FR3010221A1

FR3010221A1 - DEVICE FOR IDENTIFYING ROAD INFRACTIONS BY LIDAR

Info

Publication number: FR3010221A1
Application number: FR1302033A
Authority: FR
Inventors: Jean Emmanuel Orfevre
Original assignee: Rizze SAS
Current assignee: Rizze SAS
Priority date: 2013-09-03
Filing date: 2013-09-03
Publication date: 2015-03-06

Abstract

DISPOSITIF D'IDENTIFICATION D'INFRACTIONS ROUTIÈRES PAR LIDAR. La présente invention concerne un dispositif d'identification d'infractions routières par la technologie LIDAR (LIght Detection And Ranging) associé à la vision par ordinateur. Le dispositif est composé de deux modules LIDAR rotatifs, de deux caméras de vidéo-surveillance et d'un boîtier électronique.DEVICE FOR IDENTIFYING ROUTE ENFRACTIONS BY LIDAR. The present invention relates to a device for identifying traffic violations by the LIDAR (LIght Detection And Ranging) technology associated with computer vision. The device consists of two rotating LIDAR modules, two video surveillance cameras and an electronic control unit.

Description

-1- DISPOSITIF D'IDENTIFICATION D'INFRACTIONS ROUTIÈRES PAR LIDAR. La présente invention concerne un dispositif d'identification d'infractions.-1- LIDAR ROAD INFRINGEMENT IDENTIFICATION DEVICE. The present invention relates to a device for identifying offenses.

Aujourd'hui de nombreux dispositifs permettent aux forces de l'ordre de relever les infractions au code de la route. Certains permettent la détection d'un seul type d'infraction alors que d'autres 10 peuvent cumuler plusieurs fonctions. Dans le cas des excès de vitesse, plusieurs technologies sont utilisées: - Le laser: utilisé dans les radars transportables. - Le doppler: utilisé dans les radars mobiles ou fixes. 15 - Le bi-doppler: similaire au doppler, il peut surveiller plusieurs voies en même temps. Dans le cas du laser, il s'agit de la technologie LIDAR (Light Detection And Ranging). La mesure de distance est réalisée en mesurant le temps entre l'impulsion et la détection du signal réfléchi. Avec deux mesures de distances on peut donc 20 déduire la vitesse. Cette technologie présente deux avantages: elle donne des résultats avec un haut degré de précision et n'est pas détectable par les avertisseurs de radars, qui détectent les émissions doppler. 25 Se présentant sous la forme d'un faisceau laser de classe 1 (invisible et inoffensif pour l'oeil), celui-ci doit être dirigé vers un véhicule pour pouvoir renvoyer un résultat. En effet, il s'agit d'un ensemble de rayons lumineux concentrés sur un même axe de quelques micromètres de diamètre. Sa finesse impose donc qu'il soit 30 utilisé à l'aide d'un système de visée et manipulé par un opérateur. Afin de surmonter cet inconvénient, certains appareils utilisent des lignes laser. La ligne est produite en utilisant l'objectif de Powell. Il s'agit d'une lentille - 2 - asphérique cylindrique provoquant une diffraction du faisceau selon un angle défini par la lentille et changeant ainsi le point laser en ligne laser. Cette modification de la forme du faisceau permet d'utiliser la technologie LIDAR pour la surveillance d'une voie de circulation.Today many devices allow law enforcement to identify traffic violations. Some allow the detection of a single type of offense while others 10 can accumulate several functions. In the case of speeding, several technologies are used: - The laser: used in transportable radars. - Doppler: used in mobile or fixed radars. 15 - The bi-Doppler: similar to Doppler, it can monitor several channels at the same time. In the case of the laser, it is the LIDAR (Light Detection And Ranging) technology. The distance measurement is performed by measuring the time between the pulse and the detection of the reflected signal. With two measurements of distances it is possible to deduce the speed. This technology has two advantages: it gives results with a high degree of accuracy and is not detectable by radar warnings, which detect Doppler emissions. Being in the form of a class 1 laser beam (invisible and harmless to the eye), it must be directed towards a vehicle to be able to return a result. Indeed, it is a set of light rays concentrated on the same axis of a few micrometers in diameter. Its fineness therefore requires that it be used with the aid of a sighting system and manipulated by an operator. In order to overcome this disadvantage, some devices use laser lines. The line is produced using Powell's lens. It is a cylindrical aspherical lens causing diffraction of the beam at an angle defined by the lens and thus changing the laser point in a laser line. This change in beam shape makes it possible to use LIDAR technology for monitoring a traffic lane.

La longueur de la ligne laser dépend de l'angle de diffraction donné par la lentille. Or, la longueur du faisceau (distance maximale entre l'émetteur et la cible) est inversement proportionnelle à cet angle. Plus l'angle est large, plus la distance d'utilisation de la ligne laser est réduite. Pour surveiller plusieurs voies de circulation simultanément, en l'état actuel de la technique, il est donc nécessaire d'utiliser plusieurs lignes lasers, ce qui multiplie les coûts. La technologie LIDAR est cependant utilisée également dans d'autres applications, notamment comme outil pour les calculs de trajectoires des véhicules 15 autonomes. Dans ce cas de figure, il s'agit d'un groupe d'émetteurs lasers (jusqu'à 64 dans l'état actuel de la technologie) placés verticalement les uns par rapports aux autres et de récepteurs correspondants. Cet ensemble est placé sur une plateforme 20 rotative tournant à une fréquence élevée (5 à 15 Hz dans l'état actuel de la technologie). L'appareil permet donc de reconstruire en 3D son environnement, et ce même à la vitesse d'un véhicule en déplacement. 25 L'image de cet environnement est quasiment actualisée en temps réel et permet de visualiser notamment le déplacement des véhicules à portée des faisceaux lasers de l'appareil. 30 La présente invention utilise cette dernière caractéristique dans le but de reconstituer en temps réel une image du trafic routier à un point fixe et d'effectuer simultanément plusieurs types de contrôles dans le cadre de l'application du code de - 3 - la route. Elle utilise donc la technologie LIDAR tout en s'affranchissant des contraintes citées précédemment, liées à un appareil émettant un faisceau fixe. Descriptif de l'invention: le dispositif de contrôle routier par LIDAR est 5 composé de deux modules LIDAR rotatifs (5), de deux caméra de vidéo-surveillance (6) et d'un boîtier électronique. Le module LIDAR rotatif est un ensemble de 64 émetteurs (1) / capteurs (2) lasers de classe 1 placés sur un axe vertical espacés de 0,4° les uns par rapport aux 10 autres. L'angle d'émission total vertical (4) est de 26,8° réparti de +2° à -24,6°. Cet ensemble de capteurs tourne autour d'un axe. La fréquence de rotation est comprise entre 5Hz et 15Hz réglable par 15 l'utilisateur. La caméra de vidéo-surveillance (6) possède un capteur 5 Mégapixels global shutter à 40 fps (images par seconde). 20 La lentille utilisée est une focale fixe 8mm à iris variable. Placée à une distance de 20m du point de prise de vue, elle permet un angle de prise de vue de 40 degrés et ainsi de couvrir jusqu'à 15m (soit quatre voies de circulation). 25 Celle-ci est fixée sous le LIDAR, perpendiculairement à son axe de rotation (Figure 2). Chacun des ensembles caméra / LIDAR (7) est placé de chaque côté de la 30 chaussée. Il est fixé en hauteur sur un pylône. La hauteur de fixation est variable et dépend de la largeur de la route. Lors de l'installation, l'angle entre l'appareil et le pylone (8) doit permettre de capter l'ensemble des voies d'un sens de circulation plus la moitié des voies du sens contraire. -4- La caméra est quant à elle fixée en direction du sens de circulation. L'angle de la caméra dépend de la hauteur à laquelle est fixé le dispositif. La distance entre celle-ci et la route ne doit pas être supérieur à 20m.The length of the laser line depends on the diffraction angle given by the lens. However, the length of the beam (maximum distance between the transmitter and the target) is inversely proportional to this angle. The wider the angle, the smaller the distance of use of the laser line. To monitor several traffic lanes simultaneously, in the current state of the art, it is therefore necessary to use several laser lines, which multiplies the costs. LIDAR technology is however also used in other applications, especially as a tool for the calculations of trajectories of autonomous vehicles. In this case, it is a group of laser transmitters (up to 64 in the current state of technology) placed vertically relative to each other and corresponding receivers. This set is placed on a rotating platform rotating at a high frequency (5 to 15 Hz in the current state of the art). The device allows to rebuild in 3D its environment, even at the speed of a moving vehicle. The image of this environment is almost updated in real time and makes it possible to visualize in particular the movement of the vehicles within range of the laser beams of the device. The present invention utilizes this latter feature for the purpose of reconstructing in real time an image of road traffic at a fixed point and simultaneously performing several types of checks as part of the application of the road code. It therefore uses LIDAR technology while avoiding the constraints mentioned above, related to a device emitting a fixed beam. Description of the invention: the road control device by LIDAR is composed of two rotary LIDAR modules (5), two video surveillance cameras (6) and an electronic box. The rotary LIDAR module is a set of 64 transmitters (1) / sensors (2) class 1 lasers placed on a vertical axis spaced 0.4 ° relative to each other. The vertical total emission angle (4) is 26.8 ° distributed from + 2 ° to -24.6 °. This set of sensors rotates about an axis. The rotation frequency is between 5Hz and 15Hz adjustable by the user. The video surveillance camera (6) has a global 5 megapixel sensor shutter at 40 fps (frames per second). The lens used is a fixed focal length 8mm to variable iris. Placed at a distance of 20m from the point of view, it allows an angle of view of 40 degrees and thus cover up to 15m (four traffic lanes). This is fixed under the LIDAR, perpendicular to its axis of rotation (Figure 2). Each of the camera / LIDAR assemblies (7) is placed on each side of the roadway. It is fixed in height on a pylon. The height of attachment is variable and depends on the width of the road. During installation, the angle between the device and the pylon (8) must allow to capture all the channels of a direction of circulation plus half of the lanes in the opposite direction. -4- The camera is fixed in the direction of the traffic direction. The angle of the camera depends on the height at which the device is attached. The distance between it and the road must not be greater than 20m.

Les deux ensembles du dispositif sont reliés au boîtier électronique par câble RJ45. Le boîtier électronique comprend un serveur pour l'hébergement des 10 programmes pilotant le dispositif ainsi qu'une carte GPRS permettant l'envoi de données sans fil sur le cloud. Les LIDAR fonctionnent en continu établissant ainsi une image en temps réel du tronçon de route sur un périmètre de 50m. 15 Cette image permet de relever les informations suivantes: - vitesse des véhicules. - types de véhicule. - profil du véhicule. 20 - localisation du véhicule sur la chaussée. En comparant ces informations au registre de circulation comprenant la vitesse réglementaire et les autorisations de circulation par type de véhicule et par voie, le programme relève les infractions d'excès de vitesse et de circulation sur voie 25 non-autorisée. Le programme pilotant le dispositif permet de faire le lien entre le LIDAR et la caméra. Lors du paramétrage du dispositif, les deux appareils sont synchronisés et utilisent le même référentiel. Les champs de vision de la caméra et du LIDAR se 30 chevauchent. - 5 - Le programme permet ainsi de repérer et de suivre un véhicule sur l'image LIDAR et de poursuivre le tracking sur la vidéo, en identifiant le véhicule comme étant le même.The two sets of the device are connected to the control box by RJ45 cable. The electronic box includes a server for hosting the 10 programs controlling the device and a GPRS card for sending wireless data to the cloud. The LIDARs operate continuously, thus providing a real-time image of the section of road on a perimeter of 50m. This image makes it possible to record the following information: - speed of the vehicles. - types of vehicle. - vehicle profile. 20 - location of the vehicle on the roadway. By comparing this information with the traffic register including the speed limit and the traffic permits by type of vehicle and by lane, the program records the offenses of speeding and unauthorized lane 25 traffic. The program controlling the device makes it possible to make the link between the LIDAR and the camera. When setting the device, both devices are synchronized and use the same repository. The fields of view of the camera and the LIDAR overlap. The program thus makes it possible to locate and track a vehicle on the LIDAR image and to continue the tracking on the video, identifying the vehicle as being the same.

Ainsi, le tracking d'un véhicule détecté par le LIDAR en infraction est poursuivi par la caméra. Un algorithme d'ALPR permet ensuite de relever la plaque d'immatriculation du véhicule afin de le verbaliser. Les images vidéo et 3D sont envoyées en direct au centre de contrôle par 3G, 10 qui peut les visualiser en temps réel. L'intégralité des images relatives à un véhicule en infraction sont enregistrées et indexées sur une plateforme cloud.Thus, the tracking of a vehicle detected by the LIDAR in violation is continued by the camera. An algorithm of ALPR then makes it possible to raise the plate of registration of the vehicle in order to verbalize it. The video and 3D images are sent live to the control center by 3G, 10 which can view them in real time. All images relating to an infringing vehicle are recorded and indexed on a cloud platform.

15 Les dessins annexés illustrent l'invention: La figure 1 représente un LIDAR rotatif. La figure 2 représente l'ensemble LIDAR + caméra. La figure 3 représente l'ensemble LIDAR + caméra en situation. 20The accompanying drawings illustrate the invention: Figure 1 shows a rotating LIDAR. Figure 2 shows the whole LIDAR + camera. Figure 3 shows the set LIDAR + camera situation. 20

Claims

REVENDICATIONS1. Device for notification of traffic offenses, characterized in that it comprises two sets each comprising a rotating lidar (5) and a video surveillance camera (6), the two sets being placed on each side of the roadway and connected to a box electronic RJ45 cable. 10

2. Device according to claim 1, characterized in that the housing comprises: a. A server for hosting device control programs; b. A GPRS card that allows wireless traffic data to be sent to a cloud platform.

3. Device according to claim 2, characterized in that the control programs comprise means for detecting and tracking a vehicle identified on the images from the CCTV cameras (6) by tracking (tracking) its numberplate.

4. Device according to claim 3, characterized in that the control programs comprise means for sending the images from the CCTV cameras (6) to a control center. 15 20