FR3038733A1 - Systeme de detection par sources d'impulsions lumineuses de la distance entre un vehicule automobile et une cible - Google Patents

Abstract

Ce système (2) de détection de la distance entre un véhicule automobile (4) et une cible (6) comprend un capteur d'imagerie (16) et un programmateur (14). Le véhicule automobile (4) comporte au moins une source d'impulsions lumineuses (12) apte à émettre des impulsions lumineuses périodiques à une fréquence d'impulsion (Fi) destinées à être réfléchies par au moins un catadioptre (26) de la cible (6), chaque impulsion étant émise pendant un intervalle d'émission, le programmateur étant programmé pour que le capteur d'imagerie intègre, pour chaque impulsion : -une première image pendant un premier intervalle d'intégration dans lequel l'intervalle d'émission est inclus, et -une seconde image pendant un second intervalle d'intégration distinct de l'intervalle d'émission.

Description

Système de détection par sources d’impulsions lumineuses de la distance entre un véhicule automobile et une cible L’invention concerne un système et un procédé de détection de la distance entre un véhicule automobile et une cible. Étant donnée l’évolution actuelle du contexte routier, qui assiste à une multiplication des réseaux autoroutiers et à une augmentation du trafic de véhicules automobiles, la nécessité d’améliorer la sécurité du conducteur d’un véhicule automobile en réduisant l’impact de ses propres erreurs d’appréciation sur l’état de la circulation se fait ressentir. En particulier, les erreurs d’appréciation concernant la position, la vitesse et l’accélération des autres véhicules peuvent aisément être corrigées en détectant les distances entre les véhicules automobiles. A cette fin, on connaît des véhicules de l’art antérieur équipés de radars permettant de mesurer la vitesse et le positionnement d’une cible par effet Doppler. Toutefois, ces radars ne permettent d’effectuer des mesures que sur des points de balayage correspondant à un champ d’environ l°xl°. Il en résulte que les radars actuellement utilisés ne permettent pas des mesures assez précises pour améliorer significativement la sécurité du conducteur. En outre, les radars sont incapables de détecter les objets en arrêt, tels que des véhicules arrêtés sur la chaussée ou des piétons immobiles. D’autres véhicules sont équipés de lidars permettant de scanner la scène point par point et de détecter la réception d’un signal. Ce faisant, le lidar est capable d’estimer la position, la vitesse et l’accélération d’une cible. Toutefois, le signal utilisé est généralement un signal lumineux infrarouge, de sorte que la généralisation de tels véhicules pourrait poser des problèmes de sécurité oculaire pour les usagers de la route, et en particulier pour les piétons et les cyclistes.

De manière générale, on constate que les radars et les lidars sont mal adaptés pour identifier des objets à cause de leur résolution angulaire qui est trop faible. En outre, ces dispositifs sont trop onéreux pour être incorporés sur la plupart des véhicules automobiles.

On connaît, par le document FR 2 961 141, un système comprenant une source d’impulsions lumineuses, disposée sur la cible, et un capteur d’imagerie, disposé sur le véhicule automobile. Le capteur d’imagerie est programmé pour détecter les impulsions lumineuses émises par la cible. Un inconvénient de cette solution est que la cadence d’imagerie du capteur d’imagerie doit être calquée sur les émissions d’impulsions lumineuses par le dispositif lumineux. Par ailleurs, les impulsions lumineuses ne sont pas toujours détectées, compte tenu du grand nombre d’informations contenues dans les images intégrées par le capteur photosensible.

En outre, de tels systèmes de détection ne fonctionnent que pour des cibles compatibles, c’est à dire équipées de sources d’impulsions lumineuses dont la fréquence d’émission est synchronisée avec la fréquence d’intégration d’images par le capteur d’imagerie.

Au vu de ce qui précède, l’invention a pour but de permettre la détection fiable et robuste de la distance entre un véhicule et une cible au moyen d’un dispositif peu onéreux et fiable, sans qu’il soit nécessaire d’implémenter sur la cible un dispositif complémentaire. A cet effet, il est proposé un système de détection de la distance entre un véhicule automobile et une cible, comprenant un capteur d’imagerie et un programmateur. Le véhicule automobile comporte au moins une source d’impulsions lumineuses apte à émettre des impulsions lumineuses périodiques à une fréquence d’impulsion destinées à être réfléchies par au moins un catadioptre de la cible, chaque impulsion étant émise pendant un intervalle d’émission, le programmateur étant programmé pour que le capteur d’imagerie intègre, pour chaque impulsion : une première image pendant un premier intervalle d’intégration dans lequel l’intervalle d’émission est inclus, et une seconde image pendant un second intervalle d’intégration distinct de l’intervalle d’émission.

En équipant le même véhicule automobile avec la source d’impulsions lumineuses et le capteur d’imagerie, on peut adapter le signal au détecteur de ce signal, ce qui augmente la robustesse de la détection des impulsions lumineuses. En intégrant deux images pour chaque impulsion, on rend la détection des impulsions lumineuses plus facile. L’utilisation de catadioptres permet d’éviter l’implémentation d’un dispositif complexe sur la cible, et augmente le nombre de cibles compatibles avec ce système de détection.

Selon un mode de réalisation, le capteur d’imagerie est une caméra à stéréovision et le véhicule comprend un calculateur apte à déterminer la distance entre le véhicule automobile et la cible.

On peut prévoir que la cible soit un autre véhicule automobile.

On peut en outre prévoir un détecteur de pollution visuelle par une source parasite émettant des impulsions lumineuses périodiques pendant un intervalle d’intégration.

Dans ce cas, le détecteur de pollution visuelle comprend avantageusement une unité de détection d’une saturation du capteur d’imagerie et un module de commande d’un décalage des intervalles d’émission.

Selon un autre aspect, il est proposé un procédé de communication entre un véhicule automobile et une cible au moyen d’un système de détection comportant au moins une source d’impulsions lumineuses émettant des impulsions lumineuses à une fréquence d’impulsion destinées à être réfléchies par au moins un catadioptre de la cible, dans lequel, pour chaque impulsion, on intègre une première image au cours d’un premier intervalle d’intégration, on intègre une seconde image pendant un second intervalle d’intégration distinct du premier intervalle d’intégration, l’impulsion étant émise pendant un intervalle d’émission inclus dans le premier intervalle d’intégration, puis on détermine la position des catadioptres de la cible par comparaison de la première image et de la deuxième image.

Plusieurs modes de mise en œuvre en variante sont possibles pour optimiser la reconnaissance des impulsions lumineuses par le capteur d’imagerie ou pour rendre le système compatible à d’autres applications.

Selon un premier mode de mise en œuvre en variante, pour chaque impulsion, la durée du premier intervalle d’intégration est égale à celle du second intervalle d’intégration, et les intervalles d’intégration s’enchaînent de manière périodique à une fréquence d’acquisition égale au double de la fréquence d’impulsion.

Selon un deuxième mode de mise en œuvre en variante, pour chaque impulsion, le premier intervalle d’intégration est sensiblement confondu avec l’intervalle d’émission, le second intervalle d’intégration étant de durée égale à celle de l’intervalle d’émission.

Dans ce deuxième mode de mise en œuvre, on peut encore prévoir que, pour chaque impulsion, la durée entre la fin du premier intervalle d’intégration et le début du deuxième intervalle d’intégration de ladite impulsion est une constante inférieure à la moitié de la durée entre la fin du deuxième intervalle d’intégration de ladite impulsion et le début du premier intervalle d’intégration de l’impulsion suivante.

Selon un troisième mode de mise en œuvre en variante, pour chaque impulsion, on intègre une troisième image pendant un troisième intervalle d’intégration distinct des premier et second intervalles d’intégration, ledit troisième intervalle d’intégration étant de longueur supérieure à 5 fois celle de l’intervalle d’impulsion. D’autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 illustre schématiquement un système de détection de la distance entre un véhicule automobile et une cible, - la figure 2 est un chronogramme illustrant un premier exemple de mise en œuvre de procédé de détection au moyen du système de la figure 1, - la figure 3 est un chronogramme illustrant un deuxième exemple de mise en œuvre de procédé de détection au moyen du système de la figure 1, et - la figure 4 est un chronogramme illustrant un troisième exemple de mise en œuvre de procédé de détection au moyen du système de la figure 1.

On a représenté sur la figure 1 un système de détection 2 de la distance entre un véhicule automobile suiveur 4 et une cible 6. Dans ce mode de réalisation, la cible 6 est un autre véhicule automobile mais peut tout à fait être un cycliste, un piéton ou un autre objet, tel qu’un un panneau de signalisation, un obstacle, un danger, un virage, une entrée en agglomération un péage routier, un tunnel, etc. Le véhicule suiveur 4 et le véhicule cible 6 sont chacun schématiquement représentés sur la figure 1 par un trapèze, dont le petit côté 8 représente l’avant du véhicule, et le grand côté 10 représente l’arrière du véhicule.

Le véhicule suiveur 4 est doté d’au moins une source 12 d’impulsions lumineuses, placée sur sa face avant 8 de manière à émettre des impulsions lumineuses vers l’avant ou, en d’autres termes, vers la face arrière 10 du véhicule automobile 6. La source 12 comprend un émetteur de lumière tel qu’une ampoule ou une diode électroluminescente contrôlée par un programmateur 14. Le programmateur 14 pilote la source 12 de telle sorte que celle-ci émette une pluralité d’impulsions lumineuses de manière périodique à une fréquence d’émission Fi. Ainsi, si la fréquence d’émission Fi est de 25 Hz, une impulsion lumineuse est émise toutes les 40 ms, pendant un intervalle d’émission Ai constant.

Le véhicule suiveur 4 comporte par ailleurs un capteur d’imagerie 16. Le capteur d’imagerie 16 est une caméra à stéréovision constituée d’une première caméra 18 placée sur la gauche du véhicule, et d’une deuxième caméra 20 placée sur la droite du véhicule. Par rapport au véhicule suiveur 4, les caméras 18 et 20 sont disposées à la même position selon l’axe longitudinal et selon l’axe vertical. Elles sont distancées l’une par rapport à l’autre selon l’axe transversal, d’une distance de base B. Les caméras 18 et 20 sont conçues pour acquérir une pluralité d’images à une fréquence d’acquisition prédéfinie. Chaque période d’acquisition est divisée en une fenêtre d’acquisition, au cours de laquelle la caméra peut intégrer une image et une période d’aveuglement au cours de laquelle la caméra ne peut pas intégrer d’image. Les images intégrées sont intégrées au cours d’un intervalle d’intégration compris dans une fenêtre d’acquisition. Les caméras 18 et 20 sont pilotées par le programmateur 14, de manière à ne pouvoir intégrer des images que simultanément. En d’autres termes, lorsqu’une image doit être intégrée pendant un intervalle d’intégration, le programmateur 14 transmet au capteur d’imagerie 16 l’instant de début et l’instant de fin de l’intervalle d’intégration, de telle sorte que chacune des caméras 18 et 20 acquièrent une image, chacune de leur côté, pendant la durée de l’intervalle d’intégration. D’une manière générale, on choisira soigneusement une durée d’intervalle d’intégration ou d’intervalle d’acquisition des images nettement supérieure à 1 ps qui correspond au temps mis par la lumière pour parcourir une distance d’environ 300 m. De cette façon, le temps de parcours par les impulsions lumineuses de la distance entre le véhicule suiveur et la cible ne nécessite pas d’être pris en considération.

Les deux images sont envoyées à un module de détection de pixels lumineux 22. Le module de détection 22 a pour tâche de détecter sur chacune des images recueillies des coordonnées de pixels remarquables et transmet ces coordonnées à un calculateur 24. Le calculateur 24 a pour fonction, à partir de ces coordonnées, de calculer la distance séparant les véhicules 4 et 6.

Le véhicule cible 6 comporte sur sa face arrière 10 un catadioptre 26. Toutefois, on ne sortirait pas du cadre de l’invention en ajoutant plusieurs catadioptres sur la face arrière 10 du véhicule cible 6. En pratique, ces catadioptres peuvent être intégrés dans l’un des phares arrière du véhicule 6. Ils peuvent également correspondre aux surfaces réfléchissantes réglementaires sur tous les véhicules, dans certains pays. Avantageusement, le véhicule cible 6 comporte deux catadioptres, répartis sur chaque côté de sa face arrière 10. Ces catadioptres sont les catadioptres réglementaires dans un certain nombre de pays, de sorte que l’implémentation de ce système de détection ne nécessite même pas d’adapter le véhicule suiveur 6.

Comme cela sera détaillé par la suite, le module de détection 22 est spécialement conçu pour détecter le pixel lumineux correspondant au reflet d’une impulsion lumineuse émise par la source 12 réfléchie par le catadioptre 26. Dans cet exemple de réalisation, lorsqu’une image prise par la caméra 18 -respectivement par la caméra 20- est transmise au module de détection 22, celui-ci détermine les coordonnées du pixel lumineux correspondant à la position du catadioptre 26 par rapport à la caméra 18 -respectivement la caméra 20.

Les caméras 18 et 20 étant décalées l’une par rapport à l’autre sur l’axe transversal du véhicule 4, les coordonnées du pixel lumineux ne sont pas les mêmes sur les deux images acquises simultanément. Dans l’exemple de réalisation illustré en figure 1, le pixel lumineux apparaîtra sur la droite d’une image acquise par la caméra 18 et sur la gauche d’une image acquise par la caméra 20. Connaissant les coordonnées du pixel lumineux sur l’une et sur l’autre des images respectivement acquises par les caméras 18 et 20, le calculateur 24 peut calculer le décalage entre ces deux coordonnées. On dit alors que le calculateur détermine la « disparité ». Connaissant la distance de base B, le modèle des optiques des caméras 26 et 28 et leurs distances focales, le calculateur 34 déduit de la disparité la distance du véhicule 6 par rapport au véhicule 4, par triangulation.

Au moyen du système de détection 2, il est possible de mettre en œuvre un procédé de détection qui va être détaillé en référence au chronogramme de la figure 2. On remarque que les durées représentées sur ce chronogramme, mais aussi celles représentées sur le chronogramme des figures 3 et 4 ne sont pas représentées à l’échelle.

Sur ce chronogramme, on a représenté les intervalles d’émission d’impulsions lumineuses par des rectangles 28. Pendant toute la durée du chronogramme de la figure 2, cinq impulsions lumineuses sont donc émises par la source 12, de manière périodique à la fréquence Fi = 25 Hz. On a donc représenté la période Pi entre deux impulsions lumineuses, égale à 40 ms. On a par ailleurs représenté la durée Δι = 1 ms de l’intervalle d’émission de chaque impulsion lumineuse.

Les intervalles d’intégration, au cours desquels une image est intégrée par la caméra 18 et par la caméra 20, sont représentés sur le chronogramme par des rectangles 30 et 31. Dans ce mode de mise en œuvre, la caméra 18 ou 20 intègre une image pendant toute la durée de la fenêtre d’acquisition associée. Le temps du chronogramme de la figure 2, neuf paires d’images sont intégrées par le capteur d’imagerie 16, chaque paire d’image comportant une image intégrée par la caméra 18 et une image intégrée par la caméra 20. Dans le procédé illustré par le chronogramme de la figure 2, le capteur d’imagerie fonctionnant à la fréquence d’acquisition F2 = 50 Hz, les fenêtres d’acquisitions ont une durée Δ2 = 19 ms et un intervalle d’aveuglement du capteur d’imagerie, de durée 1 ms, est interposé entre deux fenêtres d’acquisitions successives.

En se plaçant à l’origine des temps du chronogramme de la figure 2, une impulsion lumineuse 28 est émise au même instant qu’un premier intervalle d’intégration 30 débute. L’émission de l’impulsion lumineuse se poursuit puis s’arrête à t = 1 ms. L’intégration, elle, se poursuit jusqu’à t = 19 ms, instant auquel elle s’arrête. Deux images NG1 et ND1 intégrées respectivement par l’une et par l’autre des caméras 18 et 20 sont transmises au module de détection 22 et mémorisées par ce dernier. A t = 20 ms, un deuxième intervalle d’intégration 31 recommence, sans cette fois qu’une impulsion lumineuse ne soit émise pendant la durée de cette intégration. A t = 39ms, l’intervalle d’intégration 31 est terminé et deux nouvelles images NG2 et ND2 intégrées respectivement par l’une et par l’autre des caméras 18 et 20 sont transmises au module de détection 22.

Compte tenu de l’ordre de grandeur important de la fréquence d’acquisition, les images NG1 et NG2 sont quasiment identiques, à ceci près que l’image NG1 comporte un pixel lumineux par rapport aux pixels correspondants de l’image NG2. Ce pixel est du à la réflexion de l’impulsion lumineuse dans chacun des catadioptres 26, pendant le premier intervalle d’intégration 30. En conséquence, les coordonnées de ce pixel renseignent la position du catadioptre 26, par rapport à la caméra 18. Pour détecter ces coordonnées, le module de détection 22 soustrait à t = 19 ms l’image NG1 mémorisée à l’image NG2. Il apparaît alors une image « noire » comprenant seulement un pixel lumineux, dont les coordonnées sont aisément détectables.

Pour connaître la position du catadioptre 26 par rapport à la caméra 20, le module de détection détermine, de la même façon, les coordonnées du pixel lumineux sur l’image ND1 en faisant une soustraction de ladite image ND1 par l’image ND2. Ces coordonnées sont transmises au module de détection 22.

Les caméras 18 et 20 étant décalées l’une par rapport à l’autre sur l’axe transversal du véhicule 4, les coordonnées du pixel lumineux sont différentes. Connaissant les coordonnées du pixel lumineux détecté par l’une et par l’autre des caméras 18 et 20, le calculateur 24 peut calculer le décalage entre la position du pixel sur l’une et la position du pixel sur l’autre. En d’autres termes, le calculateur détermine la « disparité », qui correspond à la distance entre la position du catadioptre 26 vu par la caméra 18 et la position du catadioptre 26 vu par la caméra 20. Connaissant la distance de base B, le modèle des optiques des caméras 18 et 20 et leurs distances focales /, le calculateur 24 déduit aisément de la disparité Δ la distance D du véhicule 6 par rapport au véhicule 4. En pratique, on applique la f relation : D = Bx —.

A

Ces étapes sont répétées toutes les deux intégrations d’image de sorte que la distance D du véhicule 6 par rapport au véhicule 4, estimée par le calculateur 24 est actualisée toutes les 40 ms.

Lorsque le véhicule comporte plusieurs catadioptres, la répartition des catadioptres sur la face arrière sera avantageusement connue du calculateur 24. Ainsi, connaissant les coordonnées des multiples pixels lumineux sur les images impaires, le calculateur leur attribue un catadioptre et détermine la distance du véhicule par rapport au catadioptre. En faisant la moyenne des distances calculées, compte tenu de la loi des grands nombres, il détermine la distance D de manière plus précise qu’avec un seul catadioptre. Il est par ailleurs avantageux de disposer plusieurs catadioptres pour pouvoir encore déterminer la distance D, même lorsque l’un des catadioptres ne réfléchit pas la lumière, par exemple si de la boue a été projetée sur celui-ci.

Ainsi, pour mettre en œuvre ce procédé, le programmateur 14 est programmé de telle sorte que, pendant chaque période d’émission, au moins deux intervalles d’intégration distincts aient lieu. En d’autres termes, chaque fois qu’une impulsion lumineuse est émise, au moins deux images sont intégrées par chacune des caméras 18 et 20. De la sorte, chacune des caméras 18 et 20 voit les pixels lumineux « clignoter ». Cela facilite grandement la détection des pixels lumineux par le module de détection 22.

Cet avantage a pour conséquence d’augmenter la fiabilité de la détection de la distance sans pour autant nécessiter un système plus compliqué. En particulier, le seul composant du système que doit comporter le véhicule suiveur 6 est un catadioptre. Un tel composant est déjà présent sur la plupart des faces arrière des véhicules automobiles. En outre, la source d’impulsions lumineuses et le capteur d’imagerie peuvent aisément être couplés pour mettre en œuvre le chronogramme de la figure 2 car ils sont implémentés sur le même véhicule. Enfin, il est possible de modifier la fréquence d’actualisation de l’estimation de la distance entre les véhicules 4 et 6, en modifiant seulement la fréquence d’acquisition F2.

On a représenté sur la figure 3 un chronogramme illustrant un deuxième procédé de détection pouvant être mis en œuvre au moyen du système de la figure 1.

Ce mode de mise en œuvre diffère en particulier de celui représenté à la figure 2, en ce que les intervalles d’intégration ne sont plus périodiques. Sur la figure 3, on a représenté en pointillés les fenêtres d’acquisition du capteur d’imagerie utilisé pour le mode de mise en œuvre de la figure 2. Le capteur d’imagerie utilisé peut intégrer des images à une fréquence d’acquisition de 60 Hz, de sorte que la durée de la fenêtre d’acquisition est de 16 ms et que la période d’aveuglement entre deux fenêtres d’acquisition est d’environ 0,67 ms.

Les intervalles d’émission d’impulsions lumineuses sont représentés sur le chronogramme de la figure 3 par des rectangles 32 remplis par des hachures. Les intervalles d’intégration, au cours desquels une image est intégrée par la caméra 18 et par la caméra 20, sont représentés sur le chronogramme par des rectangles 34 et 35. Pour chaque émission d’impulsion lumineuse, chacune des caméras 18 et 20 réalise deux intégrations d’images comprises dans deux fenêtres d’acquisition différentes. La première image intégrée est intégrée pendant un premier intervalle d’intégration 34 confondu avec l’intervalle d’émission 32 de l’impulsion lumineuse correspondante. De préférence, l’intervalle d’émission 32 est situé soit au début, soit à la fin d’une fenêtre d’acquisition. Dans cet exemple, l’intervalle d’émission est situé à la fin d’une fenêtre d’acquisition. La deuxième image intégrée est intégrée pendant un second intervalle d’intégration 35 de même durée que le premier intervalle d’intégration, et inclus dans une fenêtre d’acquisition adjacente à la fenêtre d’acquisition du premier intervalle d’intégration. Avantageusement, le second intervalle d’intégration a lieu à la fin de la fenêtre d’acquisition qui précède la fenêtre d’acquisition du premier intervalle d’intégration, si ce dernier a lieu au début d’une fenêtre d’acquisition. Si le premier intervalle d’intégration a lieu à la fin d’une fenêtre d’acquisition, comme c’est le cas dans l’exemple du chronogramme de la figure 3, le second intervalle d’intégration a lieu au début de la fenêtre d’acquisition suivante. Au vu de ce qui précède, la durée des intervalles d’intégration 34 et 35 est constante et toujours égale à la durée des intervalles d’émission Ai. L’origine des temps du chronogramme de la figure 3 correspond au début d’une fenêtre d’acquisition. A l’instant t = 15,9 ms par rapport à l’origine des temps, une impulsion lumineuse 32 de durée Ai = 10 ps est émise au même instant qu’un premier intervalle d’intégration 34 débute. L’émission de l’impulsion lumineuse 32 et l’intégration d’image 34 se poursuivent puis s’arrêtent à t = 15,91 ms. Le capteur d’imagerie transmet alors deux images NG1 et ND1 au module de détection 22. A t ~ 16,17 ms, une autre fenêtre d’acquisition commence. Aucune impulsion lumineuse n’est émise pendant toute la durée de cette fenêtre. A t = 16,2 ms, une intégration d’image commence, pendant un second intervalle d’intégration 35 de même durée que le premier intervalle d’intégration 34, c’est-à-dire 10 ps. A t = 16,21 ms, l’intégration d’image est terminée et deux nouvelles images NG2 et ND2 acquises respectivement par l’une et par l’autre des caméras 18 et 20 sont transmises au module de détection 22.

On applique ensuite les étapes du procédé de la figure 2 permettant successivement de détecter les coordonnées du(des) pixel(s) lumineux correspondant au(x) catadioptres du véhicule suiveur, de calculer la disparité et d’en déduire la distance séparant les deux véhicules, par triangulation.

Comme dans le procédé détaillé au moyen du chronogramme de la figure 2, la détection des impulsions lumineuses est rendue très facile et très robuste, par le fait qu’on visualise deux fois la scène vue par l’une et par l’autre des caméras 18 et 20, une fois avec l’impulsion lumineuse et une autre fois sans impulsion lumineuse.

En rapprochant autant que faire se peut les intervalles d’intégration 34 et 35, on simplifie le traitement d’images en supposant qu’entre deux images successives, la position relative des objets dans la scène a très peu varié. En effet, dans l’exemple de la figure 3, une fraction de milliseconde s’est écoulée entre les deux intégrations d’image 34 et 35. Cela renforce la robustesse et la facilité de la détection des pixels lumineux.

En outre, la durée des intervalles d’intégration 34 et 35 est réduite par rapport à la durée de la fenêtre d’acquisition du capteur d’imagerie. La durée de l’intervalle d’émission 32 a par ailleurs été réduite par rapport au premier mode de réalisation. Si l’on considère que plusieurs systèmes de détection mettent en œuvre un tel procédé de détection sur la route, la réduction des durées des intervalles d’intégration et d’émission réduit fortement le risque qu’un des systèmes ne soit pollué par les impulsions lumineuses d’un autre système de détection parasite, tout en garantissant une fréquence d’acquisition stable.

Par pollution visuelle par un système parasite, on entend que le traitement d’images n’est pas rendu possible en raison des impulsions lumineuses émises par un système de détection équivalent implémenté sur un autre véhicule automobile. La pollution par un système équivalent peut également être évitée par l’implémentation d’un détecteur 36 au sein du véhicule suiveur 4 (en référence à la figure 1). Le détecteur 36 a pour fonction de détecter l’émission d’impulsions lumineuses parasites par un système équivalent sur un autre véhicule. Les impulsions lumineuses sont parasites si les sources d’impulsions lumineuses du système équivalent émettent à la même fréquence d’émission que le véhicule suiveur 4, et si les émissions sont synchronisées avec l’un des premier et second intervalles d’intégration du capteur d’imagerie 16 du véhicule 4. Dans ces deux cas de figures, le système de détection 2 ne peut plus détecter de façon fiable et simple les réflexions des impulsions lumineuses qu’il a générées lui-même.

La détection d’impulsions lumineuses parasites est fondée sur le fait que les impulsions parasites arrivent directement au détecteur, à la différence des impulsions réfléchies émises par la source d’impulsions 12 qui ne peuvent arriver sans être réfléchies par le catadioptre 26. En conséquence, l’intensité des impulsions parasites et bien plus importante que l’intensité des impulsions réfléchies. Les caméras 18 et 20 sont conçues de telle sorte que la présence d’impulsions parasites entraîne leur saturation. Le détecteur 36 comprend une unité 38 capable de détecter cette saturation. Lorsque l’unité 38 détecte la saturation, il transmet un signal à un module de commande 40, en liaison avec le programmateur 14. Le module de commande 40 génère alors un décalage temporel au hasard de manière à décaler l’intervalle d’émission de manière aléatoire pour que le système redevienne pleinement opérationnel. Dans cet exemple, le module de commande 40 génère un nombre K au hasard, compris entre 0 et 1599. Ce nombre est transmis au programmateur 14, qui calcule, en fonction de K : - l’instant de début de l’intervalle d’intégration par rapport au début de la fenêtre d’acquisition associée : ΙχΔ1; et - l’instant de fin de l’intervalle d’intégration par rapport au début de la fenêtre d’acquisition associée : (Â' + l)xA1.

Pour améliorer encore la détection de la distance, on peut envisager, en référence aux chronogrammes des figures 2 à 4, de faire varier l’intensité des impulsions lumineuses en proportion de la vitesse du véhicule. Cela a pour effet d’augmenter la portée de la détection de la distance lorsque la vitesse du véhicule 4 augmente. Le temps de réaction nécessaire pour dévier ou arrêter son véhicule étant plus important à haute vitesse, il est avantageux de pouvoir détecter, à haute vitesse, la distance avec des véhicules situés plus loin que si on est au ralenti. Alternativement, afin de permettre une sécurité optimale, on peut déterminer une fonction adaptée corrélant la portée de la détection à la vitesse, de sorte que la portée de la détection soit au plus proche de la distance parcourue par le véhicule avant l’arrêt ou la déviation de celui-ci.

On a représenté sur la figure 4 un chronogramme illustrant un troisième procédé de détection pouvant être mis en œuvre au moyen du système de la figure 1.

Pour mettre en œuvre ce procédé, le capteur d’imagerie 16 est configuré à la même fréquence d’acquisition 60 Hz que dans le procédé illustré dans la figure 3. On a en conséquence représenté les fenêtres d’acquisition en pointillés identiques à celles de la figure 3.

Dans ce procédé, les impulsions lumineuses sont émises de manière périodique, à une fréquence de 20 Hz. En d’autres termes, une impulsion est émise toutes les trois fenêtres d’acquisition. Ainsi seules trois impulsions lumineuses sont émises sur le chronogramme de la figure 4.

Les intervalles d’émission d’impulsions lumineuses sont représentés sur le chronogramme de la figure 4 par des rectangles 42 remplis par des hachures. Les intervalles d’intégration sont représentés sur le chronogramme par des rectangles 44, 45 et 46. Pour chaque émission d’impulsion lumineuse 42 au cours d’une fenêtre d’acquisition N, chacune des caméras 18 et 20 réalise trois intégrations 44, 45 et 46 d’image comprises dans trois fenêtres d’acquisition différentes N, N+l et N+2. En référence à la figure 4, N peut prendre la valeur 1, 4 ou 7. La première image est intégrée pendant un premier intervalle d’intégration 44 confondu avec l’intervalle d’émission 42 de l’impulsion lumineuse correspondante. La deuxième image est intégrée pendant un second intervalle d’intégration 45 de même durée que le premier intervalle d’intégration 44, et inclus dans la fenêtre d’acquisition N+l, c’est-à-dire dans la deuxième, la cinquième et la huitième fenêtres d’intégration en référence à la figure 4. Dans le procédé illustré par le chronogramme de la figure 4, les premier et deuxième intervalles d’intégration 44 et 45 correspondent donc aux premier et deuxième intervalles d’intégration 34 et 35 du chronogramme de la figure 3.

Pour chaque impulsion, une troisième image est intégrée pendant un troisième intervalle d’intégration référencé 46 sur la figure 4. L’intervalle 46 est distinct des premier et deuxième intervalles d’intégration 44 et 45, et inclus dans la fenêtre d’intégration N+2, c’est-à-dire dans la troisième, la sixième et la neuvième fenêtres d’intégration en référence à la figure 4. L’origine des temps du chronogramme de la figure 4 correspond au début d’une fenêtre d’acquisition. Jusqu’à l’instant t ~ 33,33 ms par rapport à l’origine des temps, le chronogramme est identique à celui de la figure 3. Quatre images NG1, ND1, NG2 et ND2 ont déjà été transmises au module de détection qui, à l’aide du calculateur 24, a déterminé la distance entre le véhicule 4 et le véhicule 6. A t ~ 33,33 ms, une troisième fenêtre d’acquisition commence, qui se termine à t ~ 49,33 ms. Pendant toute la durée de cette troisième fenêtre, aucune impulsion lumineuse n’est émise. A t = 34 ms, une intégration d’image commence, pendant un troisième intervalle d’intégration 46 de durée 15 ms. A t = 49 ms, l’intégration d’image terminée et deux nouvelles images NG3 et ND3 acquises respectivement par l’une et par l’autre des caméras 18 et 20 sont transmises au module de détection 22 ou au calculateur 24, ou à un autre composant de l’ordinateur de bord du véhicule 4.

Ces images sont utilisées pour d’autres applications que la détection de la distance par rapport au véhicule cible, telles que l’affichage de la scène routière sur un afficheur, la lecture de panneaux de signalisation, etc. .. Avec un chronogramme du type de celui de la figure 4, il est possible d’intégrer au sein d’un même système plusieurs applications d’aide à la conduite de natures complètement différentes.

Ainsi, il ressort du mode de réalisation de la figure 1 et des trois exemples de procédé des figures 2 à 4 que l’invention fournit un moyen pour déterminer de manière facile et robuste la distance entre un véhicule automobile et une cible, la cible devant seulement comporter un ou plusieurs catadioptres. Dans certains pays où les catadioptres sont obligatoires, tous les véhicules en règle sont donc adaptés en tant que cibles de ce système.

Le système de détection et le procédé de détection ont été détaillés relativement à une cible correspondant à un véhicule automobile. Toutefois, on ne sort pas du cadre de l’invention en envisageant une cible différente, telle qu’un cycliste ou un piéton, ou de toute autre nature telle qu’un panneau de signalisation d’un danger, d’un virage, d’une limitation de vitesse ou d’une entrée en agglomération.

En fournissant un moyen pour détecter de manière facile et robuste la distance entre deux véhicules, on améliore la fiabilité du système et on diminue la puissance de calcul nécessaire pour le faire fonctionner, et donc le coût d’un tel système. En limitant les éléments à implémenter sur une cible pour la rendre compatible au système de détection, on limite le coût du système et on augmente le nombre de cibles compatibles.

Grâce à ce système de détection et au procédé de détection selon l’invention, on améliore donc de manière globale la sécurité des usagers de la route, et ce en minimisant les coûts de fabrication et de mise en place dudit système.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS

   1. Système (2) de détection de la distance entre un véhicule automobile (4) et une cible (6), comprenant un capteur d’imagerie (16) et un programmateur (14), caractérisé en ce que le véhicule automobile (4) comporte au moins une source d’impulsions lumineuses (12) apte à émettre des impulsions lumineuses (28, 32, 44) périodiques à une fréquence d’impulsion (Fi) destinées à être réfléchies par au moins un catadioptre (26) de la cible (6), chaque impulsion étant émise pendant un intervalle d’émission (Ai), le programmateur étant programmé pour que le capteur d’imagerie intègre, pour chaque impulsion : une première image (NG1, ND1) pendant un premier intervalle d’intégration (30, 34, 44) dans lequel l’intervalle d’émission est inclus, et une seconde image (NG2, ND2) pendant un second intervalle d’intégration (30, 34, 44) distinct de l’intervalle d’émission.
2. 2. Système (2) selon la revendication 1, dans lequel le capteur d’imagerie (16) est une caméra à stéréovision et le véhicule (4) comprend un calculateur (24) apte à déterminer la distance entre le véhicule automobile et la cible.
3. 3. Système (2) selon l’une des revendications 1 et 2, dans lequel la cible (6) est un autre véhicule automobile.
4. 4. Système (2) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant un détecteur (36) de pollution visuelle par une source parasite émettant des impulsions lumineuses périodiques pendant un intervalle d’intégration.
5. 5. Système (2) selon la revendication 4, dans lequel le détecteur (36) de pollution visuelle comprend une unité de détection (38) d’une saturation du capteur d’imagerie (16) et un module de commande (40) d’un décalage des intervalles d’émission.
6. 6. Procédé de détection de la distance entre un véhicule automobile (4) et une cible (6) au moyen d’un système (2) de détection comportant au moins une source (12) d’impulsions lumineuses émettant des impulsions lumineuses (28, 32, 42) à une fréquence d’impulsion (Fi) destinées à être réfléchies par au moins un catadioptre (26) de la cible, dans lequel, pour chaque impulsion, on intègre une première image (NG1, ND1) au cours d’un premier intervalle d’intégration (30, 34, 44), on intègre une seconde image (NG2, ND2) pendant un second intervalle d’intégration (31, 35, 45) distinct du premier intervalle d’intégration, l’impulsion étant émise pendant un intervalle d’émission (28, 32, 42) inclus dans le premier intervalle d’intégration (30, 34, 44), puis on détermine la position des catadioptres (26) de la cible par comparaison de la première image (NG1, ND1) et de la deuxième image (NG2, ND2).
7. 7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel pour chaque impulsion (28) : la durée du premier intervalle d’intégration (30) est égale à celle du second intervalle d’intégration (31), et les intervalles d’intégration (30, 31) s’enchaînent de manière périodique à une fréquence d’acquisition (F2) égale au double de la fréquence d’impulsion (Fi).
8. 8. Procédé selon la revendication 6, dans lequel pour chaque impulsion (32), le premier intervalle d’intégration (34) est sensiblement confondu avec l’intervalle d’émission (32), le second intervalle d’intégration (35) étant de durée égale à celle de l’intervalle d’émission (32).
9. 9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel pour chaque impulsion (32), la durée entre la fin du premier intervalle d’intégration (34) et le début du deuxième intervalle d’intégration (35) de ladite impulsion (32) est une constante inférieure à la moitié de la durée entre la fin du deuxième intervalle d’intégration (35) de ladite impulsion (32) et le début du premier intervalle d’intégration (34) de l’impulsion suivante (32).
10. 10. Procédé selon la revendication 7, dans lequel pour chaque impulsion (42), on intègre une troisième image pendant un troisième intervalle d’intégration (46) distinct des premier (44) et second (45) intervalles d’intégration, ledit troisième intervalle d’intégration (46) étant de longueur supérieure à 5 fois celle de l’intervalle d’impulsion (42).