pluralité de paramètres d'acquisition, les première et seconde scènes comprenant la barrière du passage à niveau ; le stockage d'une position de la barrière du passage à niveau dans un système de coordonnées utilisé donné ; la détection dans l'image 2D d'un ensemble de pixels représentant la barrière du passage à niveau ; la synthèse d'une image 2D virtuelle à partir d'un ensemble de points du nuage de points 3D en utilisant lesdits paramètres intrinsèques et extrinsèques, l'image 2D virtuelle comprenant un agencement 2D de pixels et étant synthétisée selon la première pluralité de paramètres d'acquisition de manière à ce qu'une pluralité de pixels de l'image 2D virtuelle corresponde à l'ensemble de pixels de l'image 2D représentant la barrière du passage à niveau ; le fusionnement de l'image 2D avec l'image 2D virtuelle, cela fournissant une image 2D améliorée ; et la détermination d'un ou plusieurs paramètres de la barrière du passage à niveau à partir de l'image 2D améliorée. Les dessins annexés, qui font partie intégrante du présent fascicule, illustrent divers modes de réalisation de l'invention et, conjointement avec la description générale de l'invention présentée ci-dessus et la description détaillée des modes de réalisation présentée ci-après, servent à expliquer les modes de réalisation de l'invention. représente un système de surveillance déployé dans un passage à niveau, selon certains modes de réalisation de l'invention ; illustre schématiquement la structure d'un dispositif de détection déployé dans ou à proximité d'un passage à niveau, selon certains modes de réalisation de l'invention ; et est un organigramme illustrant un procédé de détermination d'un ou plusieurs paramètres d'une barrière d'un passage à niveau, conformément à un mode de réalisation de l'invention. Dispositif de détection (100) destiné à déterminer un ou plusieurs paramètres d'une barrière (200) d'un passage à niveau (40), comprenant : une unité d'imagerie (110), l'unité d'imagerie (110) comprenant un premier module d'imagerie (111) configuré pour acquérir des images bidimensionnelles (2D) d'une première scène selon une première pluralité de paramètres d'acquisition, le premier module d'imagerie (111) stockant des paramètres intrinsèques et extrinsèques, chacune des images 2D comprenant un agencement 2D de pixels, l'unité d'imagerie (110) comprenant en outre un second module d'imagerie (112) configuré pour acquérir un nuage de points tridimensionnel (3D) d'une seconde scène selon une seconde pluralité de paramètres d'acquisition, les première et seconde scènes comprenant la barrière (200) du passage à niveau (40) ; une base de données (130) configurée pour stocker une position de la barrière (200) du passage à niveau (40) dans un système de coordonnées utilisé donné ; une unité de traitement (120) configurée pour : recevoir une image 2D et un nuage de points 3D acquis simultanément par les premier et second modules d'imagerie (112), respectivement ; détecter dans l'image 2D un ensemble de pixels représentant la barrière (200) du passage à niveau (40) ; synthétiser une image 2D virtuelle à partir d'un ensemble de points du nuage de points 3D en utilisant les paramètres intrinsèques et extrinsèques du premier module d'imagerie (111), l'image 2D virtuelle comprenant un agencement 2D de pixels et étant synthétisée selon la première pluralité de paramètres d'acquisition de manière à ce qu'une pluralité de pixels de l'image 2D virtuelle corresponde à l'ensemble de pixels de l'image 2D représentant la barrière (200) du passage à niveau (40) ; fusionner l'image 2D avec l'image 2D virtuelle, cela fournissant une image 2D améliorée ; déterminer un ou plusieurs paramètres de la barrière (200) du passage à niveau (40) à partir de l'image 2D améliorée. Dispositif de détection (100) selon la revendication 1, dans lequel la base de données (130) est en outre configurée pour stocker des coordonnées d'une enveloppe de mouvement 3D de la barrière (200) à l'intérieur de laquelle la barrière (200) du passage à niveau (40) se déplace, l'unité de traitement (120) étant configurée pour synthétiser l'image 2D virtuelle à partir de l'ensemble de points du nuage de points 3D qui sont situés à l'intérieur de l'enveloppe de mouvement 3D de la barrière (200). Dispositif de détection (100) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'unité de traitement (120) est configurée pour synthétiser l'image 2D virtuelle à partir de l'ensemble du nuage de points 3D, la synthèse de l'image 2D virtuelle comprenant : une projection de l'ensemble du nuage de points 3D sur un plan 2D représentant un plan focal du premier module d'imagerie (111) ; une suppression, parmi les points projetés, d'un ou plusieurs points représentant des objets occultés par rapport au premier module d'imagerie (111) ; une interpolation des points projetés restants pour synthétiser l'image 2D virtuelle, chaque pixel de l'image 2D virtuelle correspondant à un pixel de l'image 2D. Dispositif de détection (100) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'unité de traitement (120) est en outre configurée pour : synthétiser un nuage de points 3D virtuel à partir de l'image 2D acquise par le premier module d'imagerie (111), le nuage de points 3D virtuel étant synthétisé selon la seconde pluralité de paramètres d'acquisition ; fusionner le nuage de points 3D avec le nuage de points 3D virtuel, pour ainsi obtenir un nuage de points 3D amélioré ; déterminer un ou plusieurs paramètres de la barrière (200) du passage à niveau (40) à partir du nuage de points 3D amélioré. Dispositif de détection (100) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le premier module d'imagerie (111) est configuré pour acquérir les images 2D dans la partie visible du spectre électromagnétique. Dispositif de détection (100) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel une couleur est affectée à chaque point du nuage de points 3D en fonction d'une ou plusieurs valeurs affectées. Dispositif de détection (100) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le ou les paramètres de la barrière (200) du passage à niveau (40) comprennent un paramètre de position de la barrière (200), l'unité de traitement (120) étant configurée pour déterminer le paramètre de position de la barrière (200) en mesurant un angle entre une position actuelle de la barrière (200) et une position de référence de la barrière. Dispositif de détection (100) selon la revendication 7, dans lequel le ou les paramètres de la barrière (200) du passage à niveau (40) comprennent en outre un paramètre de mouvement de la barrière (200), l'unité de traitement (120) étant configurée pour déterminer les paramètres de mouvement de la barrière (200) en comparant la position actuelle de la barrière (200) à au moins une position précédente de la barrière (200) en fonction du temps. Dispositif de détection (100) selon les revendications 2 et 7, dans lequel le ou les paramètres de la barrière (200) du passage à niveau (40) comprennent en outre un paramètre d'intégrité, l'unité de traitement (120) étant configurée pour déterminer les paramètres d'intégrité en comparant une longueur de la barrière (200) telle que mesurée à l'intérieur de l'enveloppe de mouvement 3D de la barrière (200) à une longueur de la barrière (200) telle que mesurée sans tenir compte de l'enveloppe de mouvement 3D de la barrière (200). Dispositif de détection (100) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'unité de traitement (120) est configurée pour détecter dans l'image 2D l'ensemble de pixels représentant la barrière (200) du passage à niveau (40) en appliquant un algorithme d'apprentissage automatique aux pixels de l'image 2D. Procédé destiné à déterminer un ou plusieurs paramètres d'une barrière (200) d'un passage à niveau (40), le procédé comprenant les étapes suivantes : l'acquisition (301) d'images bidimensionnelles (2D) d'une première scène selon une première pluralité de paramètres d'acquisition, chacune des images 2D comprenant un agencement 2D de pixels, ladite étape d'acquisition d'images 2D comprenant en outre le stockage de paramètres intrinsèques et extrinsèques, et l'acquisition d'un nuage de points tridimensionnel (3D) d'une seconde scène selon une seconde pluralité de paramètres d'acquisition, les première et seconde scènes comprenant la barrière (200) du passage à niveau (40) ; le stockage d'une position de la barrière (200) du passage à niveau (40) dans un système de coordonnées utilisé donné ; la détection (302) dans l'image 2D d'un ensemble de pixels représentant la barrière (200) du passage à niveau (40) ; la synthèse (303) d'une image 2D virtuelle à partir d'un ensemble de points du nuage de points 3D en utilisant lesdits paramètres intrinsèques et extrinsèques, l'image 2D virtuelle comprenant un agencement 2D de pixels et étant synthétisée selon la première pluralité de paramètres d'acquisition de manière à ce qu'une pluralité de pixels de l'image 2D virtuelle corresponde à l'ensemble de pixels de l'image 2D représentant la barrière (200) du passage à niveau (40) ; le fusionnement (304) de l'image 2D avec l'image 2D virtuelle, cela fournissant une image 2D améliorée ; et la détermination (305) d'un ou plusieurs paramètres de la barrière (200) du passage à niveau (40) à partir de l'image 2D améliorée.