FR3052578A1 - Systeme de surveillance optique du visage d'un conducteur et procede de mise en œuvre - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un système de surveillance optique du visage (1) d'un conducteur d'un véhicule, le système comportant un dispositif d'éclairage (5, 6) de la tête du conducteur, un dispositif d'acquisition (3) d'au moins une image de la tête du conducteur et une unité de traitement de ladite image. Ledit dispositif d'éclairage (5, 6) a un axe principal d'éclairage et est destiné à éclairer une zone (2) éclairée se trouvant sur et autour dudit axe principal d'éclairage Le dispositif d'éclairage (5, 6) comporte un élément optique à focale variable commandée (6) disposé sur l'axe principal d'éclairage, et l'unité de traitement est en outre configurée pour envoyer des commandes de focale (7) à l'élément optique à focale variable de manière à modifier au moins une caractéristique spatiale de la zone éclairée. Le but de l'invention est d'adapter la zone éclairée au visage détecté, ladite adaptation consistant à réduire la partie perdue de l'éclairage qui ne participe pas à l'éclairage du visage par rapport à la partie utile de l'éclairage servant à l'éclairage du visage.

Description

Domaine technique auquel se rapporte l'invention

La présente invention concerne de manière générale le domaine des aides à la conduite de véhicules automobiles. Elle concerne plus particulièrement les moyens de suivi du visage du conducteur et notamment de son regard. L’invention concerne en pratique un système de surveillance optique du visage d’un conducteur et un procédé de mise en oeuvre. Elle concerne en particulier un système d’éclairage adaptatif d’un visage de conducteur.

Arriere-plan technologique

On connaît des systèmes d’aide à la conduite dans lesquels le visage du conducteur est suivi et surveillé (DMS ou « Driver Monitoring System ») par des moyens optiques de type dispositif d’acquisition d’images dans le visible ou l’infrarouge. Ce suivi permet par exemple de déterminer un niveau de distraction et/ou un niveau de somnolence du conducteur. Pour ce dernier, on peut détecter un endormissement par des mesures des mouvements des paupières. On peut encore déterminer l’axe de vision du conducteur, notamment en vue de déterminer son niveau de distraction, ou encore déterminer le stress du conducteur, ses émotions...

Cette surveillance optique à partir d’images acquises nécessite des détections de caractéristiques particulières d’éléments de l’image. Ces détections, pour être simples, efficaces et répétables, doivent se faire dans des conditions sensiblement constantes, notamment en ce qui concerne l’éclairage du conducteur et plus particulièrement de son visage. En effet, le véhicule peut être utilisé de jour comme de nuit avec des conditions d’éclairement dans l’habitacle et l’environnement extrêmement variables, ce qui nécessite des moyens de détection pouvant s’adapter en continu, ce qui est compliqué outre le fait que l’on ne peut pas toujours prévoir toutes les conditions qui seront rencontrées. Il a donc été mis en œuvre des moyens d’éclairage spécifiques du conducteur, de préférence dans le domaine de l’infrarouge afin de ne pas le gêner ; ceci facilite également l’analyse puisque cette dernière peut être limitée à des images infrarouges.

Il persiste toutefois une difficulté liée au fait que le conducteur n’est pas toujours la même personne, qu’il peut se déplacer quelque peu dans son siège ou bouger la tête. Il en résulte que si le moyen d’éclairage spécifique est fixe, le visage ne sera pas éclairé toujours de la même façon, sauf à prévoir un éclairage large de la zone de présence du conducteur. Cette dernière solution conduit à un coût et une consommation supérieurs du système et une partie de l’éclairage ne sert pas à éclairer le visage, ce qui peut générer des reflets préjudiciables à l’analyse des images sur des éléments de l’habitacle du véhicule.

Objet de l’invention

Afin de remédier aux inconvénients précités de l’état de la technique, la présente invention propose la mise en oeuvre d’un éclairage adaptatif du visage du conducteur. Cet éclairage adaptatif peut présenter une ou plusieurs caractéristiques principales d’adaptation : une adaptation pour le champ/l’étendue de l’éclairage (adaptation en taille et/ou de forme selon les cas), une adaptation pour la direction de l’axe principal d’éclairage et une adaptation pour l’intensité d’éclairage. Le terme « étendue >> doit ici être compris comme correspondant à une extension latérale/radiale de l’éclairage par rapport à l’axe principal d’éclairage. Grâce à cela on peut obtenir un éclairage du visage qui reste pratiquement constant. En outre, on peut prévoir d’autres types d’adaptations complémentaires comme par exemple d’intensité lumineuse et/ou de longueur d’onde lumineuse et/ou de fréquence d’illumination au cas où l’illumination ne serait pas en continu, pour en obtenir d’autres avantages.

Plus particulièrement, on propose selon l’invention un système de surveillance optique du visage d’un conducteur d’un véhicule, le système comportant un dispositif d’éclairage de la tête du conducteur, un dispositif d’acquisition d’au moins une image de la tête du conducteur et une unité de traitement de ladite image, ledit dispositif d’éclairage ayant un axe principal d’éclairage et étant destiné à éclairer une zone éclairée se trouvant sur et autour dudit axe principal d’éclairage.

Selon l’invention, le dispositif d’éclairage comporte un élément optique à focale variable commandée disposé sur l’axe principal d’éclairage, et l’unité de traitement est en outre configurée pour envoyer des commandes de focale à l’élément optique à focale variable de manière à modifier au moins une caractéristique spatiale de la zone éclairée. D’autres caractéristiques non limitatives et avantageuses du système conforme à l’invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes : - l’unité de traitement est en outre configurée pour envoyer des commandes de focale à l’élément à focale variable afin d’adapter la zone éclairée au visage détecté, ladite adaptation consistant à réduire la partie perdue de l’éclairage qui ne participe pas à l’éclairage du visage par rapport à la partie utile de l’éclairage servant à l’éclairage du visage, - l’élément à focale variable commandée assure en outre une inclinaison commandée de l’axe principal d’éclairage, ladite inclinaison étant commandée par des commandes d’inclinaisons, - l’adaptation consiste en outre en ce que l’axe principal d’éclairage coupe une ligne verticale virtuelle de symétrie droite-gauche du visage, - l’adaptation consiste en outre en ce que l’axe principal d’éclairage coupe une ligne horizontale virtuelle passant par les yeux du conducteur, - l’adaptation consiste en outre en ce que l’axe principal d’éclairage coupe une ligne horizontale virtuelle passant par le nez du conducteur, - l’adaptation consiste en outre en ce que l’axe principal d’éclairage pointe sur le nez du conducteur, - l’ensemble des parties constitutives du visage détecté comporte au moins le nez et les yeux, - l’éclairage utile du visage couvre au moins la zone des yeux, du nez et de la bouche, - l’éclairage utile du visage couvre en outre la zone des oreilles, - l’éclairage utile du visage couvre la zone des yeux, du nez, de la bouche et des oreilles, - l’axe principal d’éclairage est pointé sur le nez, - le dispositif d’éclairage est infrarouge, - le dispositif d’éclairage est à DEL unique de puissance, - le dispositif d’éclairage est à DELs multiples, - la/les DELs sont des DELs superlumineuses, - la/les DELs sont des DELs de type LASER faible puissance, - le dispositif d’éclairage comporte une seule source lumineuse, - le dispositif d’éclairage comporte plusieurs sources lumineuses, - chaque source lumineuse est commandable individuellement en intensité lumineuse, - chaque source lumineuse comporte un élément optique à focale variable commandée propre disposé sur l’axe principal d’éclairage de ladite source lumineuse, - le dispositif d’éclairage est à plusieurs sources lumineuses, chaque source ayant son élément à focale variable commandée, les sources étant disposées en des emplacements distincts de l’habitacle pour un éclairage frontal du conducteur, - le dispositif d’éclairage est à plusieurs sources lumineuses, chaque source ayant son élément à focale variable commandée, les sources étant disposées en des emplacements distincts de l’habitacle pour un éclairage frontal et antérolatéral du conducteur, - le dispositif d’acquisition d’images présente une réponse en gamme de longueur d’onde comprise entre le visible et l’infrarouge, - le dispositif d’acquisition d’images présente une réponse en longueur d’onde seulement dans l’infrarouge. - le dispositif d’acquisition d’images présente deux réponses en longueur d’onde, une dans le visible et une dans l’infrarouge, une seule des deux réponses en longueur d’onde étant sélectionnable à la fois, - l’unité de traitement est un microordinateur, un microprocesseur, - l’unité de traitement comporte un microprocesseur et/ou un processeur de signaux numériques (DSP), - l’élément optique à focale variable commandée est un élément optique à actionnement mécanique commandé, - l’élément optique à focale variable commandée est une lentille liquide à déformation commandée, - la lentille liquide à déformation commandée est segmentée ou pixélisée, la focale pouvant être différente entre les segments ou pixels de ladite lentille liquide à déformation commandée, - l’élément à focale variable segmenté ou pixélisé est commandé de manière à définir une surface de Zernike afin d’obtenir une illumination homogène du visage, - les caractéristiques spatiales modifiables concernant la zone éclairée sont au moins une de : la forme de la zone éclairée, la ou les dimensions de la zone éclairée, - la zone éclairée est circulaire, - la zone éclairée est ovale, - la zone éclairée est sensiblement carrée, - la zone éclairée est sensiblement rectangulaire, - la zone éclairée est sensiblement polygonale, - la forme de la zone éclairée est sélectionnable, - la forme de la zone éclairée est commandable, notamment entre une forme circulaire et une forme ovale, - la zone éclairée est circulaire et son diamètre est commandable, - la zone éclairée est ovale et les dimensions du grand axe et du petit axe sont commandables, - le dispositif d’éclairage est en outre à inclinaison commandée de son axe principal d’éclairage, ladite inclinaison étant commandée par des commandes d’inclinaisons et l’unité de traitement est en outre configurée pour envoyer des commandes d’inclinaisons au dispositif d’éclairage de manière à modifier au moins l’inclinaison de l’axe principal, - l’unité de traitement est en outre configurée pour d’adapter en inclinaison la zone éclairée au visage détecté, ladite adaptation en inclinaison consistant à réduire la partie perdue de l’éclairage qui ne participe pas à l’éclairage du visage par rapport à la partie utile de l’éclairage servant à l’éclairage du visage. - l’adaptation en inclinaison consiste à pointer l’axe principal d’éclairage sur le nez du conducteur, - l’élément à focale variable commandée assure en outre une inclinaison commandée de l’axe principal d’éclairage, ladite inclinaison étant commandée par des commandes d’inclinaisons et l’unité de traitement est en outre configurée pour envoyer des commandes d’inclinaisons à l’élément à focale variable de manière à modifier au moins l’inclinaison de l’axe principal, - l’élément à focale variable commandée est une lentille liquide à déformation commandée segmentée ou pixélisée, la focale pouvant être différente entre les segments ou pixels de ladite lentille liquide à déformation commandée en fonction de commandes unitaires, chaque commande unitaire agissant sur un segment ou pixel donné de ladite lentille liquide segmentée ou pixélisée, et l’unité de traitement est en outre configurée pour envoyer des commandes unitaires à ladite lentille liquide segmentée ou pixélisée, - dans le cas d’un élément à focale variable commandée qui est une lentille liquide à déformation commandée segmentée ou pixélisée, l’unité de traitement est en outre configurée pour envoyer des commandes unitaires à ladite lentille liquide segmentée ou pixélisée afin de pouvoir modifier la forme et/ou la/les dimensions et/ou la position de la zone éclairée, - l’unité de traitement est configurée de manière à ce que la modification de ladite au moins une caractéristique spatiale de la zone éclairée, ainsi qu’éventuellement la modification d’au moins l’inclinaison de l’axe principal et/ou éventuellement la modification d’au moins la forme de la zone éclairée, est/sont destinées à réduire la partie perdue de l’éclairage qui ne participe pas à l’éclairage du visage par rapport à la partie utile de l’éclairage servant à l’éclairage du visage, - le dispositif d’éclairage est réglable en intensité lumineuse par une commande d’intensité lumineuse et l’unité de traitement est en outre configurée pour envoyer des commandes d’intensités lumineuses au dispositif d’éclairage afin que l’intensité lumineuse frappant le visage soit sensiblement comprise entre deux bornes d’intensités prédéterminées, - le dispositif d’éclairage est réglable en intensité lumineuse par une commande d’intensité lumineuse et l’unité de traitement est en outre configurée pour envoyer des commandes d’intensités lumineuses au dispositif d’éclairage afin que l’intensité lumineuse frappant le visage soit sensiblement constante, - le dispositif d’éclairage est réglable en intensité lumineuse par une commande d’intensité lumineuse et l’unité de traitement est en outre configurée pour envoyer des commandes d’intensités lumineuses au dispositif d’éclairage afin que l’intensité lumineuse maximale ou moyenne ou médiane reçue par le dispositif d’acquisition par réflexion de l’éclairage sur le visage, soit sensiblement comprise entre deux bornes d’intensités prédéterminées, - le dispositif d’éclairage est réglable en intensité lumineuse par une commande d’intensité lumineuse et l’unité de traitement est en outre configurée pour envoyer des commandes d’intensités lumineuses au dispositif d’éclairage afin que l’intensité lumineuse maximale ou moyenne ou médiane reçue par le dispositif d’acquisition par réflexion de l’éclairage sur le visage, soit sensiblement constante, - pour réduire la partie perdue de l’éclairage qui ne participe pas à l’éclairage du visage par rapport à la partie utile de l’éclairage servant à l’éclairage du visage, l’unité de traitement est configurée pour, à partir d’une zone éclairée large débordant du visage du conducteur, réduire progressivement, par pas, l’étendue de la zone éclairée jusqu’à ce que au moins une partie dudit visage ne soit plus éclairée puis à ré-augmenter d’un nombre réduit déterminé de pas l’étendue de la zone éclairée, - pour réduire la partie perdue de l’éclairage qui ne participe pas à l’éclairage du visage par rapport à la partie utile de l’éclairage servant à l’éclairage du visage, l’unité de traitement est configuré pour, à partir d’une zone éclairée large débordant du visage du conducteur, réduire progressivement, par pas, l’étendue de la zone éclairée jusqu’à ce que au moins une partie constitutive prédéterminée dudit visage, dite partie d’extinction, ne soit plus éclairée puis à ré-augmenter d’un nombre réduit déterminé de pas l’étendue de la zone éclairée, - le nombre de pas pour la ré-augmentation de l’étendue de la zone éclairée est d’au moins 1 et est inférieur à la moitié du nombre de pas entre l’éclairage large de départ et la fin de la réduction de l’étendue de la zone éclairée, - le nombre de pas pour la ré-augmentation de l’étendue de la zone éclairée est d’un pas, - la partie d’extinction est l’oreille, - la partie d’extinction est un œil, - la partie d’extinction est la bouche, - la partie d’extinction est le menton, - la partie d’extinction est le front, - l’unité de traitement est conçue pour générer une information indicative d’un niveau d’inaptitude à la conduite (par exemple un niveau de distraction ou un niveau de somnolence) en fonction de caractéristiques extraites de ladite au moins une image acquise, - le dispositif d’éclairage comporte en outre un élément à absorption lumineuse variable commandée disposé sur l’axe principal d’éclairage et permettant de modifier selon une commande l’intensité lumineuse arrivant sur la zone éclairée. - l’élément à absorption lumineuse variable est segmenté ou pixélisé, l’absorption lumineuse pouvant être différente entre les segments ou pixels. L’invention propose également un procédé mis en oeuvre dans un système de surveillance optique du visage d’un conducteur d’un véhicule, le système comportant un dispositif d’éclairage de la tête du conducteur, un dispositif d’acquisition d’au moins une image de la tête du conducteur et une unité de traitement de ladite image, ledit dispositif d’éclairage ayant un axe principal d’éclairage et étant destiné à éclairer une zone éclairée se trouvant sur et autour dudit axe principal d’éclairage, dans lequel le dispositif d’éclairage comporte un élément optique à focale variable commandée disposé sur l’axe principal d’éclairage, dans lequel l’unité de traitement est en outre configurée pour envoyer des commandes de focale à l’élément optique à focale variable de manière à modifier au moins une caractéristique spatiale de la zone éclairée, et dans lequel, afin de réduire la partie perdue de l’éclairage qui ne participe pas à l’éclairage du visage par rapport à la partie utile de l’éclairage servant à l’éclairage du visage, on envoie des commandes de focale à l’élément optique à focale variable de manière à partir d’une zone éclairée large débordant du visage du conducteur, puis à réduire progressivement, par pas, l’étendue de la zone éclairée jusqu’à ce que au moins une des parties constitutives dudit visage ne soit plus éclairée puis à réaugmenter d’un nombre réduit déterminé de pas l’étendue de la zone éclairée.

Le procédé peut être décliné selon toute modalité procédurale découlant de la description de la présente invention.

Description detaillee d’un exemple de réalisation

La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d’exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l’invention et comment elle peut être réalisée.

Sur les dessins annexés : - la figure 1 représente schématiquement un exemple de dispositif de surveillance d’un conducteur de véhicule avec un système adaptatif d’éclairage conforme à l’invention, - la figure 2 représente schématiquement les étapes d’adaptation de l’éclairage au visage du conducteur, et - la figure 3 représente schématiquement le suivi d’un visage par le système de l’invention.

Sur la figure 1, le système destiné à être installé dans un habitacle de véhicule automobile, notamment voiture, camion, bus, autocar..., comporte un dispositif d’acquisition d’images 3 permettant de prendre des images de remplacement du conducteur et plus particulièrement du visage 1 du conducteur.

Le dispositif d’acquisition d’images 3 est conçu pour générer une image de l’environnement lui faisant face. Une telle image est formée d’une matrice de pixels. À chaque pixel est associée une valeur de luminance qui correspond à l’intensité du rayonnement, ici infrarouge, reçu, pendant une durée d’acquisition déterminée et possiblement réglable.

Le dispositif d’acquisition d’images est sensible à une plage de fréquences du rayonnement, ici dans l’infrarouge, qui recouvre au moins en partie l’étendue fréquentielle du rayonnement émis par le dispositif d’éclairage.

Le dispositif d’acquisition comprend par exemple un capteur d’image et un système optique renvoyant vers le capteur d’images une image d’une partie de l’environnement faisant face au dispositif d’acquisition.

Le dispositif d’acquisition est disposé dans le véhicule de manière à être orienté en direction de la tête du conducteur du véhicule afin que l’image acquise par le dispositif d’acquisition inclue notamment le visage du conducteur.

On pourra d’ailleurs, en variante, utiliser un autre dispositif d’acquisition d’images, par exemple une autre caméra infrarouge, afin de pouvoir construire une image stéréoscopique de la tête du conducteur.

Le visage 1 du conducteur est éclairé par un dispositif d’éclairage à DEL 5 dont l’axe principal d’éclairage est orienté vers le visage 1. Un élément à focale variable 6 est disposé sur l’axe principal d’éclairage afin de pouvoir faire varier l’étendue latérale de la zone d’éclairage éclairée par le dispositif. La focale variable permet donc de faire varier la divergence des rayons lumineux dirigés vers le conducteur du véhicule.

On peut prévoir que le dispositif d’éclairage permette l’illumination en infrarouge de l’environnement faisant face au dispositif d’acquisition d’images. Le dispositif d’éclairage peut être activé en synchronisme avec le dispositif d’acquisition d’images et ce dernier peut être sensible au seul rayonnement infrarouge. Dans une variante, le dispositif d’éclairage est activé en continu. L’utilisation d’un système travaillant dans l’infrarouge permet d’obtenir des images du visage du conducteur du véhicule même en utilisation nocturne, sans toutefois perturber l’environnement, à savoir ici sans éblouir le conducteur.

Une unité de traitement 4 reçoit par une liaison d’image 9 les images du dispositif d’acquisition 3 et les analyse pour détecter un visage et ses éléments constitutifs. Le dispositif d’acquisition d’images est donc relié à l’unité de traitement pour détection d’un visage dans l’image acquise et de régions au sein du visage détecté, notamment des yeux.

Le système de surveillance du conducteur comprend donc un dispositif d’acquisition d’images, par exemple une caméra, ici une caméra infrarouge, un dispositif d’éclairage, par exemple un émetteur de rayonnement infrarouge, et une unité de traitement qui est un calculateur. Ces éléments peuvent être réunis au sein d’un même boîtier dédié ; en variante, le calculateur peut être situé à distance du dispositif d’acquisition d’images et/ou du dispositif d’éclairage et peut alors échanger des données avec ces modules par exemple via un réseau de communications embarqué. Le calculateur peut être réalisé sur la base d’un processeur, par exemple d’un microprocesseur, et chaque fonction est réalisée par un module logiciel correspondant qui comporte des instructions de programme d’ordinateur mémorisées par exemple au sein du calculateur et conçues pour effectuer la fonction du module concerné lorsque ces instructions sont exécutées par le processeur. L’élément à focale variable est dans cet exemple une lentille liquide à commande de focale segmentée ou pixélisée permettant d’avoir des focalisations différentes selon l’emplacement au sein de l’élément si on le souhaite et donc de permettre, en plus de commander la focale, de commander l’inclinaison de l’axe principal d’éclairage.

Une telle lentille est par exemple une lentille utilisant la technologie d’électromouillage (ou electrowetting en anglais). L’électromouillage permet de modifier la forme de la surface de la lentille afin de créer la fonction optique souhaitée sur une surface liquide continue. La modification est commandée par une ou plusieurs électrodes. Par exemple, avec une seule électrode, la surface liquide est une sphère de rayon dépendant du voltage ; avec quatre électrodes, la surface liquide est une sphère de rayon et d’inclinaison ajustables ; avec de multiples électrodes, on peut adapter la surface liquide à toute fonction optique recherchée.

En fonction des détections du visage, l’unité de traitement 4 va envoyer des commandes de focale et d’inclinaison par la connexion 7 à l’élément à focale variable afin d’optimiser l’éclairage sur le visage du conducteur. Cette optimisation consiste à ce que l’éclairage utile, c’est-à-dire sur le visage, soit prépondérant par rapport à l’éclairage perdu, c’est-à-dire qui ne sert pas à éclairer le visage et qui passe sur les côtés du visage.

Dans une modalité particulière de mise en oeuvre, l’éclairage utile sert à éclairer essentiellement certains des éléments constitutifs du visage et qui servent à une aide à la conduite et notamment les yeux pour déterminer l’inaptitude du conducteur à la conduite ou la direction du regard du conducteur ; il ne sera donc pas nécessaire dans ce cas d’éclairer l’ensemble du visage mais seulement une partie de celui-ci comprenant les yeux.

En outre, afin de contrôler l’intensité de l’éclairage, l’unité de traitement envoie des commandes d’intensités lumineuses par la connexion 8 au dispositif d’éclairage dans le but d’obtenir des images dont la luminance par exemple la luminance maximale ou moyenne soit dans une gamme de valeurs préétablie permettant une analyse et une détection efficace du visage et de ses éléments dans les images. On pourrait toutefois utiliser en variante la médiane des valeurs de luminance.

Ainsi, par exemple, l’intensité lumineuse peut être commandée en fonction de la focale commandée (donc sans nécessairement effectuer des mesures de luminance sur les images pour cette commande d’intensité lumineuse) et/ou de mesures de luminance sur les images obtenues par le dispositif d’acquisition d’images. La luminance peut donc être régulée, de préférence en relation avec une région d’intérêt se trouvant sur le visage, par exemple le front du conducteur ou ses yeux, ou sur une région proche d’une région d’intérêt, pour faciliter le traitement ultérieur de l’image dans le cadre de la surveillance du conducteur.

Sur la figure 2, on a représenté très schématiquement un exemple de procédé d’adaptation de l’éclairage au visage 1 du conducteur. Dans cet exemple, on part (vue gauche de la figure 2) d’un éclairage à étendue latérale large de remplacement où doit se trouver le conducteur, c’est-à-dire qu’outre l’éclairage utile sur le visage du conducteur, une autre partie de l’éclairage n’est pas utilisée pour l’éclairage du visage et est donc perdue. La zone éclairée 2 (que l’on considère, pour les explications, être sur un plan virtuel perpendiculaire à l’axe principal d’éclairage) est donc initialement largement étendue. La zone éclairée 2 a ici une forme légèrement ovalisée avec son grand axe horizontal.

Pour adaptation au visage, le système va progressivement, pas après pas, modifier la focale de l’élément à focale variable, ce qui est représenté par des points et la flèche au milieu de la figure 2. Cette modification de focale provoque une réduction progressive de l’étendue de la zone éclairée. A chaque pas de cette réduction de l’étendue éclairée, l’unité de traitement analyse les images du dispositif d’acquisition pour détecter le visage et un ensemble de ses parties constitutives. Dès qu’une des parties constitutives du visage n’est plus éclairée, le système arrête la réduction de l’étendue de la zone éclairée et augmente cette étendue d’au moins un pas afin de retrouver un visage éclairé pour ses parties constitutives (vue droite de la figure 2).

On peut noter, dans l’adaptation précédente, que si l’éclairage n’est pas centré initialement (à tout le moins pas centré avant le pas final de réduction) sur le visage du conducteur, le résultat final en termes de rapport entre l’éclairage utile (qui éclaire effectivement le visage) et inutile/perdu (qui n’éclaire pas le visage) pourra être moins bon que si l’éclairage était centré, notamment parce que l’axe principal d’éclairage est pointé sur le nez du conducteur, du fait de la symétrie de tout visage.

Il est donc préférable de mettre également en oeuvre une adaptation destinée à centrer l’éclairage sur le visage, ce que l’unité de traitement peut faire initialement ou lors des premiers pas de réduction de l’étendue de la zone éclairée. A cette fin, on peut commander un dispositif d’éclairage ayant un moyen de contrôle en inclinaison de son axe principal d’éclairage ou, alors, directement commander l’élément à focale variable si ce dernier le permet, notamment du fait qu’il est à commande segmentée ou pixélisée : la focale pouvant être différente selon remplacement dans l’élément à focale variable. Dans une variante on prévoit un dispositif d’éclairage avec un moyen de contrôle en inclinaison de son axe principal d’éclairage ayant en plus un élément à focale variable à commande segmentée ou pixélisée pour bénéficier des deux possibilités de réglage de l’inclinaison de l’axe principal d’éclairage.

Une solution pouvant permettre un centrage rapide de l’axe principal d’éclairage consiste à rechercher les parties constitutives du visage qui ont un fort coefficient de réflexion de l’éclairage que sont les yeux. Une fois les yeux positionnés, la ligne médiane verticale de symétrie générale du visage et le nez du conducteur sont facilement localisables. Dans une modalité de mise en oeuvre, cette étape de recherche des yeux ou d’une autre partie du visage peut s’effectuer avec une intensité lumineuse supérieure et une fois le visage détecté, l’intensité lumineuse d’éclairage du visage peut être réduite. En particulier, on envisage un éclairage large de type flash à haute intensité sur une zone éclairée large permettant de prendre une image à champ large pour détecter rapidement les yeux et positionner rapidement le visage.

La variation de l’intensité lumineuse peut être obtenue en augmentant le courant et/ou la tension fournis au dispositif d’éclairage ou par modification d’une modulation de l’alimentation du dispositif d’éclairage avec une modulation de largeur d’impulsion.

On peut en variante, partir d’un éclairage cette fois d’étendue latérale réduite, au moins de la taille d’une orbite oculaire et inférieure à celle d’un visage, et faire une recherche aléatoire des yeux dans l’emplacement ou devrait se trouver le conducteur en agissant sur l’inclinaison de l’axe principal d’éclairage puis une fois les yeux trouvés et l’axe principal d’éclairage centré sur le visage, d’augmenter l’étendue de la zone éclairée pas après pas jusqu’à ce que l’ensemble du visage soit éclairé. Cette dernière solution apparaît cependant moins efficace que de partir d’un éclairage à étendue latérale large.

Dans des variantes, on peut prévoir plusieurs sources lumineuses au sein du dispositif d’éclairage et on en utilisera plus ou moins pour produire de la lumière d’éclairage afin de modifier l’intensité de l’éclairage ou, même, afin de modifier l’étendue latérale de l’éclairage ou même de déplacer l’axe principal d’éclairage. En effet, chaque source, par exemple une DEL, a un axe principal d’émission propre et on peut souder les DELs sur un circuit imprimé dans des orientations différentes. On comprend que l’on obtient alors des effets équivalents à ceux d’une focale variable avec plusieurs sources lumineuses pouvant être commandées selon les besoins. On peut donc remplacer ou renforcer les effets de la focale variable commandée de la lentille liquide par utilisation de plusieurs sources lumineuses commandées dans le dispositif d’éclairage.

En outre, dans le cas d’un élément à focale variable commandée qui est une lentille liquide à déformation commandée segmentée ou pixélisée et/ou dans le cas de l’utilisation de plusieurs sources lumineuses, l’unité de traitement peut être configurée pour concentrer l’éclairage sur certaines zones préférentielles du visage et par exemple les deux yeux, plutôt que de chercher un éclairage uniforme du visage.

On doit noter que le dispositif d’éclairage peut en fait être constitué d’un seul éclairage et donc un seul axe principal d’éclairage ou de plusieurs éclairages et donc plusieurs axes principaux d’éclairage, que ce soit en un même emplacement ou en des emplacements différents et dans ce dernier cas pour pouvoir éclairer le conducteur selon plusieurs d’orientations déterminées, par exemple frontal, latéral droit, latéral gauche et éventuellement inférieur, supérieur. Toujours dans ce dernier cas, on peut prévoir un fonctionnement combiné entre ces éclairages et l’unité de traitement : une partie de l’éclairage d’orientation(s) déterminée(s) étant utilisé pour une image donnée et d’autres pour d’autres images afin de faciliter l’analyse du visage du conducteur en obtenant des images éclairées selon des orientations différentes. De même, comme on l’a déjà signalé, on peut prévoir plusieurs dispositifs d’acquisition d’images selon des directions de prise de vue différentes.

La figure 3, schématise l’adaptation en inclinaison de l’éclairage, l’axe principal d’éclairage ayant suivi le déplacement latéral du visage. On comprend que ce suivi de déplacement de visage est également possible en rapprochement ou éloignement, cette fois l’adaptation s’effectuant par modification de focale et donc en jouant sur l’étendue de la zone éclairée. A cette fin, l’unité de traitement vérifie en temps réel le bon positionnement de l’éclairage par rapport au visage afin que le rapport entre l’éclairage utile (qui éclaire effectivement le visage) et inutile/perdu (qui n’éclaire pas le visage) soit élevé, de préférence le plus élevé possible. Toutefois, étant donné les secousses possibles à l’intérieur d’un véhicule circulant faisant que la tête du conducteur peut se déplacer légèrement, on peut prévoir qu’une petite partie de l’éclairage soit perdu afin que lors de ces déplacements, le visage soit toujours correctement éclairé.

On comprend que tout procédé de détection, dans des images, du visage et/ou d’éléments constitutifs du visage, notamment yeux, nez, bouche oreilles..., est utilisable pour la mise en oeuvre des adaptations d’éclairage de l’invention.

Comme on peut le comprendre, l’invention proposée est particulièrement utile dans le cadre de la mise en oeuvre d’un dispositif de surveillance d’un conducteur de véhicule comprenant un dispositif d’acquisition d’images et un dispositif d’éclairage. Un tel dispositif de surveillance permet par exemple de délivrer une information indicative d’un niveau d’inaptitude à la conduite. Un tel niveau d’inaptitude peut être par exemple un niveau de somnolence et/ou un niveau de distraction, déterminé sur la base de caractéristiques extraites de l’image acquise ou d’une séquence d’images ainsi acquises. Par exemple, le calculateur (ici l’unité de traitement 4 susmentionnée) détermine le niveau de somnolence du conducteur en identifiant les zones de l’image correspondant aux yeux du conducteur et en mesurant la durée et/ou la fréquence de clignement des yeux du conducteur. Par exemple, le calculateur détermine le niveau de distraction du conducteur en déterminant la posture de la tête du conducteur et l’évolution de cette posture au cours du temps. Le calculateur peut également évaluer, par analyse de l’image acquise ou d’une séquence d’images acquises, et utiliser, pour déterminer le niveau de distraction et/ou le niveau de somnolence, la direction de regard du conducteur ou l’évolution de cette direction de regard au cours du temps. Le calculateur peut également évaluer, par analyse de l’image acquise ou d’une séquence d’images acquises, et utiliser, pour déterminer le niveau de distraction et/ou le niveau de somnolence, le diamètre de la pupille d’au moins un œil du conducteur et possiblement les variations de ce diamètre.

Pour y parvenir, l’unité de traitement 4, est conçue pour identifier, au moyen d’un algorithme de reconnaissance de forme, le visage du conducteur présent dans l’image acquise pour localiser des régions dans l’image acquise relativement au visage identifié. Par exemple, une région d’intérêt peut être une région du front du conducteur, localisée par rapport au visage du conducteur identifié dans l’image acquise au moyen d’un algorithme de reconnaissance de forme. Plusieurs régions, éventuellement non connexes, peuvent être identifiées selon les besoins.

Claims (13)

1. REVENDICATIONS

   1. Système de surveillance optique du visage (1) d’un conducteur d’un véhicule, le système comportant un dispositif d’éclairage (5, 6) de la tête du conducteur, un dispositif d’acquisition (3) d’au moins une image de la tête du conducteur et une unité de traitement de ladite image, ledit dispositif d’éclairage (5, 6) ayant un axe principal d’éclairage et étant destiné à éclairer une zone (2) éclairée se trouvant sur et autour dudit axe principal d’éclairage, caractérisé en ce que le dispositif d’éclairage (5, 6) comporte un élément optique à focale variable commandée (6) disposé sur l’axe principal d’éclairage, et en ce que l’unité de traitement est en outre configurée pour envoyer des commandes de focale (7) à l’élément optique à focale variable de manière à modifier au moins une caractéristique spatiale de la zone éclairée.
2. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’élément optique à focale variable commandée (6) est un élément optique à actionnement mécanique commandé.
3. 3. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’élément optique à focale variable commandée (6) est une lentille liquide à déformation commandée.
4. 4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que la lentille liquide à déformation commandée est segmentée ou pixélisée, la focale pouvant être différente entre les segments ou pixels de ladite lentille liquide à déformation commandée.
5. 5. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les caractéristiques spatiales modifiables concernant la zone éclairée (2) sont au moins une de : la forme de la zone éclairée, la ou les dimensions de la zone éclairée.
6. 6. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’élément à focale variable commandée (6) assure en outre une inclinaison commandée de l’axe principal d’éclairage, ladite inclinaison étant commandée par des commandes d’inclinaisons, et en ce que l’unité de traitement (4) est en outre configurée pour envoyer des commandes d’inclinaisons (7) à l’élément à focale variable de manière à modifier au moins l’inclinaison de l’axe principal.
7. 7. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’élément à focale variable commandée (6) est une lentille liquide à déformation commandée segmentée ou pixélisée, la focale pouvant être différente entre les segments ou pixels de ladite lentille liquide à déformation commandée en fonction de commandes unitaires, chaque commande unitaire agissant sur un segment ou pixel donné de ladite lentille liquide segmentée ou pixélisée, et l’unité de traitement est en outre configurée pour envoyer des commandes unitaires à ladite lentille liquide segmentée ou pixélisée.
8. 8. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’unité de traitement (4) est configurée de manière à ce que la modification de ladite au moins une caractéristique spatiale de la zone éclairée est destinée à réduire la partie perdue de l’éclairage qui ne participe pas à l’éclairage du visage par rapport à la partie utile de l’éclairage servant à l’éclairage du visage.
9. 9. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif d’éclairage (5, 6) est réglable en intensité lumineuse par une commande d’intensité lumineuse et en ce que l’unité de traitement (4) est en outre configurée pour envoyer des commandes d’intensités lumineuses (8) au dispositif d’éclairage afin que l’intensité lumineuse frappant le visage soit sensiblement comprise entre deux bornes d’intensités prédéterminées.
10. 10. Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le dispositif d’éclairage (5, 6) est réglable en intensité lumineuse par une commande d’intensité lumineuse et en ce que l’unité de traitement (4) est en outre configurée pour envoyer des commandes d’intensités lumineuses (8) au dispositif d’éclairage afin que l’intensité lumineuse maximale ou moyenne ou médiane reçue par le dispositif d’acquisition, soit sensiblement comprise entre deux bornes d’intensités prédéterminées.
11. 11. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que pour réduire la partie perdue de l’éclairage qui ne participe pas à l’éclairage du visage par rapport à la partie utile de l’éclairage servant à l’éclairage du visage, l’unité de traitement (4) est configurée pour, à partir d’une zone éclairée (2) large débordant du visage du conducteur, réduire progressivement, par pas, l’étendue de la zone éclairée jusqu’à ce que au moins une partie dudit visage ne soit plus éclairée puis à ré-augmenter d’un nombre réduit déterminé de pas l’étendue de la zone éclairée.
12. 12. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’unité de traitement (4) est conçue pour générer une information indicative d’un niveau d’inaptitude à la conduite en fonction de caractéristiques extraites de ladite au moins une image acquise.
13. 13. Procédé mis en oeuvre dans un système de surveillance optique du visage d’un conducteur d’un véhicule selon l’une des revendications 1 à 12, dans lequel, afin de réduire la partie perdue de l’éclairage qui ne participe pas à l’éclairage du visage par rapport à la partie utile de l’éclairage servant à l’éclairage du visage, on envoie des commandes de focale à l’élément optique à focale variable de manière à partir d’une zone éclairée large débordant du visage du conducteur, puis à réduire progressivement, par pas, l’étendue de la zone éclairée jusqu’à ce que au moins une des parties constitutives dudit visage ne soit plus éclairée puis à ré-augmenter d’un nombre réduit déterminé de pas l’étendue de la zone éclairée.