FR3074595A1 - Procede d’identification d’une cible au moyen d’une camera embarquee haute resolution - Google Patents
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Abstract
L'invention se rapporte à un procédé d'identification d'une cible (12, 17) à l'extérieur d'un véhicule à partir d'une caméra embarquée dans ledit véhicule et dotée d'une optique large champ et d'un capteur de grande capacité. La principale caractéristique d'un procédé selon l'invention est qu'il comprend les étapes suivantes, -une étape d'acquisition d'une première image (100) en haute définition avec la caméra, -une étape de sous-échantillonnage de la première image acquise (100) consistant à diminuer la définition de celle-ci, -une étape de détection sur l'image sous-échantillonnée (101) d'au moins une zone (15, 16) comprenant une cible (12, 17) à identifier, -une étape de sélection d'au moins une image secondaire (102, 103) en haute définition de dimension réduite, correspondant à ladite au moins une zone (15, 16), -une étape de traitement de chaque image secondaire (102, 103) afin d'identifier la cible correspondante (12, 17).
Description
PROCEDE D'IDENTIFICATION D'UNE CIBLE AU MOYEN D'UNE CAMERA EMBARQUEE HAUTE RESOLUTION.
L'invention se rapporte à un procédé d'identification d'une cible au moyen d'une caméra embarquée haute résolution.
Certains véhicules sont équipés de systèmes de perception basés sur des caméras. La multiplication des objets à reconnaître dans les scènes filmées requièrent des capacités de calcul de plus en plus élevées. La capacité de calcul implantable étant limitée par l'architecture véhicule (taille des calculateurs, consommation, capacité de refroidissement, ...), la taille des capteurs reste modeste. Par conséquent, la résolution angulaire des caméras est un compromis entre la largeur de champ et la portée. Plus le champ est large, et plus la résolution angulaire est faible et la capacité à distinguer des objets est alors limitée aux courtes distances.
Le procédé décrit dans EP2000977 permet de faciliter la détection de cibles dans l'environnement compris dans le champ de la caméra. Le mode de fonctionnement se fait en plusieurs étapes à savoir : la sélection d'un mode de détection, la définition d'une région d'intérêt, l'application d'une résolution donnée pour ladite région d'intérêt et la détection d'une cible dans la région définie, pour calculer sa position comparée au référentiel initial. L'atout principal d'un tel procédé est qu'il permet une détection de véhicule précise et en temps réel : en effet, il est possible via cette méthode de réduire la résolution lorsque l'objet est proche (ce qui permet un gain en temps de calcul) et de l'augmenter si la cible est éloignée (pour rester précis). En revanche, un inconvénient important de ce procédé est que le choix de la résolution se fait après avoir défini les régions d'intérêt, et aucune indication n'est donnée sur la résolution initiale de l'image.
Un procédé selon l'invention permet d'identifier avec une grande précision les cibles se présentant sur la route devant le véhicule, tout en réduisant le temps de calcul pour parvenir à cette identification.
L'invention a pour objet un procédé d'identification d'une cible à l'extérieur d'un véhicule à partir d'une caméra embarquée dans ledit véhicule et dotée d'une optique large champ et d'un capteur de grande capacité.
La principale caractéristique d'un procédé selon l'invention, est qu'il comprend les étapes suivantes :
-une étape d'acquisition d'une première image en haute définition avec la caméra,
-une étape de sous-échantillonnage de la première image acquise consistant à diminuer la définition de celle-ci,
-une étape de détection sur l'image sous-échantillonnée d'au moins une zone comprenant une cible à identifier,
-une étape de sélection d'au moins une image secondaire en haute définition et de dimension réduite, correspondant à ladite au moins une zone,
-une étape de traitement de chaque image secondaire afin d'identifier la cible correspondante.
En effet, en sous-échantillonnant la première image initiale, c'est-àdire en divisant par exemple le nombre de pixels par 16, on obtient une image sous-échantillonnée plus petite mais qui conserve un large champ. Ainsi, malgré la résolution plus faible de l'image, on parvient à identifier les informations proches, comme la sélection des zones à traiter (ligne, panneau, voie au centre) et ce, avec un temps de calcul nettement plus court. Ainsi, à partir des régions sélectionnées sur l'image sous-échantillonnée, on peut sélectionner sur la première image, des images secondaires de haute résolution et effectuer des traitements plus précis. Le principe d'un tel procédé est de passer par une étape de sous-échantillonnage de l'image initiale, afin de réduire les temps de calcul. Préférentiellement, un procédé selon l'invention est réalisé au moyen d'un calculateur embarqué dans le véhicule et possédant les logiciels adaptés pour réaliser toutes les étapes dudit procédé. Chaque zone détectée contenant une cible, peut revêtir toute forme, et être par exemple carrée, rectangulaire ou circulaire. Préférentiellement, la forme et les dimensions de ladite zone sont dictées par la forme de ladite cible. La caméra peut être une caméra avant apte à enregistrer une scène située à l'avant du véhicule, ou une caméra arrière apte à enregistrer une scène située à l'arrière du véhicule, ou une caméra latérale apte à enregistrer une scène située sur le côté du véhicule. De façon avantageuse, le véhicule peut également comprendre plusieurs caméras, et un procédé selon l'invention peut être appliqué à chacune des caméras. De façon générale, une cible est constituée par tout élément susceptible de conditionner les phases de roulage et/ou d'arrêt du véhicule. Chaque cible peut être, soit statique comme par exemple un panneau de signalisation, ou mobile comme par exemple un piéton ou un autre véhicule.
Avantageusement, la première image acquise est pixelisée, l'étape d'échantillonnage consistant à diviser par un facteur donné le nombre de pixels de ladite première image. De cette manière, l'image à haute résolution pour laquelle tous les contours des différents éléments apparaissent de façon très nette, est transformée en une image à faible résolution, pour laquelle les différents contours deviennent un peu plus flous.
De façon préférentielle, le facteur est compris entre 10 et 25. En effet, afin que le temps de calcul soit significativement diminué, il est important que ce facteur soit relativement élevé.
Préférentiellement, lors de l'étape de détection, il y aura autant de zones qu'il y a de cibles détectées. De cette manière, chaque zone détectée comprend une seule cible, évitant toute confusion d'identification liée à la présence d'une deuxième cible dans la même zone.
De façon avantageuse, lors de l'étape de détection, la zone est choisie de telle manière que la cible soit centrée dans ladite zone. De cette manière, chaque image secondaire comprendra systématiquement l'intégralité de la cible, sans risque de ne voir que partiellement ladite cible et donc d'entraver sa reconnaissance.
Avantageusement, le capteur de la caméra est supérieur à 3 Mégapixels.
De façon préférentielle, le capteur de la caméra est compris entre 10 et 20 Mégapixels.
Préférentiellement, la caméra est orientée vers l'avant du véhicule, les images acquises par celle-ci illustrant une scène située à l'avant dudit véhicule. Généralement, lors d'une phase de roulage, un véhicule est amené à progresser très majoritairement vers l'avant. Il y a donc un intérêt important à détecter les cibles situées devant le véhicule afin d'améliorer et de sécuriser les conditions de roulage dudit véhicule.
De façon avantageuse, une cible est constituée par tout élément extérieur au véhicule et qui va conditionner l'évolution dudit véhicule sur la voie empruntée. Le terme « cible » désigne tout type d'élément statique ou mobile, susceptible d'influer sur la progression du véhicule le long d'une voie. De façon non-exhaustive, une telle cible peut être constituée par un panneau de signalisation, un marquage particulier sur la route, un autre véhicule, un piéton, un cycliste, etc.
Un procédé d'identification selon l'invention présente l'avantage de pouvoir mettre en œuvre des images en haute résolution, tout en diminuant significativement le temps de calcul lié à l'identification d'une cible apparaissant sur lesdites images. Il a de plus l'avantage de pouvoir être utilisé sans avoir à modifier en profondeur les procédés existants. En effet, il suffit d'implanter le logiciel adapté dans le calculateur embarqué, afin de pouvoir notamment sous-échantillonnée l'image haute définition.
On donne ci-après, une description détaillée d'un mode de réalisation préféré d'un procédé selon l'invention, en se référant aux figures suivantes :
-La figure IA est une vue schématique d'un véhicule circulant sur une voie, et doté d'une caméra à faible champ et à longue portée,
-La figure IB est une vue schématique d'un véhicule circulant sur une voie, et doté d'une caméra à large champ et à faible portée,
-La figure 2A est une vue de face d'un exemple d'image haute résolution prise par une caméra haute résolution dans le but de mettre en œuvre un procédé selon l'invention,
-La figure 2B est une vue de l'image de la figure 2A résultant d'un sous-échantillonnage de ladite image,
-La figure 2C est une vue simplifiée de l'image de la figure 2B et sur laquelle ont été tracées des zones comprenant des cibles à identifier,
-Les figures 3A et 3B illustrent deux exemples d'images secondaires récupérées sur l'image haute définition de la figure 2A, et représentant les zones apparaissant sur l'image de la figure 2C,
-Les figures 4A et 4B sont des vues simplifiées illustrant deux cibles détectées dans les zones apparaissant sur la figure 2C,
-La figure 5 est un logigramme illustrant les principales étapes d'un procédé d'identification selon l'invention.
Actuellement, certains véhicules sont équipés de systèmes de perception basés sur des caméras. La multiplication des objets à reconnaître dans les scènes filmées requièrent des capacités de calcul de plus en plus élevées. La capacité de calcul implantable étant limitée par l'architecture véhicule (taille des calculateurs, consommation, capacité de refroidissement, ...), la taille des capteurs reste modeste. Par conséquent, la résolution angulaire des caméras est un compromis entre la largeur de champ et la portée.
A titre d'exemple, en se référant à la figure IA, un premier type de caméra implantée dans un véhicule 1 peut posséder un faible champ angulaire 2 et une portée importante 3. Dans ce cas, un véhicule secondaire 4, placé à une distance importante devant le véhicule 1, apparaîtra de façon nette sur l'image prise par la caméra. En revanche, cette caméra ne pourra pas filmer des éléments dispersés latéralement devant le véhicule 1, en raison du faible champ angulaire de la caméra.
A l'inverse, en se référant à la figure IB, un deuxième type de caméra implantée dans un véhicule 1 peut posséder une faible portée 5 et un large champ angulaire 6. Dans ce cas, un véhicule secondaire 4 placé à une distance importante devant le véhicule 1 apparaîtra de façon floue sur une image prise par la caméra, à cause de la faible portée de celle-ci. En revanche, tous les éléments dispersés latéralement devant et à proximité du véhicule apparaîtront sur ladite image.
Plus le champ est large, plus la résolution angulaire est faible et la capacité à distinguer des objets est alors limitée aux courtes distances.
En se référant à la figure 5, un procédé d'identification selon l'invention, visant à identifier une cible située devant le véhicule, est réalisé au moyen d'une caméra embarquée dans un véhicule, ladite caméra étant dotée d'une optique large champ et d'un capteur de grande capacité, par exemple comprise entre 10 Mégapixels et 20 Mégapixels. La cible peut être représentée par tout élément fixe ou mobile, susceptible de conditionner les phases de roulage et d'arrêt du véhicule. De façon non-exhaustive, une telle cible peut être constituée par un panneau de signalisation, un marquage particulier sur la route, un autre véhicule, un piéton, un cycliste, un pont, etc.
Un tel procédé comprend les étapes suivantes :
-une étape d'acquisition d'une première image haute résolution 100 avec la caméra embarquée dans le véhicule, d'une scène située devant ledit véhicule. Cette image contient un nombre élevé de pixels, et tous les éléments apparaissant sur cette image ont donc un contour net.
- une étape de sous-échantillonnage de cette image consistant à réduire la résolution de cette image. A titre d'exemple, le nombre de pixels de la première image haute résolution peut être divisé par un facteur 16 lors de cette étape de souséchantillonnage. Le contour des éléments apparaissant sur cette image sous-échantillonnée 101 devient flou. Compte-tenu du fait que les images font au maximum 20Mégapixels, la méthode de sous-échantillonnage est à choisir parmi une méthode au plus proche voisin, une méthode bilinéaire et une méthode bicubique. Il s'agit de méthodes préférentielles, mais qui ne sont pas limitatives.
une étape de détection sur l'image sous-échantillonnée 101, d'au moins une zone 15, 16 comprenant une cible 12, 17 à identifier. Malgré la résolution plus faible de l'image, on parvient à identifier les zones 15, 16 à traiter telles que par exemple, une ligne sur la route ou un panneau de signalisation 12, et ce, avec un temps de calcul nettement plus court. De façon avantageuse, le cadre de chaque zone 15, 16 est rectangulaire et possède quelques pixels de marge.
- une étape de sélection sur la première image 100 acquise d'au moins une image secondaire 102, 103, en haute définition de dimension réduite, correspondant à ladite au moins une zone 15, 16. Les zones identifiées 15, 16 sur l'image souséchantillonnée 101 sont reportées sur la première image initiale 100 à haute résolution, d'où en sont extraites lesdites images secondaires 102, 103 en haute définition et de dimensions réduites correspondant aux dimensions des zones détectées 15, 16.
-une étape de traitement de chaque image secondaire 102, 103 afin d'identifier la cible correspondante 12, 17. Comme chaque image secondaire 102, 103 est de dimension réduite par rapport à celle de l'image initiale 100, le temps de traitement destiné à identifier chaque cible 12, 17 s'en trouve réduit.
Les figures 2A, 2B, 2C, 3A, 3B, 4A et 4B illustrent un exemple concret d'un résultat que peut donner un procédé selon l'invention avec un temps de réalisation, très court.
Ainsi, en se référant à la figure 2A, la caméra embarquée dans le véhicule et dotée d'une optique large champ et d'un capteur de grande capacité, permet d'acquérir une première image 100 haute définition d'une scène placée devant le véhicule. Cette scène est notamment composée d'une route avec deux voies 10, 11 d'un panneau de signalisation 12 placé sur le bas-côté et d'au moins un véhicule secondaire 17 situé loin devant le véhicule dans lequel est implantée la caméra. Tous les éléments apparaissant sur cette première image 100 sont nets.
En se référant à la figure 2B, cette première image 100 subit un souséchantillonnage de façon à réduire son nombre de pixels. Les éléments qui apparaissent sur cette image 101 à faible résolution, sont un peu flou.
En se référant à la figure 2C, une détection des zones 15, 16 où sont situées des cibles particulières 12, 17, à savoir les véhicules secondaires 17 et le panneau de signalisation 12, est réalisée sur l'image à faible résolution 101, malgré le fait que les éléments soient un peu flous. Cette détection se fait précisément avec un temps de calcul rapide.
En se référant aux figures 3A et 3B, ses zones 15, 16 sont reportées sur la première image 100 à haute définition, d'où sont extraites des images secondaires 102, 103 correspond à ces zones 15, 16. Ces images secondaires 102, 103 ont une haute définition mais ont des dimensions réduites par rapport à celles de la première image 100. En se référant à la figure 3A, une première image secondaire 102 représente une première zone 15 située sur la route devant le véhicule, et en se référant à la figure 3B, une deuxième image secondaire 103 représente une deuxième zone 16 située sur le côté de la route.
En se référant aux figures 4A et 4B, le traitement des deux images secondaires 102, 103 précédentes permet d'identifier les cibles, à savoir une première cible constituée de deux véhicules 17, et une deuxième cible constituée d'un panneau de signalisation 12 indiquant une limitation de vitesse à 100km/h.
Claims (9)
- REVENDICATIONS1. Procédé d'identification d'une cible (12, 17) à l'extérieur d'un véhicule à partir d'une caméra embarquée dans ledit véhicule et dotée d'une optique large champ et d'un capteur de grande capacité, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes,-une étape d'acquisition d'une première image (100) en haute définition avec la caméra,-une étape de sous-échantillonnage de la première image acquise (100) consistant à diminuer la définition de celle-ci,-une étape de détection sur l'image sous-échantillonnée (101) d'au moins une zone (15, 16) comprenant une cible (12, 17) à identifier,-une étape de sélection d'au moins une image secondaire (102, 103) en haute définition de dimension réduite, correspondant à ladite au moins une zone (15, 16),-une étape de traitement de chaque image secondaire (102, 103) afin d'identifier la cible correspondante (12, 17).
- 2. Procédé d'identification selon la revendication 1 caractérisé en ce que la première image acquise (100) est pixelisée, et en ce que l'étape d'échantillonnage consiste à diviser par un facteur donné le nombre de pixels de ladite première image (100).
- 3. Procédé d'identification selon la revendication 2, caractérisé en ce que le facteur est compris entre 10 et 25.
- 4. Procédé d'identification selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lors de l'étape de détection, il y aura autant de zones (15, 16) qu'il y a de cibles détectées (12, 17).
- 5. Procédé d'identification selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lors de l'étape de détection, la zone (15, 16) est choisie de telle manière que la cible (12, 17) soit centrée dans ladite zone (15, 16).5
- 6. Procédé d'identification selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le capteur de la caméra est supérieur à 3 Mégapixels.
- 7. Procédé d'identification selon la revendication 6, caractérisé en ce que le capteur de la caméra est compris entre 10 et 20 Mégapixels.10
- 8. Procédé d'identification selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la caméra est orientée vers l'avant du véhicule, et en ce que les images acquises (100) par celle-ci illustrent une scène située à l'avant dudit véhicule.
- 9. Procédé d'identification selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, 15 caractérisé en ce qu'une cible (12, 17) est constituée par tout élément extérieur au véhicule et qui va conditionner l'évolution dudit véhicule sur le la voie empruntée.
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| CN113128264A (zh) * | 2019-12-30 | 2021-07-16 | 杭州海康汽车技术有限公司 | 一种车辆区域确定方法、装置及电子设备 |
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| CN113128264B (zh) * | 2019-12-30 | 2023-07-07 | 杭州海康汽车技术有限公司 | 一种车辆区域确定方法、装置及电子设备 |
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