FR2771500A1 - Procede et dispositif d'aide au creneau - Google Patents

Abstract

Procédé de recherche d'emplacements libres pour le rangement d'un objet, notamment pour le parcage de véhicules. L'objet est équipé d'un odomètre, d'une caméra dont le champ est dirigé vers un emplacement souhaité de rangement et les obstacles susceptibles de s'y trouver, et de moyens de traitement des informations en provenance de l'odomètre et de la caméra. On détecte une limite d'un premier obstacle par variation de contraste, puis on mesure la distance entre la caméra et l'emplacement suivant le premier obstacle afin de déterminer si l'emplacement est libre ou non, on calcule enfin la distance parcourue par l'objet jusqu'à la détection d'un second obstacle afin de déterminer la longueur de l'emplacement libre.

Description

Procédé et dispositif d'aide au créneau.

La présente invention concerne le domaine de la détection et de la mesure d'un emplacement libre pour le rangement d'un objet, par exemple d'un véhicule automobile.

Pour qu'un véhicule puisse se garer, par exemple entre deux autres véhicules, deux conditions doivent être réunies : l'emplacement doit être libre, c'est-à-dire qu'aucun autre véhicule ou obstacle ne doit être présent sur la largeur nécessitée par le rangement de l'objet, et la longueur de l'emplacement libre doit être suffisante pour le rangement de l'objet en tenant compte, dans le cas d'un véhicule, de l'espace nécessaire pour la manoeuvre de ce dernier.

On connaît par le brevet français n" 94 15 754 (RENAULT) un dispositif de détection et de mesure d'emplacements libres pour créneaux de stationnement comprenant un capteur de proximité permettant de connaître l'absence ou la présence d'un véhicule à côté du véhicule équipé dudit dispositif, un odomètre permettant de mesurer la distance parcourue par le véhicule équipé et un interface homme-machine permettant au conducteur du véhicule qui cherche un emplacement libre de savoir si son véhicule entre ou non dans l'espace détecté et éventuellement le niveau de difficulté de la manoeuvre.

Dans l'art antérieur, le ou les capteurs utilisés sont des télémètres infrarouges ou à ultrasons. Ils émettent un signal en direction des véhicules stationnés et analysent le signal renvoyé. Une carte électronique mesure la durée écoulée entre l'instant d'émission du signal et l'instant de réception du signal réfléchi et en déduit la distance. La distance entre le capteur et l'obstacle peut également être calculée par triangulation.

Ces capteurs sont positionnés de façon à détecter le flanc des véhicules déjà stationnés. Le capteur suit le profil du premier véhicule jusqu'au bout de son pare-chocs, puis détecte une absence de véhicule le long de l'emplacement vide, et enfin détecte à nouveau le pare-chocs du véhicule suivant. L'odomètre associé au système permet de mesurer l'espace libre parcouru entre la détection d'absence de véhicule et la détection de la présence du véhicule suivant. Si l'espace libre est supérieur à une valeur prédéfinie, on en déduit qu'il est suffisant pour se garer. Un affichage est prévu pour indiquer au conducteur la possibilité ou non de se garer et éventuellement la difficulté.

Le principal inconvénient des systèmes existants est que le signal réfléchi reçu par le capteur dépend fortement des caractéristiques géométriques et photométriques de la cible qui le réfléchit. En effet, la cible est généralement constituée par un véhicule, mais peut également être un trottoir, une borne, un véhicule à deux roues ou tout autre objet pouvant se trouver sur la voie publique.

La présente invention a pour objet de remédier aux inconvénients des systèmes précités en proposant un autre procédé de recherche et de détection d'emplacements libres adaptable au rangement de différents types d'objets.

L'invention a également pour objet de proposer un procédé et un dispositif de recherche d'emplacemenst libres dans lequel la détection des obstacles est effectuée par traitement d'images.

Le procédé de détection d'emplacements libres selon l'invention, est destiné au parcage d'un véhicule en créneau de stationnement. Ce véhicule est équipé
- d'une caméra, placée sur un côté latéral du véhicule porteur et dont le champ est dirigé vers l'emplacement souhaité de rangement et vers les obstacles susceptibles de s'y trouver,
- d'un odomètre mesurant son déplacement,
- et de moyens de traitement des informations en provenance de l'odomètre et de la caméra.

Le procédé comprend les étapes suivantes
l'on détecte la présence d'un objet pouvant être un obstacle potentiel, par traitement des images saisies par la caméra, puis
l'on calcule la distance x entre la caméra et cet obstacle potentiel, par analyse du déplacement de cet obstacle dans les images observées, compte tenu du déplacement du véhicule supportant la caméra, puis
l'on décide si l'objet détecté constitue réellement un obstacle ou non au parcage du véhicule par comparaison de la distance x calculée à une valeur dscuii prédéfinie, puis
. l'on mesure la longueur A de l'espace libre séparant les extrémités de deux obstacles ainsi détectés, grâce à l'odomètre, puis
. I'on décide si l'emplacement libre est suffisant pour un parcage par comparaison de la longueur A à une valeur Seuil prédéfinie.

Dans un mode de réalisation de l'invention, le traitement des images issues de la caméra permet de détecter la présence d'un nouvel objet d'une image à l'autre, de suivre son déplacement d'une extrémité à l'autre de la surface sensible de la caméra, et de mesurer ce déplacement entre deux laps de temps prédéfinis.

Le traitement des images issues de la caméra permet de détecter et de suivre une variation de contraste, et/ou de couleur, et/ou de forme d'une image à l'autre, et donc permet de connaître le déplacement d'un objet dans les images observées.

Dans un mode de réalisation de l'invention, le champ (3 et la taille de l'élément sensible a de la caméra étant connus, la distance x est calculée
- en mesurant le déplacement 5 d'un objet détecté entre au moins deux images observées par la caméra, grâce à un traitement d'images,
- en mesurant le déplacement Acam du véhicule équipé de la caméra entre ces mêmes images, grâce à l'odomètre, - et par la relation:

La vitesse v du véhicule supportant la caméra étant connue, la distance x peut également être calculée
- en mesurant le temps t écoulé entre au moins deux images observées par la caméra, grâce à un traitement d'images, - et par la relation:

Dans un mode de réalisation de l'invention, la caméra étant pourvue d'une zone matricielle, l'on affecte une première partie de la zone sensible à la détection des variations de contraste, correspondant aux limites des obstacles, et une seconde partie de la zone sensible à la mesure de la distance x entre la caméra et les objets constituant la file de stationnement ou les espaces libres.

L'invention a également pour objet un dispositif de détection d'emplacements libres pour le parcage d'un véhicule en créneau de stationnement comportant un capteur, un odomètre et une électronique de traitement des informations issues de l'odomètre et du capteur.

Le capteur est une caméra placée sur un côté latéral du véhicule porteur et dont le champ est dirigé vers l'emplacement souhaité de rangement et vers les obstacles susceptibles de s'y trouver.

L'électronique traite les images issues de la caméra, compte tenu des informations données par l'odomètre, de manière à mesurer la distance latérale entre le véhicule équipé et les obstacles potentiels composant la file de stationnement.

Dans un mode de réalisation de l'invention, la caméra est du type matriciel, et une électronique de traitement d'images permet de suivre des variations de contraste, de forme ou de couleur, d'une colonne à l'autre de la matrice, et d'une image à l'autre saisie par la caméra.

Dans un mode de réalisation de l'invention, le capteur d'images n est pas nécessairement matriciel. L'électronique de traitement d'images permet de faire la corrélation entre deux vues quelconques des objets à détecter afin de mesurer le déplacement 8 desdits objets dans les images.

Compte tenu du fait que le déplacement Acam ou la vitesse v du véhicule supportant le capteur est connu, et que le champ 0 et la taille a de l'élément sensible du capteur d'images, et que le temps t entre deux prises de vues sont connus, la distance latérale x entre le véhicule équipé et les obstacles potentiels est donnée par les formules

ou alors

Dans un mode de réalisation de l'invention, la décision de possibilité ou non de parcage se traduit par deux types d'images affichées au conducteur
- un véhicule plus grand que l'emplacement libre mesuré en cas de refus (emplacement trop petit),
- un véhicule dans l'emplacement libre mesuré en cas d'acceptation (emplacement suffisant).

Grâce à l'invention, le rangement d'un objet, notamment le parcage d'une voiture, peut être effectué de façon sûre, la détection des obstacles étant effectuée sans que leurs caractéristiques géométriques ou photométriques n'aient d'influence importante.

La présente invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés, sur lesquels
la figure 1 est une vue schématique d'une caméra;
la figure 2 est un tableau de correspondance entre l'image perçue par la caméra et le contraste visualisé sur la matrice;
la figure 3 est un diagramme de fonctionnement du dispositif selon l'invention;
la figure 4 est une vue schématique de l'affectation des zones de la caméra;
la figure 5 est un diagramme temporel du procédé selon l'invention;
la figure 6 est une vue schématique des étapes du procédé selon l'invention;
la figure 7 est un diagramme fonctionnel du procédé selon l'invention; et
la figure 8 montre l'affichage dont bénéficie le conducteur.

Comme on peut le voir sur la figure 1, la caméra 1 a un angle de vision 0 connu, fixé par l'objectif utilisé et la taille de son élément sensible. Cet angle sera choisi en fonction des performances des moyens de calcul et de traitement du signal et de la précision souhaitée pour les mesures. Cet angle de vision 0 permet de détecter un champ latéral A fonction de la distance par rapport à la caméra. Le champ A occupe la largeur entière de l'élément sensible. L'élément sensible de la caméra est du type matriciel, par exemple CCD.

Ainsi, Al est le champ latéral perçu à la distance xl et A2 est le champ latéral perçu à la distance x2. La relation entre A et x est
A
@@
x =
2* tan #/2 x varie donc proportionnellement à A.

La caméra 1 permet de connaître la distance entre un objet à détecter et la caméra en utilisant au moins deux prises de vue successives de la caméra et le déplacement relatif de la caméra par rapport à l'objet qui est connu grâce à un odomètre solidaire de l'objet supportant la caméra.

On connaît également le temps t écoulé entre deux prises de vue de la caméra. On a donc les relations suivantes entre le déplacement de la caméra et la distance x entre la caméra et l'objet

Acam étant la distance parcourue par la caméra.
tobj étant la distance parcourue par l'objet.

8 étant le déplacement observé sur l'élément sensible de la caméra entre les deux détections d'obstacle.
a étant la largeur totale de l'élément sensible de la caméra. On suppose que la caméra vise perpendiculairement au déplacement de l'objet la supportant.

Ainsi, en connaissant le déplacement relatif de la caméra par rapport aux objets entre deux prises de vue, on peut déduire la distance entre la caméra et l'objet. I1 en découle la relation suivante

Vcani étant la vitesse de déplacement de la caméra, et
Vobj étant la vitesse de déplacement de l'objet.

@@@
Dans la suite, on suppose que l'obstacle détecté est fixe :
Vboj = 0, par exemple la caméra détecte des véhicules déjà stationnés, donc immobiles.

La caméra matricielle, associée à un logiciel de traitement d'images permettant de détecter des variations de contraste, permet donc de mesurer la distance d'un obstacle.

La matrice de la caméra comprend un nombre de colonnes A et un nombre de lignes B. Le logiciel de traitemant d'images permet de détecter et de suivre une variation de contraste ou de couleur d'une colonne à l'autre de la matrice et peut également faire une corrélation entre deux images successives pour calculer un déplacement.

Comme on peut le voir sur la figure 2, la caméra perçoit des images différentes selon la position du véhicule. Sur la première ligne, le véhicule est entièrement dans le champ de la caméra. Toutes les colonnes de la matrice sont occultées par ce véhicule en stationnement. En ligne 2, la caméra commence à percevoir l'espace libre à côté du véhicule en stationnement. Une colonne d'extrémité de la matrice perçoit un espace libre. En ligne 3, la moitié du champ visualisé par la caméra est occupée par une extrémité du véhicule en stationnement, tandis que l'autre moitié est occupée par l'espace libre. La moitié des colonnes de la matrice sont occultées et l'autre moitié est dégagée. En ligne 4, la caméra ne perçoit plus qu'une toute petite partie du véhicule. Seule une colonne d'extrémité de la matrice est occultée, tandis que les autres sont dégagées. En ligne 5, le véhicule est hors du champ de la caméra qui ne perçoit plus que l'espace libre et l'ensemble des colonnes de la matrice est dégagé.

Comme on peut le voir sur la figure 3, la caméra montée sur un véhicule se déplace le long d'une file de véhicules 2 en stationnement. La caméra permet de mesurer la distance x la séparant des objets qu'elle perçoit dans son champ de vision tels que les véhicules en stationnement 2 ou le mur 3. La valeur de la distance x varie selon la présence ou non d'un véhicule ou d'un obstacle le long de la file de stationnement. On définit une valeur de distance-seuil fixe au-delà de laquelle on considère qu'il n'y a pas de véhicule stationné. On peut donc en tirer un signal binaire
Présence qui varie selon que la distance x est supérieure ou inférieure à la distance d5eujlJ On remarque ainsi que la présence du mur 3 situé à une distance supérieure à la distance deuil est repérée par la caméra 1 mais n'influe pas sur le signal Présence qui reste à une valeur nulle. Le calcul de la distance x est effectué de la façon suivante. Le champ latéral A couvert par la caméra à cette distance est A = 2 * x * tan O/2. Le véhicule équipé roulant à vitesse v constante est connu, un obstacle fixe va disparaître complètement du champ de la caméra en un temps t tel que

Le temps t est donné par le logiciel de traitement d'image. C'est le temps que met un contraste détecté en première colonne de la matrice pour arriver à la dernière colonne.

La distance x recherchée vaut donc

Toutefois, il n'est pas indispensable de mesurer le temps de propagation d'un contraste de la première à la dernière colonne de la matrice. Ce temps peut être mesuré sur un nombre plus restreint de colonnes qui est fonction du temps de rafraîchissement des images sur la matrice et de la rapidité du logiciel de détection de contrastes.

Comme indiqué sur la figure 4, on peut découper la matrice en portions, de telle sorte que quelques colonnes, parmi les premières, serviront à mesurer la distance de l'obstacle à détecter. Si la distance ainsi mesurée est pertinente, c'est-à-dire supérieure à la distance-seuil d5eujls un autre groupe de colonnes, parmi les colonnes centrales, serviront à déclencher le comptage de la distance parcourue par la caméra. On procède ainsi à chaque fois qu'un nouvel obstacle apparaît dans le champ de la caméra. Dans ce cas, en analysant la variation de contraste sur i colonnes, on peut déduire la distance d'un objet par la relation suivante

t étant le temps que met l'obstacle pour parcourir les i premières colonnes de la matrice.

A partir de la détection de variation de contraste sur les colonnes centrales, on déclenchera, lors de la fin de détection d'un obstacle, ou on arrêtera, lors de la détection d'un nouvel obstacle, le comptage de la distance A parcourue par le véhicule. En fonction de la valeur de A, le système fournira au conducteur une information obtenue par comparaison avec une longueur-seuil Seuil dépendant du type de véhicule, de sa longueur mais également de sa largeur. On peut prendre, à titre d'exemple, sa diagonale. Le dispositif indique donc au conducteur que l'emplacement est trop petit si A < Aseuji et que l'emplacement est satisfaisant si A > Aseuil.

La séquence d'évaluation de distance a donc l'enchaînement suivant, illustré par la figure 5 : lorsqu'un contraste nouveau apparaît, on mesure directement le temps de propagation tj de l'obstacle sur i colonnes, on calcule la distance latérale x à partir de tj et de la vitesse de déplacement v, on compare la valeur de la distance latérale x à deuil pour déterminer la présence ou l'absence d'un emplacement libre.

Une séquence de recherche d'emplacement libre est montrée à la figure 6.

En étape 1, le champ de la caméra 4 est entièrement occupé par un véhicule 2. On reste en attente d'une variation de contraste.

En étape 2, une petite partie du champ de la caméra 4 est occupée par l'espace libre entre deux véhicules 2. On détecte une variation de contraste et on évalue la distance libre jusqu'à un éventuel obstacle dans la partie libre du champ.

En étape 3, la moitié du champ est occupée par l'espace libre. Si la valeur du signal Présence est nulle, c'est-à-dire correspond à une distance supérieure à la distance-seuil deuils alors on déclenche l'incrémentation de l'odomètre.

En étape 4, le champ est entièrement occupé par l'espace libre.

On incrémente l'odomètre et on reste en attente d'une nouvelle variation de contraste.

En étape 5, un nouveau véhicule commence à apparaître dans le champ de la caméra 4. On détecte une variation de contraste et on évalue la distance du nouveau véhicule.

En étape 6, la moitié du champ de la caméra 4 est occupée par le nouveau véhicule. Si le signal Présence prend une valeur égale à 1, c'est-àdire que la distance x est inférieure à la distance-seuil deuils on arrête l'incrémentation de l'odomètre.

En étape 7, le champ de la caméra 4 est entièrement occupé par le nouveau véhicule. On effectue le calcul de la longueur libre A. On compare A à la longueur-seuil Aseuil. On affiche le résultat de cette comparaison à proximité du conducteur et on reste en attente d'une nouvelle variation de contraste.

L'organigramme de la figure 7 peut être décrit comme suit. A l'activation du dispositif, le compteur stockant la distance parcourue par le véhicule équipé contient une valeur nulle, A = O. On peut convenir que le système n'est réellement actif qu'à partir du moment où un premier véhicule de la file de stationnement a été détecté, c'est-à-dire Présence = 1. Dans ce cas, on attend la fin de détection de ce véhicule, c'est-à-dire
Présence = 0, afin de déclencher le comptage de la distance parcourue par le véhicule équipé. On incrémente alors la longueur A. Dès qu'un nouvel objet est détecté, on évalue sa distance x afin de connaître la valeur du signal Présence. On arrête le comptage de la longueur A parcourue par le véhicule équipé dès que Présence = 1. On compare la valeur de A à la longueur-seuil A seuil afin de décider de la possibilité de se garer. Le dispositif est opérationnel pour une nouvelle détection.

Une façon possible d'afficher l'information est présentée figure 8.

Cet affichage est fonction du degré de difficulté estimé de la manoeuvre de stationnement : plus l'espace libre mesuré A est proche de la valeur seuil 4seuils plus la manoeuvre de stationnement sera difficile.

Grâce à l'invention, on dispose d'un procédé et d'un dispositif de recherche d'emplacements libres pour le rangement d'un objet, capables de s'affranchir de la nature des obstacles détectés.

Pour mesurer la distance de la caméra à l'objet à détecter, un autre procédé consiste à suivre des variations de couleur ou de forme si on se place dans un environnement où les objets à détecter sont parfaitement connus (couleur et/ou forme). Le processus décrit est le même, mais le procédé détecte des variations de couleur (ou de forme) plutôt que des variations de contraste.

Un autre procédé particulier consiste à faire la corrélation entre deux prises de vue quelconques de l'objet à détecter: le temps écoulé entre les deux prises de vue est connu. Le déplacement de l'objet sur l'élément sensible de la caméra est mesuré par le logiciel de traitement. La distance caméra/objet est mesurée grâce à la relation déjà citée page 6

valable même si la caméra n'est pas matricielle.

L'invention s'applique notamment au domaine de la recherche de places de stationnement pour véhicules automobiles, mais peut également être utilisée dans tous domaines où l'on souhaite ranger un objet dans un emplacement dont on ne connaît au préalable ni l'état, libre ou occupé, ni les dimensions.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Procédé de détection d'emplacements libres pour le parcage d'un véhicule en créneau de stationnement, ce véhicule étant équipé

- d'une caméra, placée sur un côté latéral du véhicule porteur et dont le champ est dirigé vers l'emplacement souhaité de rangement et vers les obstacles susceptibles de s'y trouver,

- d'un odomètre mesurant son déplacement,

- et de moyens de traitement des informations en provenance de l'odomètre et de la caméra, caractérisé par le fait que

. l'on détecte la présence d'un objet pouvant être un obstacle potentiel, par traitement des images saisies par la caméra, puis

l'on calcule la distance x entre la caméra et cet obstacle potentiel, par analyse du déplacement de cet obstacle dans les images observées, compte tenu du déplacement du véhicule supportant la caméra, puis

. l'on décide si l'objet détecté constitue réellement un obstacle ou non au parcage du véhicule par comparaison de la distance x calculée à une valeur deuil prédéfinie, puis

l'on mesure la longueur A de l'espace libre séparant les extrémités de deux obstacles ainsi détectés, grâce à l'odomètre, puis

. l'on décide si l'emplacement libre est suffisant pour un parcage par comparaison de la longueur A à une valeur Aseuil prédéfinie.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le traitement des images issues de la caméra permet de détecter la présence d'un nouvel objet d'une image à l'autre, de suivre son déplacement d'une extrémité à l'autre de la surface sensible de la caméra, et de mesurer ce déplacement entre deux laps de temps prédéfinis.

3. Procédé selon les revendications précédentes, caracérisé par le fait que le traitement des images issues de la caméra permet de détecter et de suivre une variation de contraste, et/ou de couleur, et/ou de forme d'une image à l'autre, et donc permet de connaître le déplacement d'un objet dans les images observées.

4. Procédé selon les revendications précédentes, caractérisé par le fait que, le champ (3 et la taille de l'élément sensible a de la caméra étant connus, la distance x est calculée

- en mesurant le déplacement 6 d'un objet détecté entre au moins deux images observées par la caméra, grâce à un traitement d'images,

- en mesurant le déplacement Acarti du véhicule équipé de la caméra entre ces mêmes images, grâce à l'odomètre, - et par la relation

5. Procédé selon les revendications précédentes, caractérisé par le fait que la vitesse v du véhicule supportant la caméra étant connue, la distance x peut également être calculée

- en mesurant le temps t écoulé entre au moins deux images observées par la caméra, grâce à un traitement d'images, - et par la relation

6. Procédé selon les revendications précédentes, caractérisé par le fait que, la caméra étant pourvue d'une zone matricielle, l'on affecte une première partie de la zone sensible à la détection des variations de contraste, correspondant aux limites des obstacles, et une seconde partie de la zone sensible à la mesure de la distance x entre la caméra et les objets constituant la file de stationnement ou les espaces libres.

7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la décision de possibilité ou non de parcage se traduit par deux types d'images affichées au conducteur

- un véhicule plus grand que l'emplacement libre mesuré en cas de refus (emplacement trop petit),

- un véhicule dans l'emplacement libre mesuré en cas d'acceptation (emplacement suffisant).

8. Dispositif de détection d'emplacements libres pour le parcage d'un véhicule en créneau de stationnement comportant un capteur, un odomètre et une électronique de traitement des informations issues de l'odomètre et du capteur, caractérisé en ce que

- le capteur est une caméra placée sur un côté latéral du véhicule porteur et dont le champ est dirigé vers l'emplacement souhaité de rangement et vers les obstacles susceptibles de s'y trouver,

- l'électronique traite les images issues de la caméra, compte tenu des informations données par l'odomètre, de manière à mesurer la distance latérale entre le véhicule équipé et les obstacles potentiels composant la file de stationnement.

9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que la caméra est du type matriciel, et qu'une électronique de traitement d'images permet de suivre des variations de contraste, de forme ou de couleur, d'une colonne à l'autre de la matrice, et d'une image à l'autre saisie par la caméra.

10. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que

- le capteur d'images n'est pas nécessairement matriciel,

- l'électronique de traitement d'images permet de faire la corrélation entre deux vues quelconques des objets à détecter afin de mesurer le déplacement 6 desdits objets dans les images,

- que compte tenu du fait que le déplacement Acam ou la vitesse v du véhicule supportant le capteur est connu,

- et que le champ e et la taille a de l'élément sensible du capteur d'images, et que le temps t entre deux prises de vue sont connus,

- la distance latérale x entre le véhicule équipé et les obstacles potentiels, est donné par les formules

ou alors