FR2975810A1

FR2975810A1 - Procede et dispositif de calibration de la position d'equipements de mesure montes sur un portique surplombant une voie de circulation

Info

Publication number: FR2975810A1
Application number: FR1154455A
Authority: FR
Inventors: Christophe Varlet
Original assignee: Morpho SA
Current assignee: Idemia Identity & Security France Fr
Priority date: 2011-05-23
Filing date: 2011-05-23
Publication date: 2012-11-30
Anticipated expiration: 2031-05-23
Also published as: WO2012159902A1; FR2975810B1

Abstract

La présente invention concerne un procédé de calibration de la position d'équipements de mesure montés sur un portique surplombant une voie de circulation, l'un desdits équipements de mesure étant une caméra (3) montée sur le portique de manière à ce que la ligne virtuelle sur la voie de circulation qui correspond à l'entrée d'un véhicule dans son champ de vision soit située à une distance (D) prédéterminée de l'aplomb du portique, ladite distance (D) étant utilisée pour apparier les résultats des équipements de mesure. Le procédé est caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - calcul d'une estimée (D , D ) de ladite distance (D) à partir de la lecture de la plaque d'immatriculation (PI) d'un véhicule (Vi) sur l'une (I ) des images acquises par la caméra (3) pendant la durée où ce véhicule (Vi) traverse le champ de vision de la caméra (3), et - calcul d'une estimée moyenne (D) de ladite distance (D) par la moyenne de plusieurs estimées (D , D ) de ladite distance (D) ainsi calculées suite au passage de plusieurs véhicules sous le portique.

Description

La présente invention concerne un dispositif et un procédé de calibration de la position d'équipements de mesure montés sur un portique surplombant une voie de circulation. I1 est connu d'installer des équipements de mesure sur des portiques en surplomb d'une route pour contrôler le trafic routier. La Fig. 1 représente une vue de face et de profil d'un exemple de portique positionné en surplomb d'une voie de circulation. Cet exemple n'est donné qu'à titre illustratif et peut être étendu à des portiques surplombant plusieurs voies de circulation. Dans ce cas, chaque voie de circulation est contrôlée par un ensemble d'équipements de mesure décrit à la Fig. 1. Le portique de la Fig. 1 porte un ensemble d'équipements de mesure formé d'un double laser 1, d'un lecteur de badge 2 et d'une caméra 3. Ces équipements de mesure peuvent être des entités séparées ou intégrées partiellement ou en totalité dans une même entité. Cet ensemble d'équipements de mesure est associé à une unité de traitement UT prévue pour mettre en oeuvre des algorithmes. Cette unité de traitement peut être partiellement ou en totalité intégrée à l'un ou plusieurs équipements de mesure, ou être montée sur le portique en tant qu'équipement indépendant ou encore être située à distance du portique. Cette unité de traitement UT peut alors communiquer par un réseau R de communication filaire ou sans fils avec au moins un des équipements de mesure montés sur le portique tel que schématiquement illustré sur la Fig. 1. La caméra 3 est montée sur le portique pour permettre la lecture de la plaque d'immatriculation d'un véhicule V par un algorithme de lecture de plaque communément appelé algorithme LAP (Lecture Automatique de Plaque). Lorsqu'elle est en service, la caméra 3 acquiert des images du véhicule V tant que ce véhicule traverse le champ de la caméra (Fig. 2). Les images acquises de ce véhicule sont alors soumises à l'algorithme LAP qui lit la plaque d'immatriculation de ce véhicule à partir de l'une de ces images acquises. Par ailleurs, la caméra 3 est positionnée sur le portique pour que la distance D qui sépare l'aplomb du portique de l'entrée d'un véhicule dans le champ de la caméra 3 soit égale à une distance prédéterminée. L'unité de traitement UT est alors prévue pour détecter l'entrée d'un véhicule dans le champ de la caméra 3. Le double laser 1 comporte, comme son nom l'indique, deux lasers, l'un latéral et l'autre longitudinal. Le laser longitudinal est positionné sur le portique pour pointer en amont de la voie de circulation à une distance prédéterminée tel qu'illustré sur la Fig. 3. Ce laser détermine un profil géométrique du véhicule V et l'instant tl où ce véhicule V entre dans son champ. Le laser latéral est positionné sur le portique pour contrôler la position latérale du véhicule V sur la voie de circulation lorsque celui-ci passe à l'aplomb du portique tel que illustré sur la Fig. 1 par les traits pointillés qui délimitent le faisceau de ce laser. Le laser latéral détermine l'instant t2 de passage du véhicule sous le portique. Ainsi, la vitesse moyenne VM du véhicule V est estimée à partir de ces deux instants tl et t2, et de la distance entre l'aplomb du portique et le point sur la voie de circulation visé par ce laser longitudinal. En pratique, la vitesse du véhicule est ainsi estimée à 1km/h près. Par ailleurs, certains véhicules, en particulier des camions, sont équipés de badges B qui émettent des ondes courte distance de type RFID (Radio Frequency Identification en anglais) ou encore DSRC (Dedicated Short Range Communications en anglais). Ces ondes sont réceptionnées par le lecteur de badge 2 monté sur le portique de manière à ce que l'angle d'attaque des ondes radio soit optimal par rapport à l'orientation du pare-brise du véhicule (Fig. 4). L'ensemble d'équipement de mesure permet de mesurer la vitesse d'un véhicule, de lire la plaque d'immatriculation d'un véhicule et d'obtenir le profil géométrique d'un véhicule. Toutefois, comme les résultats de ces équipements de mesure sont obtenus à partir de différents équipements de mesure qui ne sont pas synchronisés temporellement entre eux, il est possible que plusieurs plaques d'immatriculation de véhicule soient lues par l'algorithme LAP et qu'une seule, voire aucune, vitesse moyenne ne soit mesurée par le double laser 1 et réciproquement que plusieurs vitesses moyennes soient mesurées par le double laser 1 et qu'une seule, voire aucune, plaque d'immatriculation ne soit lue par l'algorithme LAP. Pour associer une plaque d'immatriculation lue par la caméra 3 à une vitesse moyenne mesurée par le double laser 1, il est connu d'utiliser un algorithme dit de synchronisation de mesure qui est mis en oeuvre par l'unité de traitement UT. Le 30 principe consiste à obtenir à partir de la caméra 3 l'instant temporel t3 qui correspond à l'entrée d'un véhicule dans le champ de la caméra 3 et l'instant temporel t2 de passage de ce véhicule à l'aplomb du portique à partir du double laser 1. Ensuite, une vitesse de ce véhicule est calculée par le rapport entre la distance D sur l'écart temporel t2 - t3 et cette vitesse ainsi calculée est comparée à la vitesse moyenne mesurée par le double laser 1. Si ces deux vitesses sont similaires, la plaque d'immatriculation lue est associée à la vitesse moyenne mesurée par le double laser 1. L'algorithme de synchronisation de mesure requiert donc de connaître a priori la distance D (Fig. 2). Typiquement, lorsque l'ensemble d'équipements de mesure est situé à 6,5 mètres au-dessus de la voie de circulation, la caméra 3 pointe à 12 mètres en amont du portique pour que son fonctionnement et celui de l'algorithme LAP soient optimaux, et le lecteur de badge 2 pointe à 8 mètres. Les performances de l'algorithme de synchronisation dépendent fortement de la précision de cette distance D, c'est-à-dire de la précision avec laquelle la caméra 3 est 10 positionnée sur le portique au cours d'une phase dite de calibration. Cette phase de calibration consiste, habituellement, à réaliser des mesures d'angles et de distances entre les équipements de mesure et la voie de circulation à l'aide de pointeurs laser ou encore par utilisation d'images de repères visuels statiques installés sur la voie de circulation tels que des lignes centrales ou de bord de route ou 15 encore des poteaux. Ces solutions nécessitent d'interrompre le trafic pour installer ces repères visuels statiques et pour réaliser des métrages sur cette voie de circulation. De plus, une fois les équipements de mesure calibrés et en situation, il peut se produire des évènements extérieurs imprévisibles (vents forts, chocs d'un oiseau sur un équipement de mesure,...) qui modifient le positionnement spatial de la caméra 3 20 et donc la distance D. Des erreurs d'appariement peuvent alors survenir et les performances de l'algorithme de synchronisation diminuent. Par ailleurs, ce décalage de la calibration des équipements de mesure intervient inévitablement avec le temps ce qui provoque à la longue l'augmentation du taux d'erreurs d'association entre plaque d'immatriculation et vitesse moyenne mesurée. 25 Le problème résolu par la présente invention est de calibrer en temps réel la position de la caméra sans avoir à interrompre le trafic et sans avoir à utiliser de repère visuel statique. A cet effet, la présente invention concerne un procédé de calibration de la position d'équipements de mesure montés sur un portique surplombant une voie de 30 circulation, qui est caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - calcul d'une estimée de ladite distance D à partir de la lecture de la plaque d'immatriculation d'un véhicule sur l'une des images acquises par la caméra 3 pendant la durée où ce véhicule traverse le champ de vision de la caméra 3, et - calcul d'une estimée moyenne de ladite distance D par la moyenne de plusieurs estimées de ladite distance D ainsi calculées suite au passage de plusieurs véhicules sous le portique. Ainsi, le procédé estime la distance D que ce soit périodiquement ou à chaque prise de nouvelles mesures car ce procédé est très peu gourmand en terme de puissance de calcul de données manipulées. Cette estimée de la distance D est alors utilisée par l'algorithme de synchronisation ce qui permet de maintenir les performances de cet algorithme au fil du temps. De plus, si l'estimée de la distance D est bien au-delà de sa valeur initiale prédéterminée, une alarme peut être levée pour informer un opérateur qu'une intervention doit être prévue pour repositionner physiquement la caméra. Selon un mode de réalisation, une estimée de ladite distance D est calculée par le rapport entre une vitesse moyenne mesurée du véhicule et l'écart temporel entre un instant d'acquisition de l'image à partir de laquelle la plaque d'immatriculation de ce véhicule a été détectée, et un instant de passage du véhicule à l'aplomb du portique. Selon un mode de réalisation, l'instant de passage du véhicule à l'aplomb du portique est déterminé par un laser. Selon un mode de réalisation, la vitesse moyenne du véhicule est mesurée par un laser.

Selon un mode de réalisation, une estimée de ladite distance D est calculée à partir de la position de ladite plaque d'immatriculation dans l'image acquise par la caméra. Ce mode de réalisation permet d'obtenir une précision accrue de l'erreur sur l'estimation de la distance D.

Selon un mode de réalisation, le nombre d'estimées de ladite distance est égal au nombre de véhicules passant sous le portique pendant une période de temps prédéterminée. Ce mode est avantageux car la précision de l'estimée moyenne sera d'autant plus précise que le nombre de véhicules sera important. De plus, cette moyenne peut être calculée sur une fenêtre glissante ce qui permet une mise à jour de cette estimée dès qu'un nouveau véhicule passe sous le portique. L'invention concerne également un dispositif qui comporte des moyens pour mettre en oeuvre l'un des procédés ci-dessus.

L'invention concerne également un programme d'ordinateur, qui peut être stocké sur un support et/ou téléchargé d'un réseau de communication, afin d'être lu par un système informatique ou un processeur. Ce programme d'ordinateur comprend des instructions pour implémenter le procédé mentionné ci-dessus, lorsque ledit programme est exécuté par le système informatique ou le processeur. L'invention concerne également des moyens de stockage comprenant un tel programme d'ordinateur. Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels: La Fig. 1 représente schématiquement une vue de face et de profil d'un exemple de portique positionné en surplomb d'une voie de circulation. La Fig. 2 représente schématiquement le positionnement de la caméra sur le 15 portique. La Fig. 3 représente schématiquement le positionnement du laser longitudinal sur le portique. La Fig. 4 représente schématiquement le positionnement du lecteur de badge sur le portique. 20 La Fig. 5 illustre un premier mode de réalisation du procédé de calibration. Les Figs. 6 et 7 illustrent un second mode de réalisation du procédé de calibration. La Fig. 8 représente schématiquement l'architecture d'un dispositif prévu pour mettre en oeuvre le procédé. 25 A la Fig. 5 est représenté un diagramme des étapes du procédé de calibration de la position d'équipements de mesure montés sur un portique surplombant une voie de circulation tel que illustré aux Fig. 1 à 3. Au cours de ce procédé, une estimée D; de la distance D est calculée à partir de la lecture de la plaque d'immatriculation d'un véhicule Vi sur l'une des images 30 acquises par la caméra 3, appelée I,, pendant la durée où ce véhicule Vi traverse le champ de vision de la caméra 3. Cette image I; correspond à un instant temporel d'acquisition t, (Fig. 5). Une estimée b de la distance D est ensuite calculée par la moyenne de N estimées D; ainsi calculées suite au passage de N véhicules sous le portique.

Selon un mode de réalisation, l'estimée D; est calculée par le rapport entre une vitesse moyenne mesurée VM; du véhicule Vi et l'écart temporel entre l'instant t; et un instant de passage t; du véhicule Vi à l'aplomb du portique. En termes mathématiques, cette estimée D;, notée «1, est donnée par: VM (1) D; = (t; - t L'inventeur a observé que ce procédé permet d'obtenir une précision sur l'estimation D de la distance D de l'ordre de 10 cms par rapport à la distance qui serait réellement mesurée. L'inventeur a également observé que cette précision pouvait être accrue en utilisant la position yi de la plaque d'immatriculation d'un véhicule Vi dans l'image I; acquise par la caméra 3. La précision de l'estimée D; est alors au pixel près ce qui correspond à une précision de l'ordre du centimètre. Ainsi, selon un mode de réalisation, une estimée D; de la distance D est calculée à partir de la position yi de la plaque d'immatriculation PI d'un véhicule Vi dans une image I; acquise par la caméra 3. Ce mode de réalisation est illustré par les Figs. 6 et 7. Sur la Fig. 6 est représentée l'évolution temporelle de la position yi de la plaque d'immatriculation PI (portant le numéro MN 123 OP) telle qu'elle est vue par la caméra 3 au fur et à mesure que le véhicule Vi se rapproche du portique selon la flèche. Sur la Fig. 7 est représenté le champ de vision de la caméra 3 et l'image I; sur laquelle est représentée la plaque d'immatriculation PI. L'image I; est acquise lorsque la caméra 3 forme un angle a; par rapport à la voie de circulation. L'estimée notée D; , qui est alors définie entre l'aplomb du portique et le point d'intersection entre l'axe de la caméra et cette voie de circulation est donnée par : D2 = H (2) tan(ai) avec H la hauteur de la caméra par rapport à la voie de circulation. Pour calculer l'estimée D; , il est nécessaire de déterminer la valeur de l'angle ai . A cet effet, l'inventeur a observé qu'il existe une relation linéaire entre la position yi de la plaque d'immatriculation PI dans l'image I; et l'angle a; donnée par : a; - a * y + b (3) avec a= am-aM et b=aM - DM *(am -OEM) YMYm DM - Dm 30 dans laquelle amest un angle formé entre la voie de circulation et une des deux lignes qui délimitent le champ de vision de la caméra, am est un angle formé entre la voie de circulation et l'autre des deux lignes qui délimitent ce champ de vision, et Dm est la distance entre l'aplomb du portique et l'une des deux lignes qui délimitent le champ de vision de la caméra, et DM est la distance entre l'aplomb du portique et l'autre des deux lignes qui délimitent le champ de vision de la caméra. Les coefficients a et b de l'équation (3) sont obtenus par régression linéaire des N couples (a;, D;) obtenus suite au passage des N véhicules Vi. Pour chacun de ces couples, la distance D; est calculée selon l'équation (1) et l'angle a; est obtenu par 10 a . = arctan (H) Une fois que les coefficients a et b sont déterminés, la position y, de la plaque d'immatriculation du véhicule Vi est déterminée à partir de l'image I,, l'angle a; est calculé à partir de l'équation (3) et l'estimée D; de la distance D pour le véhicule Vi est calculée selon l'équation (2). 15 Selon un mode de réalisation, l'instant t; de passage du véhicule à l'aplomb du portique est déterminé par un laser, de préférence, le laser latéral du double laser 1 (Fig. 1). Selon un mode de réalisation, la vitesse moyenne VM; du véhicule Vi est mesurée par un laser, de préférence, le laser longitudinal du double laser 1 (Fig. 1). 20 Selon un mode de réalisation, le nombre N d'estimées D; est égal au nombre de véhicules passant sous le portique pendant une période de temps prédéterminée. La Fig. 8 illustre schématiquement l'architecture d'un dispositif 800 mettant en oeuvre le procédé. Le dispositif 800 comporte, reliés par un bus de communication 801 : 25 - un processeur, micro-processeur, microcontrôleur (noté µc) ou CPU (Central Processing Unit en anglais ou Unité Centrale de Traitement en français) 802; - une mémoire vive RAM (Random Access Memory en anglais ou Mémoire à Accès Aléatoire en français) 803; - une mémoire morte ROM (Read Only Memory en anglais ou Mémoire à 30 Lecture Seule en français) 804; - un lecteur 805 de medium de stockage, tel qu'un lecteur de carte SD (Secure Digital Card en anglais ou Carte Numérique Sécurisée en français) ; - des moyens d'interface 806 avec un réseau de communication, comme par exemple un réseau de radiotéléphonie cellulaire ; Le microcontrôleur 802 est capable d'exécuter des instructions chargées dans la RAM 803 à partir de la ROM 804, d'une mémoire externe (non représentée), d'un support de stockage, tel qu'une carte SD ou autre, ou d'un réseau de communication. Lorsque le dispositif 800 est mis sous tension, le microcontrôleur 802 est capable de lire de la RAM 803 des instructions et de les exécuter. Ces instructions forment un programme d'ordinateur qui cause la mise en oeuvre, par le microcontrôleur 802, de tout ou partie des algorithmes décrits ci-après en relation avec les Figs. 4 à 6.

Tout ou partie des algorithmes décrits ci-après en relation avec les Figs. 4 à 6 peut être implémenté sous forme logicielle par exécution d'un ensemble d'instructions par une machine programmable, tel qu'un DSP (Digital Signal Processor en anglais ou Unité de Traitement de Signal Numérique en français) ou un microcontrôleur, tel que le microcontrôleur 802, ou être implémenté sous forme matérielle par une machine ou un composant dédié, tel qu'un FPGA (Field-Programmable Gate Array en anglais ou Matrice de Portes Programmable sur Champ en français) ou un ASIC (Application-Specific Integrated Circuit en anglais ou Circuit Intégré Spécifique à une Application en français). Selon un mode de réalisation, le dispositif comporte ou est associé à des moyens 20 pour mesurer la vitesse moyenne du véhicule, des moyens pour mesurer un instant t qui correspond à l'instant d'acquisition de l'image à partir de laquelle la plaque d'immatriculation de ce véhicule Vi a été détectée, et des moyens pour mesurer un instant de passage t; du véhicule à l'aplomb du portique. Selon un mode de réalisation, les moyens pour mesurer la vitesse moyenne du 25 véhicule sont le double laser 1. Selon un mode de réalisation, les moyens pour mesurer un instant de passage t; du véhicule à l'aplomb du portique sont le laser latéral du double laser 1.

Claims

REVENDICATIONS1) Procédé de calibration de la position d'équipements de mesure montés sur un portique surplombant une voie de circulation, l'un desdits équipements de mesure étant une caméra (3) montée sur le portique de manière à ce que la ligne virtuelle sur la voie de circulation qui correspond à l'entrée d'un véhicule dans son champ de vision soit située à une distance (D) prédéterminée de l'aplomb du portique, ladite distance (D) étant utilisée pour apparier les résultats des équipements de mesure, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - calcul d'une estimée (D; , D;) de ladite distance (D) à partir de la lecture de la plaque d'immatriculation (PI) d'un véhicule (Vi) sur l'une (I;) des images acquises par 10 la caméra (3) pendant la durée où ce véhicule (Vi) traverse le champ de vision de la caméra (3), et - calcul d'une estimée moyenne (D) de ladite distance (D) par la moyenne de plusieurs estimées (D; , D;) de ladite distance (D) ainsi calculées suite au passage de plusieurs véhicules sous le portique. 15
2) Procédé selon la revendication 1, dans lequel une estimée (D;) de ladite distance (D) est calculée par le rapport entre une vitesse moyenne mesurée (VM;) du véhicule Vi et l'écart temporel entre un instant (t;) d'acquisition de l'image à partir de laquelle la plaque d'immatriculation de ce véhicule (Vi) a été détectée, et un instant de 20 passage (t;) du véhicule (Vi) à l'aplomb du portique.
3) Procédé selon la revendication 2, dans lequel l'instant (t;) de passage du véhicule à l'aplomb du portique est déterminé par un laser. 25
4) Procédé selon la revendication 2 ou 3, dans lequel la vitesse moyenne du véhicule est mesurée par un laser.
5) Procédé selon la revendication 1, dans lequel une estimée (D;) de ladite distance (D) est calculée à partir de la position (yi) de ladite plaque d'immatriculation 30 dans l'image (I;) acquise par la caméra (3).
6) Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le nombre (N) d'estimées (D;) de ladite distance est égal au nombre de véhicules passant sous le portique pendant une période de temps prédéterminée.
7) Dispositif de calibration de la position d'équipements de mesure montés sur un portique surplombant une voie de circulation, l'un desdits équipements de mesure étant une caméra (3) montée sur le portique de manière à ce que la ligne virtuelle sur la voie de circulation qui correspond à l'entrée d'un véhicule dans son champ de vision soit située à une distance (D) prédéterminée de l'aplomb du portique, ladite distance (D) étant utilisée pour apparier les résultats des équipements de mesure, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour: - calculer une estimée (D; , Ô) de ladite distance (D) à partir de la lecture de la plaque d'immatriculation (PI) d'un véhicule (Vi) sur l'une (I;) des images acquises par la caméra (3) pendant la durée où ce véhicule (Vi) traverse le champ de vision de la caméra (3), et - calculer une estimée moyenne (Ô) de ladite distance (D) par la moyenne de plusieurs estimées (Ô/ , D;) de ladite distance (D) ainsi calculées suite au passage de plusieurs véhicules sous le portique.
8) Dispositif selon la revendication 7, qui comporte également : - des moyens pour mesurer la vitesse moyenne du véhicule, - des moyens pour mesurer un instant (t,) qui correspond à l'instant d'acquisition de l'image à partir de laquelle la plaque d'immatriculation de ce véhicule (Vi) a été détectée, - des moyens pour mesurer un instant de passage (t;) du véhicule à l'aplomb du portique, et dans lequel les moyens pour calculer l'estimée de ladite distance sont prévus pour calculer cette estimée comme étant le rapport entre la vitesse moyenne mesurée (VM;) du véhicule et l'écart temporel entre l'instant (t;) qui correspond à l'instant d'acquisition de l'image à partir de laquelle la plaque d'immatriculation de ce véhicule (Vi) a été détectée, et un instant de passage (t;) du véhicule (Vi) à l'aplomb du portique.
9) Dispositif selon la revendication 8, dans lequel les moyens pour mesurer la vitesse moyenne du véhicule sont un laser.
10) Dispositif selon la revendication 8 ou 9, dans lequel les moyens pour 5 mesurer un instant de passage (t;) du véhicule à l'aplomb du portique sont un laser.
11) Dispositif selon la revendication 7, qui comporte également des moyens pour déterminer la position de la plaque d'immatriculation du véhicule dans une image acquise par la caméra, et 10 dans lequel les moyens pour calculer l'estimée de ladite distance sont prévus pour calculer cette estimée à partir de la position de la plaque d'immatriculation ainsi déterminée.
12) Programme d'ordinateur, caractérisé en ce qu'il comprend des instructions 15 pour mettre en oeuvre, par un dispositif adapté, le procédé selon l'une des revendications 1 à 6 lorsque ledit programme est exécuté par un processeur du dispositif.
13) Moyens de stockage, caractérisés en ce qu'ils stockent un programme 20 d'ordinateur comprenant des instructions pour mettre en oeuvre, par un dispositif adapté, le procédé selon l'une des revendications 1 à 6, lorsque ledit programme est exécuté par un processeur du dispositif.