FR2902381A1 - Fusion d'images entre un systeme de navigation et un systeme de vision de nuit - Google Patents

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Abstract

- Le véhicule comprend un système de navigation routière (SNR), un système de vision de nuit (SVN) avec une caméra située à l'avant du véhicule, un module électronique de fusion d'images (MOF) et un écran intérieur (E) destiné au conducteur.- Le procédé comporte les étapes suivantes : détection de la localisation de la zone de la scène routière vue par le dispositif de formation d'images, réalisation d'une image de synthèse correspondant à ladite zone de la scène routière localisée, et fusion de l'image captée par le dispositif de formation d'images et de ladite image de synthèse, le résultat de ladite fusion étant affiché sur l'écran du véhicule.- Véhicules automobiles. Systèmes de navigation routière. Systèmes de vision de nuit pour véhicules. Systèmes d'aide à la conduite des véhicules automobiles.

Description

PROCEDE D'AIDE A LA CONDUITE ROUTIERE DE NUIT, ET DISPOSITIF POUR LA MISE
EN îUVRE D'UN TEL PROCEDE SUR UN VEHICULE. La présente invention concerne un procédé d'aide à la navigation routière de nuit. Elle concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre d'un tel procédé sur un véhicule, en particulier un véhicule automobile. Des systèmes de navigation routière permettent d'avoir à l'écran des images représentant des lieux précis sur un parcours donné : ce sont, par exemple, les nouveaux systèmes de navigation GPS avec des images à trois dimensions (ou images 3D). Des images numériques sont composées à partir de données cartographiques, à la manière des solutions classiques en 3D pour le cinéma, permettant d'avoir des informations détaillées sur chaque portion de route. Il existe également, sur certains véhicules automobiles de haut de gamme , des systèmes de vision de nuit , qui utilisent une caméra plus sensible que l'oeil humain pour filmer la scène à l'avant du véhicule, et qui restituent cette image au conducteur sur un écran. L'objectif de ces systèmes est de pouvoir conduire la nuit, ou par conditions de visibilité réduite (pluie, neige, brouillard,...) avec une visibilité plus élevée que celle offerte par les phares, tout en évitant l'éblouissement. Ces systèmes rendent accessibles au conducteur des informations sur la scène routière qu'il ne perçoit pas ou perçoit moins bien en regardant la route, mais qu'il a la possibilité de voir s'il regarde l'écran, comme, par exemple, la présence d'un piéton sur les bas côtés de la route ou bien un profil de route au loin. Ainsi, le brevet d'invention français n 2 854 251 décrit un dispositif d'aide à la conduite d'un véhicule comportant un moyen de prise de vues et un moyen de projection d'une image virtuelle dans le champ de vision du conducteur. Ce dispositif comprend également un écran opaque placé dans le champ de vision du conducteur pour la formation d'une image virtuelle projetée à l'infini dans le champ de vision du conducteur du véhicule, et des moyens pour la filtration des zones de forte intensité lumineuse (analyseur d'image incidente qui commande un moyen d'inhibition des zones dont la luminosité dépasse une valeur seuil). La demande de brevet d'invention des Etats-Unis d'Amérique n 2002/0191388 décrit un procédé de protection contre les éblouissements de la route, selon lequel on éclaire la route avec des impulsions de lumière plus courtes que la période obtenue en divisant la distance observée d'éblouissement en avant du véhicule par la vitesse de la lumière, on fixe la même période entre des impulsions lumineuses pour tous les véhicules, on divise cette période en un nombre prédéterminé d'intervalles avec une durée également prédéterminée pour chaque intervalle, on assigne chaque intervalle de temps prédéterminé à un groupe de véhicules donné, on règle la précision de ladite période entre des impulsions lumineuses pour qu'elle soit égale à au moins le rapport entre la durée d'un intervalle de repos divisé par le temps nécessaire au véhicule pour parcourir ladite distance d'éblouissement. Les demandes de brevet d'invention des Etats-Unis d'Amérique n 2005/0065721 et 2004/0236506 concernent des systèmes qui affichent dans une image vidéo de la scène routière (acquise par une caméra installée sur le véhicule) des consignes issues du système de navigation. Dans tous ces systèmes sur écran de l'art antérieur, il s'agit soit d'améliorer le fonctionnement des systèmes de navigation par l'incrustation des consignes de guidage dans une image de la scène routière, soit d'améliorer les performances des systèmes d'aide à la vision de nuit par l'adjonction de dispositifs anti-éblouissement. Le but de la présente invention est d'aller plus loin dans le perfectionnement des systèmes de navigation routière et d'aide à la vision nocturne, connus de l'art antérieur, en concevant un nouveau procédé d'aide à la conduite routière de nuit.
Un autre but de la présente invention est de concevoir un tel procédé nouveau d'aide à la conduite routière de nuit, qui utilise des images de synthèse 3D. Un autre but également de la présente invention est de réaliser un dispositif pour la mise en oeuvre d'un tel nouveau procédé, qui assure les fonctions d'aide à la vision de nuit et d'aide à la navigation routière, simultanément, avec un nombre minimal d'organes, de pièces et d'équipements automobiles.
C'est également un but de la présente invention de réaliser un tel dispositif qui soit de montage et d'utilisation simple, fiable et économique. Pour atteindre ces buts, le nouveau procédé d'aide à la conduite routière de nuit est mis en oeuvre sur un véhicule comprenant un système de navigation routière, un système de vision de nuit comportant un dispositif de formation d'images situé à l'avant du véhicule et un écran intérieur destiné au conducteur, et ledit procédé comporte les étapes suivantes, prises en combinaison : - détection de la localisation de la zone de la scène routière vue par le dispositif de formation d'images, -réalisation d'une image de synthèse (image 3D) correspondant à ladite zone de la scène routière localisée, et - fusion de l'image captée par le dispositif de formation d'images et de ladite image de synthèse, le résultat de ladite fusion étant affiché sur ledit écran du véhicule, de manière à permettre au conducteur d'utiliser simultanément les fonctions des deux systèmes sur un seul écran. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la détection de la localisation de la zone de la scène routière vue par le dispositif de formation d'images est obtenue à partir des données sur la position dans l'espace du dispositif de formation d'images, complétées par des informations sur le roulis et le tangage du véhicule.
Selon ce mode de réalisation préféré également, la réalisation d'une image de synthèse correspondant à ladite zone de la scène routière localisée est obtenue à partir de la position du véhicule calculée par le système de navigation routière, et à partir de données mémorisées sur l'environnement en trois dimensions de ladite zone. De manière préférentielle, la fusion de l'image captée par le dispositif de formation d'images et de ladite image de synthèse comporte les étapes suivantes : - superposition de ladite image captée et de ladite image de synthèse, - détection des éléments identiques dans les deux images, - conservation des éléments de l'environnement qui 15 viennent de la cartographie, - adjonction d'informations supplémentaires issues du système de vision de nuit qui se trouvent sur la route. De préférence, les données sur la position dans l'espace du dispositif de formation d'images comprennent les 20 données suivantes relatives au dispositif de formation d'images : données sur son implantation géométrique sur le véhicule, angles d'orientation d'ouverture horizontal et vertical, De préférence également, la de son axe, angles résolution d'image. superposition de ladite 25 image captée et de ladite image de synthèse est réalisée en utilisant un algorithme connu en soi de détection d'éléments caractéristiques. De préférence aussi, l'adjonction d'informations supplémentaires issues du système de vision de nuit qui se 30 trouvent sur la route est réalisée avec une surbrillance. En variante, il est prévu un algorithme de détection des piétons, et la présence de piétons est mise en évidence par un moyen de clignotement et/ou une couleur différente. L'invention fournit également un dispositif d'aide à 35 la conduite routière avec vision de nuit pour la mise en oeuvre du procédé conforme au procédé exposé ci-dessus dans ses grandes lignes. Ce nouveau dispositif comprend un système de navigation routière, un système de vision de nuit comportant un dispositif de formation d'images situé à l'avant du véhicule, un écran intérieur destiné au conducteur, et un module de fusion d'images pour la fusion de l'image captée par le dispositif de formation d'images avec une image de synthèse calculée à partir du système de navigation. De préférence, ledit dispositif de formation d'images est constitué par au moins une caméra de vision de nuit, installée sur l'avant du véhicule (dans la calandre ou derrière le pare-brise). D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description qui suit d'un mode de réalisation préféré, non limitatif de l'objet et de la portée de la présente demande de brevet, accompagnée de dessins dans lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique d'un tableau de bord de véhicule automobile équipé d'un écran de système de navigation de type GPS classique et d'un écran de système de vision de nuit , - la figure 2 est un exemple schématique d'image de rendu réaliste en 3 dimensions pour indiquer l'itinéraire à suivre, - la figure 3 est une représentation schématique d'un tableau de bord de véhicule automobile équipé d'un système perfectionné de navigation routière de nuit, selon la présente invention, et - la figure 4 est un schéma fonctionnel simplifié de l'architecture du système de navigation perfectionné selon 30 la présente invention. Sur le dessin de la figure 1, on a représenté un tableau de bord de véhicule automobile équipé de deux écrans. Le premier écran, référencé 1, est l'écran d'un système de navigation routière classique, de type GPS (sigle 35 pour Global Positioning System ), affichant, de manière connue en soi, une cartographie et des tracés, des perspectives, des couleurs et des informations. Le second écran - référencé 2 - est l'écran d'un système dit de vision de nuit . Dans un système de vision de nuit, selon une première technologie, une caméra discrètement intégrée à l'avant du véhicule reçoit les images de projecteurs infra rouges réfléchies par la route ou, selon une deuxième technologie, une caméra capte le rayonnement thermique des éléments de la scène. Qu'il s'agisse de la première ou de la deuxième technologie, l'image est affichée sur l'écran. Sur l'écran 2, le résultat est semblable à une image vidéo très détaillée en blanc et noir, de la scène routière référencée Z. Comme déjà mentionné dans le préambule de la présente demande de brevet, des systèmes de navigation routière sont connus qui proposent des images de synthèse en trois dimensions (groupes d'immeubles, arbres, etc.), de façon à mieux indiquer au conducteur l'itinéraire à suivre. Un exemple schématisé d'une telle image 3D de rendu réaliste est donné par la figure 2, à titre d'illustration. On a représenté sur le dessin de la figure 3 un tableau de bord de véhicule automobile équipé d'un système perfectionné de navigation routière de nuit, selon la présente invention. L'écran 3 du tableau de bord de la figure 3 fait fonction d'écran pour les images fusionnées des deux systèmes, à savoir le système de navigation routière classique et le système de vision de nuit. La scène routière est également désignée, de façon générale, par la référence Z. L'architecture du système de l'invention est illustrée 30 par le schéma fonctionnel de la figure 4. Les images en provenance d'un système de navigation routière - référencé SNR -et les images en provenance d'un système de vision de nuit référencé SVN - sont fusionnées par un module de fusion - référencé MOF et le résultat de 35 la fusion est affiché sur un écran E du véhicule, qui peut être l'écran référencé 3 sur le dessin de la figure 3, ou un autre système de projection d'images selon un autre mode de réalisation. Ainsi, l'écran intérieur 3 peut être un écran classique de type LCD (acronyme de Liquid Cristal Display pour écran à cristaux liquides), par exemple, ou bien un système de projection d'images de type HUD (acronyme de Head Up Display pour affichage tête-haute ), par exemple. Une caméra de vision de nuit (non représentée sur les dessins) est discrètement intégrée à l'avant du véhicule. La position de cette caméra est caractérisée par son implantation géométrique sur le véhicule : à savoir les coordonnées en X, Y et Z du point d'implantation, les angles d'orientation de l'axe de la caméra, les angles d'ouverture horizontal et vertical, et la résolution d'image de la caméra (longueur x largeur en pixels). A partir de ces informations, complétées par des informations relatives au roulis (rotation autour de l'axe longitudinal) et au tangage (rotation autour de l'axe transversal) du véhicule issues de données fournies par des capteurs ou calculées par modélisation, on connaît avec précision la localisation de la zone Z de la scène routière vue par la caméra. Le système de navigation SNR, avec la position de localisation GPS du véhicule et les données mémorisées sur l'environnement en trois dimensions de la zone Z, peut calculer l'image de synthèse - désignée ISz - correspondant à la même zone Z que celle vue par la caméra de vision de nuit. L'étape suivante du procédé consiste à réaliser l'étape de fusion des images, à savoir à chaque instant l'image désignée Iz de la zone de scène routière Z fournie par la caméra et l'image ISz de synthèse qui correspond à la même zone Z de scène routière. Pour permettre une superposition précise des deux images, on peut utiliser un algorithme, connu en soi, de détection d'éléments caractéristiques : lignes de perspectives de la route, lignes verticales correspondant à des parois d'immeuble, des arbres, etc. La détection des mêmes éléments dans les deux images, Iz et ISzr permet de disposer d'informations pour recaler précisément les images. La fusion proprement dite des images consiste à conserver les éléments de l'environnement qui viennent de la cartographie et à ajouter avec une surbrillance importante les informations supplémentaires issues du système de vision de nuit qui se trouvent sur la route (éléments dynamiques de l'environnement). Si un algorithme de détection de piéton est disponible, les piétons, illustrés sur le dessin de la figure 3 et désignés 4, peuvent être encore davantage mis en évidence, par exemple en les faisant clignoter dans une couleur rouge. La présente invention concerne également un dispositif 15 pour la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus. Ce dispositif d'aide à la navigation routière de nuit comprend un système de navigation routière SNR et un système de vision de nuit SVN. Le système SVN comporte un dispositif de formation d'images situé à l'avant du véhicule, et un 20 écran intérieur 3 destiné au conducteur. Le dispositif, selon la présente invention, comporte, de plus, un module (module électronique) de fusion d'images MOF (figure 4) pour la fusion de l'image captée Iz par le dispositif de formation d'images avec une image de synthèse ISz calculée à partir de 25 données fournies par le système de navigation routière SNR. Le dispositif de formation d'images est constitué par au moins une caméra de vision de nuit, installée sur l'avant du véhicule. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée 30 aux modes de réalisation décrits et représentés ci-dessus à titre d'exemples ; d'autres modes de réalisation peuvent être conçus par l'homme de métier sans sortir du cadre et de la portée de la présente invention.

Claims (13)

REVENDICATIONS
1. Procédé d'aide à la conduite routière de nuit mis en oeuvre sur un véhicule comprenant un système de navigation routière (SNR), un système de vision de nuit (SVN) comportant un dispositif de formation d'images situé à l'avant du véhicule, et un écran intérieur (3) destiné au conducteur, caractérisé en qu'il comporte les étapes suivantes, prises en combinaison : - détection de la localisation de la zone (Z) de la scène routière vue par le dispositif de formation d'images, - réalisation d'une image de synthèse (ISz) correspondant à ladite zone (Z) de la scène routière localisée, et - fusion de l'image (Iz) captée par le dispositif de formation d'images du système de vision de nuit (SVN) et de ladite image de synthèse (ISz), le résultat de ladite fusion étant affiché sur ledit écran (3) du véhicule, de manière à permettre au conducteur d'utiliser simultanément les fonctions des deux systèmes sur un seul écran (3).
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la détection de la localisation de la zone (Z) de la scène routière vue par le dispositif de formation d'images est obtenue à partir des données sur la position du dispositif de formation d'images, complétées par des informations sur le roulis et le tangage du véhicule.
3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la réalisation d'une image de synthèse (ISz) correspondant à ladite zone (Z) de la scène routière localisée est obtenue à partir de la position du véhicule calculée par le système de navigation routière (SNR), et à partir de données mémorisées sur l'environnement en trois dimensions de ladite zone (Z).
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la fusion de l'image captée (Iz)par le dispositif de formation d'images et de ladite image de synthèse (ISz) comporte les étapes suivantes : - superposition de ladite image captée (Iz) et de ladite image de synthèse (ISz), - détection des mêmes éléments dans les deux images, -conservation des éléments de l'environnement qui viennent de la cartographie, - adjonction d'informations supplémentaires issues du système de vision de nuit (SVN) qui se trouvent sur la 10 route.
5. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les données sur la position du dispositif de formation d'images comprennent les données suivantes relatives au dispositif de formation d'images données sur son 15 implantation géométrique sur le véhicule, angles d'orientation de son axe, angles d'ouverture horizontal et vertical, résolution d'image.
6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la superposition de ladite image captée (Iz) et de ladite 20 image de synthèse (ISz) est réalisée en utilisant un algorithme de détection d'éléments caractéristiques.
7. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'adjonction d'informations supplémentaires issues du système de vision de nuit (SVN) qui se trouvent sur la route 25 est réalisée avec une surbrillance.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il est prévu un algorithme de détection des piétons.
9. Procédé selon la revendication 1 et la 30 revendication 8, caractérisé en ce que la présence de piétons (4) est mise en évidence par un moyen de clignotement et une couleur différente.
10. Dispositif d'aide à la conduite routière de nuit pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'une quelconque 35 des revendications 1 à 9, comprenant un système de navigation routière (SNR), un système de vision de nuit (SVN) qui comporte un dispositif de formation d'images situéà l'avant du véhicule et un écran intérieur (3) destiné au conducteur, caractérisé en qu'il comporte, de plus, un module de fusion d'images (MOF) pour la fusion de l'image captée (Iz) par le dispositif de formation d'images avec une image de synthèse (ISz) calculée à partir de données fournies par le système de navigation routière (SNR).
11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit dispositif de formation d'images est constitué par au moins une caméra de vision de nuit, installée sur la face avant du véhicule.
12. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit écran intérieur (3) est un écran de type LCD.
13. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé 15 en ce que ledit écran intérieur (3) est un système de projection d'images de type HUD.
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