WO2012152596A1 - Procede et dispositif de mesure de la vitesse d'un vehicule circulant sur une voie - Google Patents

Procede et dispositif de mesure de la vitesse d'un vehicule circulant sur une voie Download PDF

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WO2012152596A1
WO2012152596A1 PCT/EP2012/057678 EP2012057678W WO2012152596A1 WO 2012152596 A1 WO2012152596 A1 WO 2012152596A1 EP 2012057678 W EP2012057678 W EP 2012057678W WO 2012152596 A1 WO2012152596 A1 WO 2012152596A1
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WO
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vehicle
sensor
speed
image lines
image
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PCT/EP2012/057678
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Alain Rouh
Benoît MALRAT
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Morpho
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    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
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    • G01P3/36—Devices characterised by the use of optical means, e.g. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01P3/38—Devices characterised by the use of optical means, e.g. using infrared, visible, or ultraviolet light using photographic means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/64—Devices characterised by the determination of the time taken to traverse a fixed distance
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    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/01—Detecting movement of traffic to be counted or controlled
    • G08G1/04—Detecting movement of traffic to be counted or controlled using optical or ultrasonic detectors
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    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/01—Detecting movement of traffic to be counted or controlled
    • G08G1/052—Detecting movement of traffic to be counted or controlled with provision for determining speed or overspeed

Definitions

  • the present invention relates to a method and device for measuring the speed of a vehicle traveling on a track.
  • the speed of a vehicle is here considered as the estimated speed when the vehicle passes a single point of measurement.
  • the speed measuring devices of a vehicle are used in the field of road control. Such devices are positioned near a traffic lane and allow to control whether the speed of a vehicle exceeds a speed limit. In case of infringement, these devices transmit to a remote device data that irrevocably prove that the vehicle was in breach.
  • An image line sensor is a sensor which comprises a set of cells of type, for example, CCD (Charge-Coupled Device in English) or CMOS (Complementary metal-oxide-semiconductor in English), which are aligned on an axis. .
  • This type of sensor which equips for example so-called linear cameras, allows the line-by-line acquisition of a moving object at a given acquisition frequency. This acquisition frequency determines the period between the acquisition of two successive image lines.
  • two (or more) linear cameras synchronized temporally with each other are used. These cameras each simultaneously acquire an image line of the vehicle. Thus two sets of picture lines are acquired and recorded. A set of image lines successively acquired by one of the cameras is then correlated with a set of image lines successively acquired by the other camera. Once these two sets of image lines correlate, the speed of the vehicle is estimated by dividing the distance (previously known) between these two linear cameras by the duration thus determined by the correlation of the two sets of lines.
  • this device Due to the use of several linear cameras, this device is expensive in financial terms, bulky, and requires a very precise positioning in the space of linear cameras so that their axes of vision are parallel to each other and the distance between them two cameras is not wrong.
  • the problem solved by the present invention is to overcome these disadvantages by using a single image line sensor.
  • the present invention relates to a device for measuring the speed of a vehicle traveling on a track characterized in that it comprises a single image line sensor positioned overhanging the vehicle and means for estimating the speed of this vehicle from image lines acquired by this sensor.
  • the longitudinal axis of this sensor forms a non-zero angle with respect to the perpendicular to the axis of movement of the vehicle and each image line acquired by the sensor then representing the intersection of the vehicle with the longitudinal axis of this sensor, the means for estimating the speed are then provided so that the speed is estimated from two image lines which represent different intersections.
  • the device also comprises two mirrors forming between them a predefined angle so that each mirror reflects a different area of the channel on a portion of the sensor cells and the means for estimating the speed are then provided for that the velocity is estimated from two sets of image lines, each acquired by a portion of the cells of the sensor.
  • This embodiment is advantageous because it makes it possible to obtain the simultaneous capture of image lines in two different zones of the path while avoiding the temporal synchronization of two sensors as is the case in the state of the art.
  • the simultaneous taking of two sets of image lines makes it possible to estimate the speed of several vehicles at once as soon as these vehicles have passed through the two zones of the track.
  • the present invention also relates to a method for measuring the speed of a vehicle traveling on a track, characterized in that it comprises:
  • two sets of image lines are acquired by a device then conforming to either the second or the third embodiment of the device above and the vehicle speed is estimated by correlation of these two sets of image lines.
  • This embodiment is advantageous with respect to the use of a laser to detect the passage of the vehicle in each of these two areas of the CH path as the sets of image lines carry a richer content on the vehicle than a simple trigger of a passing key given by a laser.
  • This content can thus be used to minimize the error of matching two sets of lines acquired with the same vehicle because the content of each of these sets of lines facilitates the pairing of the vehicle.
  • two image lines are acquired by a device according to the first embodiment of the above device, the two image lines representing different intersections of this vehicle with the longitudinal axis of the sensor, and the speed is estimated from these two image lines.
  • the step of estimating the speed comprises the following substeps:
  • the duration is calculated from the acquisition frequency of the sensor and from the number of lines acquired between these two image lines.
  • the variation of the intersection is estimated by calculating the difference between the number of sensor cells that are in a particular state called PRESENT in one of the two image lines and the number sensor cells that are in the PRESENT state in the other image line.
  • the direction of movement of the vehicle is determined according to the positive or negative sign of the vehicle speed thus estimated.
  • This variant is advantageous because it makes it possible to determine whether a vehicle is traveling in the opposite direction to the normal direction of traffic on the CH track and to point out the problem to the competent authorities for example.
  • This variant also makes it possible to use the system consisting of a single camera to cover several lanes whose traffic directions may be different.
  • the method further comprises the following steps:
  • the method also comprises a step of classifying the vehicle according to its width and / or length thus estimated and / or from the speed thus estimated of this vehicle.
  • the present invention finally relates to a computer program implementing the steps of the method of measuring the speed of a vehicle according to one of the embodiments above or to one of its variants.
  • Figs. 1a and 1b show schematically a speed measuring device of a vehicle according to the present invention.
  • Figs. 2a, 2b, 2c and 2d show schematically examples of acquisition of image lines by an image line sensor according to a first embodiment of the device.
  • Fig. 3 schematically shows a second embodiment of the speed measuring device according to the present invention.
  • Fig. 4 schematically represents an embodiment of the means MOY.
  • Fig. 5 is an illustration of the steps of the method of measuring the speed of a vehicle according to the present invention.
  • Fig. 6 shows an illustration of the steps of the method of measuring the speed of a vehicle according to a first embodiment.
  • Figs. 7 and 8 show an illustration of a particular implementation of a second embodiment of the method.
  • FIG. 1a and 1b is generally shown a device D for measuring the speed of a vehicle V according to the present invention.
  • the vehicle V travels on a track CH whose width is here delimited by the two lines Y and Y 1.
  • the direction of traffic on this track is indicated by the arrow of the line Y.
  • the device D comprises a single image line sensor C and means MOY for estimating the speed of this vehicle V from image lines acquired by the sensor C.
  • the sensor C is connected to the means MOY by a wireless or wireless N communication network and, according to one variant, the means MOY are integrated in the sensor C.
  • the communication network N can also be used by the device D to communicate data. to a remote device (not shown) which gathers the observed infractions.
  • the sensor C is positioned overhanging the vehicle V, that is to say it is either above the CH channel as shown in FIG. the, is positioned on a mast next to the CH track at a height greater than the height of a vehicle.
  • the linear sensor C is positioned so that its longitudinal axis X forms a non-zero angle A with respect to the perpendicular to the Y axis of movement of the vehicle V.
  • Each image line acquired by the sensor C then represents the intersection of the vehicle with the longitudinal axis of this sensor and the means MOY to estimate the speed are then provided so that the speed is estimated from two image lines which represent different intersections.
  • the sensor C has 24 cells each corresponding to a value of an image line.
  • the sensor C may comprise a different number of cells without limiting the scope of the present invention.
  • the vehicle V enters the field of view of the sensor C and intersects the longitudinal axis X of the sensor C.
  • the acquired image line then represents the intersection of the vehicle with the X axis of this sensor. According to the example given, the intersection is represented by only one of the cells of this sensor C. This cell then takes a state called PRESENT (in black). On the right of FIG. the is represented the image line acquired.
  • FIG. 2b illustrates the intersection of the sensor C which are then in the PRESENT state and in FIG. 2c, by fifteen cells of the sensor C which are then in the PRESENT state.
  • This last image line corresponds to the maximum intersection that is to say the width of the vehicle V.
  • the following image lines that are acquired by the sensor C are all identical and as soon as the vehicle starts to leave field of vision of the sensor C, the intersection decreases.
  • FIG. 2d illustrates the case where this intersection is represented by ten cells of the sensor C which are in the PRESENT state.
  • Fig. 3 schematically shows a second embodiment of the device D for measuring the speed of a vehicle.
  • the device D also comprises two mirrors M1 and M2 forming between them a predefined angle E to split the field of view of the sensor C. It is usually referred to as optical folding.
  • Each mirror reflects an area of the CH channel on part of the CCD cells of the sensor C.
  • two different zones of the CH channel are defined whose distance between them is known.
  • the means MOY for estimating the speed are then provided so that the speed is estimated from two sets of image lines, each acquired by a portion of the CCD cells of the sensor C.
  • the line sensor is a matrix camera provided with a partial image transfer function, called region of interest.
  • region of interest By selecting, alternately or simultaneously, two regions of interest of an acquired image, two sets of lines are acquired.
  • one of these sets of lines of images is formed of a few lines of this image which are located at one end of the image and the other set of image lines is formed of a few lines of this image located at an opposite end of the image.
  • These two sets of lines then correspond to the passage of the vehicle V in two different areas of the CH track that are a few meters apart. The distance separating these two zones is known because the number of pixels of the image which separates these two sets of lines and the real distance represented by each pixel of this image are known in particular by calibration of the matrix camera.
  • the means MOY for estimating the speed are then provided so that the speed is estimated from two sets of image lines, each acquired by a portion of the CCD cells of the sensor.
  • Fig. 4 illustrates an embodiment of the means MOY.
  • the means MOY are grouped in an optionally portable terminal such as a computer, which comprises, connected by a communication bus 210:
  • processors a processor, micro-processor, micro controller (noted ⁇ ) or CPU (Central Processing Unit in English or Central Processing Unit in French) 200;
  • RAM Random Access Memory in English or Random Access Memory in French
  • ROM Read Only Memory in English or Mémoire à Lire Seul in French
  • COM interface means 205 with the communication network N, for example a cellular radiotelephone network; and optionally,
  • GUI 204 such as a touch screen and / or a set of keys.
  • the microcontroller 200 is capable of executing instructions loaded into the RAM 201 from the ROM 202, an external memory (not shown), a storage medium, such as an SD card or the like, or a communication network. When the terminal is turned on, the microcontroller 200 is able to read RAM 201 instructions and execute them. These instructions form a computer program. This computer program causes the implementation by the microcontroller 200 of all or part of the methods described below.
  • All or part of the methods described below can be implemented in software form by executing a set of instructions by a programmable machine, such as a DSP (Digital Signal Processor in English or Digital Signal Processing Unit in French). or a microcontroller, such as the microcontroller 200, or be implemented in hardware form by a machine or a dedicated component, such as an FPGA (Field Programmable Gate Array) or an Application-Specific Integrated Circuit (ASIC) or Application Specific Integrated Circuit (ASIC) in French).
  • a programmable machine such as a DSP (Digital Signal Processor in English or Digital Signal Processing Unit in French).
  • a microcontroller such as the microcontroller 200
  • a dedicated component such as an FPGA (Field Programmable Gate Array) or an Application-Specific Integrated Circuit (ASIC) or Application Specific Integrated Circuit (ASIC) in French).
  • FIG. 5 is an illustration of the steps of the method for measuring the speed of the vehicle V traveling on the CH channel.
  • the method comprises a step 1 of acquiring image lines of the vehicle V by the sensor C and a step 2 of estimating the speed of this vehicle from image lines acquired by this sensor.
  • FIG. 6 is shown a first embodiment of the method.
  • step 1 two sets of image lines are acquired by a device then conforming to either the second or the third embodiment of the device D and, during step 2, the speed of the vehicle is estimated by correlation of these two sets of image lines.
  • the speed of the vehicle is estimated by dividing the distance (previously known) between the two zones of the way by the duration thus determined by the correlation of these two sets of lines.
  • step 1 two image lines are acquired by this sensor C. These two lines correspond to different intersections of this vehicle with the longitudinal axis X of the sensor C.
  • these two image lines are lines L1 and L2 of Figs. 2b and 2c.
  • step 2 the speed of this vehicle is estimated from these two image lines L1 and L2.
  • step 1 of estimation of the speed comprises the following substeps:
  • the duration dt is calculated from the acquisition frequency F of the sensor C and the number of lines acquired between these two image lines.
  • the inverse of the acquisition frequency F defines the period of time which elapses between the acquisition of two successive image lines and by multiplying this period by the number of lines acquired between lines L1 and L2. it is easy to deduce the duration dt.
  • the variation of the intersection is estimated by calculating the difference between the number of sensor cells that are in the PRESENT state in the image line L1 that has been acquired at a given moment. Tl and the number of sensor cells that are in the PRESENT state in the L2 image line acquired at a time T2. This difference is signed.
  • FIG. 8 represents the example of FIGS. 2b and 2c by superimposing the two positions of the vehicle V on the same figure.
  • the position of the vehicle V at a time T1 relative to FIG. 2b is shown in dashed lines while the position of this vehicle at a time T2 relative to FIG. 2c is represented in solid line.
  • the speed VI of the vehicle is estimated by
  • dlc denotes the variation of the intersection of the vehicle with the X axis of the sensor C during the duration dt.
  • the direction of movement of the vehicle V is determined according to the positive or negative sign of the speed of the vehicle VI thus estimated, that is to say the sign of the variation dlc.
  • the method further comprises the following steps:
  • Two image lines represent the same intersection of the vehicle with the X axis of the sensor C when these two lines correspond to the same number of cells of the sensor C that are in the PRESENT state. Knowing the size of each cell, the focal length of the lens of the device and approximately the distance between the vehicle V and the sensor C, it is easy to obtain an estimate of the width of the vehicle.
  • the method also comprises the following steps:
  • the acquired image line LE which corresponds to the entry of the vehicle V into the field of view of the sensor C is the first image line which corresponds to at least one cell of the sensor C in the PRESENT state.
  • the first image line acquired just after is the image line LS which corresponds to the output of the vehicle V from the field of view of the sensor C.
  • the method also comprises a step of classifying the vehicle V according to its width and / or length thus determined and / or from its estimated speed VI.
  • the lines LE and LS are considered to estimate the speed VI of the vehicle.
  • This variant makes it possible to make reliable one (or even more) prior estimate of the vehicle speed calculated from two other image lines between these two lines LE and LS. It also makes it possible to detect if a vehicle stopped in the field of vision of the sensor C because the moment when this vehicle leaves this field will not exist.

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Abstract

La présente invention concerne un dispositif de mesure de la vitesse d'un véhicule (V) circulant sur une voie (CH), caractérisé en ce qu'il comporte un seul capteur (C) de lignes d'image positionné en surplomb du véhicule (V) et des moyens (MOY) pour estimer la vitesse de ce véhicule à partir de lignes d'image (L1, L2) acquises par ce capteur. La présente invention concerne également un procédé de mesure de la vitesse d'un véhicule circulant sur une voie à partir de lignes d'image acquises par le capteur de ce dispositif.

Description

Procédé et dispositif de mesure de la vitesse d'un véhicule circulant sur une voie.
La présente invention concerne un procédé et dispositif de mesure de la vitesse d'un véhicule circulant sur une voie.
La vitesse d'un véhicule est ici considérée comme la vitesse estimée lorsque ce véhicule passe devant un point unique de mesure.
Les dispositifs de mesure de vitesse d'un véhicule sont utilisés dans le domaine du contrôle routier. De tels dispositifs sont positionnés aux abords d'une voie de circulation et permettent de contrôler si la vitesse d'un véhicule dépasse une vitesse limite. En cas d'infraction, ces dispositifs émettent vers un équipement distant des données qui prouvent de manière irrévocable que le véhicule était en infraction.
Il est connu que ces dispositifs soient équipés de capteurs Doppler ou Laser ou encore de capteurs de lignes d'image pour estimer précisément la vitesse de ce véhicule.
Un capteur de lignes d'image est un capteur qui comporte un ensemble de cellules de type, par exemple, CCD (Charge-Coupled Device en anglais) ou CMOS (Complementary metal-oxide-semiconductor en anglais), qui sont alignées sur un axe. Ce type de capteur, qui équipe par exemple des caméras dites linéaires, permet l'acquisition ligne par ligne d'un objet en mouvement à une fréquence d'acquisition donnée. Cette fréquence d'acquisition détermine la période séparant l'acquisition de deux lignes d'image successives.
Par exemple, dans la demande de brevet européen EPI 056064, deux (voire plusieurs) caméras linéaires synchronisées temporellement entre elles sont utilisées. Ces caméras acquièrent chacune simultanément une ligne d'image du véhicule. Ainsi deux ensembles de lignes d'image sont acquis et enregistrés. Un ensemble de lignes d'image successivement acquises par l'une des caméras est ensuite corrélé avec un ensemble de lignes d'image successivement acquises par l'autre caméra. Une fois ces deux ensembles de lignes d'image corrélés, la vitesse du véhicule est estimée en divisant la distance (connue au préalable) entre ces deux caméras linéaires par la durée ainsi déterminée par la corrélation des deux ensembles de lignes.
Du fait de l'utilisation de plusieurs caméras linéaires, ce dispositif est coûteux en termes financiers, volumineux, et requiert un positionnement très précis dans l'espace des caméras linéaires pour que leurs axes de vision soient parallèles entre eux et que la distance entre ces deux caméras ne soit pas erronée.
Le problème résolu par la présente invention est de remédier à ces inconvénients en utilisant un seul capteur de lignes d'image.
A cet effet, la présente invention concerne un dispositif de mesure de la vitesse d'un véhicule circulant sur une voie caractérisé en ce qu'il comporte un seul capteur de lignes d'image positionné en surplomb du véhicule et des moyens pour estimer la vitesse de ce véhicule à partir de lignes d'image acquises par ce capteur.
Selon un premier mode de réalisation du dispositif, l'axe longitudinal de ce capteur forme un angle non nul par rapport à la perpendiculaire à l'axe de déplacement du véhicule et chaque ligne d'image acquise par le capteur représentant alors l'intersection du véhicule avec l'axe longitudinal de ce capteur, les moyens pour estimer la vitesse sont alors prévus pour que la vitesse soit estimée à partir de deux lignes d'image qui représentent des intersections différentes.
Selon un deuxième mode de réalisation du dispositif, le dispositif comporte également deux miroirs formant entre eux un angle prédéfini pour que chaque miroir reflète une zone différente de la voie sur une partie des cellules du capteur et les moyens pour estimer la vitesse sont alors prévus pour que la vitesse soit estimée à partir de deux ensembles de lignes d'image, chacun acquis par une partie des cellules du capteur. Ce mode de réalisation est avantageux car il permet d'obtenir la prise simultanée de lignes d'image dans deux zones différentes de la voie tout en évitant de synchroniser temporellement deux capteurs comme c'est le cas dans l'état de la technique. La prise simultanée de deux ensembles de lignes d'image permet de pouvoir estimer la vitesse de plusieurs véhicules à la fois dès que ces véhicules sont passés dans les deux zones de la voie.
Selon un troisième mode de réalisation du dispositif, le capteur de lignes d'image est un capteur matriciel doté d'une fonctionnalité de transfert d'image partielle et les moyens pour estimer la vitesse sont prévus pour que la vitesse soit estimée à partir de deux ensembles de lignes d'image, chacun acquis par une partie des cellules du capteur.
La présente invention concerne également un procédé de mesure de la vitesse d'un véhicule circulant sur une voie, caractérisé en ce qu'il comporte :
- une étape d'acquisition de lignes d'image du véhicule par un seul capteur de lignes d'image, et
- une étape d'estimation de la vitesse de ce véhicule à partir de lignes d'image acquises.
Selon un premier mode de réalisation du procédé, deux ensembles de lignes d'image sont acquis par un dispositif alors conforme soit au deuxième soit au troisième mode de réalisation du dispositif ci-dessus et la vitesse du véhicule est estimée par corrélation de ces deux ensembles de lignes d'image.
Ce mode de réalisation est avantageux par rapport à l'utilisation d'un laser pour détecter le passage du véhicule dans chacune de ces deux zones de la voie CH car les ensembles de lignes d'image portent un contenu plus riche sur le véhicule qu'un simple déclenchement d'un top de passage donné par un laser. Ce contenu peut ainsi être utilisé pour minimiser l'erreur de mise en correspondance de deux ensembles de lignes acquis avec un même véhicule car le contenu de chacun de ces ensembles de lignes facilite l'appairage du véhicule.
Selon un second mode de réalisation du procédé, deux lignes d'image sont acquises par un dispositif conforme au premier mode de réalisation du dispositif ci- dessus, les deux lignes d'image représentant des intersections différentes de ce véhicule avec l'axe longitudinal du capteur, et la vitesse est estimée à partir de ces deux lignes d'image. Selon une mise en œuvre particulière de ce deuxième mode de réalisation, l'étape d'estimation de la vitesse comporte les sous-étapes suivantes :
- estimation de la variation de l'intersection du véhicule avec l'axe longitudinal (X) du capteur à partir des deux lignes d'image, et
- estimation de la vitesse de ce véhicule à partir du rapport de la variation de l'intersection ainsi estimée et de la durée qui sépare les instants d'acquisition de ces deux lignes.
Selon une variante de la mise en œuvre particulière, la durée est calculée à partir de la fréquence d'acquisition du capteur et du nombre de lignes acquises entre ces deux lignes d ' image .
Selon une variante de la mise en œuvre particulière, la variation de l'intersection est estimée en calculant la différence entre le nombre de cellules du capteur qui sont dans un état particulier dit PRESENT dans l'une des deux lignes d'image et le nombre de cellules du capteur qui sont dans l'état PRESENT dans l'autre ligne d'image.
Selon une variante de la mise en œuvre particulière, le sens de déplacement du véhicule est déterminé selon le signe positif ou négatif de la vitesse du véhicule ainsi estimée.
Cette variante est avantageuse car elle permet de déterminer si un véhicule circule en sens inverse du sens normal de circulation sur la voie CH et signaler le problème aux autorités compétentes par exemple.
Cette variante permet également d'utiliser le système formé d'une seule caméra pour couvrir plusieurs voies dont les sens de circulation peuvent être différents.
Selon une variante de son second mode de réalisation, le procédé comporte de plus les étapes suivantes :
- détermination de deux lignes d'image qui représentent la même intersection, et
- estimation de la largeur du véhicule à partir de l'une de ces deux lignes d'image.
Selon une variante de son second mode de réalisation, le procédé comporte aussi les étapes suivantes :
- détermination d'une ligne d'image qui correspond à l'entrée du véhicule dans le champ de vision du capteur et d'une ligne d'image qui correspond à la sortie du véhicule de ce champ de vision, et - estimation de la longueur du véhicule par calcul du rapport de la vitesse du véhicule préalablement estimée et de la durée qui sépare les deux lignes d'image ainsi déterminées.
Selon une variante, le procédé comporte également une étape de classification du véhicule en fonction de sa largeur et/ou de sa longueur ainsi estimées et/ou à partir de la vitesse ainsi estimée de ce véhicule.
La présente invention concerne enfin un programme d'ordinateur mettant en œuvre les étapes du procédé de mesure de la vitesse d'un véhicule conforme à l'un des modes de réalisation ci-dessus ou à l'une de ses variantes.
Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels:
Les Fig. la et lb représentent schématiquement un dispositif de mesure de vitesse d'un véhicule selon la présente invention.
Les Fig. 2a, 2b, 2c et 2d représentent schématiquement des exemples d'acquisition de lignes d'image par un capteur de lignes d'image selon un premier mode de réalisation du dispositif.
La Fig. 3 représente schématiquement un deuxième mode de réalisation du dispositif de mesure de la vitesse selon la présente invention.
La Fig. 4 représente schématiquement un mode de réalisation des moyens MOY. La Fig. 5 représente une illustration des étapes du procédé de mesure de la vitesse d'un véhicule selon la présente invention.
La Fig. 6 représente une illustration des étapes du procédé de mesure de la vitesse d'un véhicule selon un premier mode de réalisation.
Les Fig. 7 et 8 représentent une illustration d'une mise en œuvre particulière d'un second mode de réalisation du procédé.
A la Fig. la et lb, est représenté de manière générale un dispositif D de mesure de la vitesse d'un véhicule V selon la présente invention.
Le véhicule V circule sur une voie CH dont la largeur est ici délimitée par les deux traits Y et Y 1. Le sens de circulation sur cette voie est indiqué par la flèche de la ligne Y. Le dispositif D comporte un seul capteur de lignes d'image C et des moyens MOY pour estimer la vitesse de ce véhicule V à partir de lignes d'image acquises par le capteur C.
Le capteur C est relié aux moyens MOY par un réseau de communication N fïlaire ou sans fil et, selon une variante, les moyens MOY sont intégrés au capteur C. Le réseau de communication N peut être également utilisé par le dispositif D pour communiquer des données à un équipement distant (non représenté) qui regroupe les infractions constatées.
Le capteur C est positionné en surplomb du véhicule V, c'est-à-dire qu'il est soit au-dessus de la voie CH, tel que illustré à la Fig. la, soit positionné sur un mât à côté de la voie CH à une hauteur supérieure à la hauteur d'un véhicule.
Selon un premier mode de réalisation de ce dispositif, illustré aux Fig. 2a à 2d, le capteur linéaire C est positionné de manière à ce que son axe longitudinal X forme un angle A non nul par rapport à la perpendiculaire à l'axe Y de déplacement du véhicule V. Chaque ligne d'image acquise par le capteur C représente alors l'intersection du véhicule avec l'axe longitudinal de ce capteur et les moyens MOY pour estimer la vitesse sont alors prévus pour que la vitesse soit estimée à partir de deux lignes d'image qui représentent des intersections différentes.
Selon les exemples de ces Figs. 2a à 2d, le capteur C comporte 24 cellules qui correspondent chacune à une valeur d'une ligne d'image. Le capteur C peut comporter un nombre différent de cellules sans pour autant limiter la portée de la présente invention.
A la Fig. 2a, le véhicule V entre dans le champ de vision du capteur C et coupe l'axe longitudinal X du capteur C. La ligne d'image acquise représente alors l'intersection du véhicule avec l'axe X de ce capteur. Selon l'exemple donné, l'intersection est représentée par une seule des cellules de ce capteur C. Cette cellule prend alors un état dit PRESENT (en noir). Sur la droite de la Fig. la est représentée la ligne d'image acquise.
Le véhicule V se déplace et l'intersection augmente. A la Fig. 2b, cette intersection est représentée par quatre cellules du capteur C qui sont alors dans d'état PRESENT et à la Fig. 2c, par quinze cellules du capteur C qui sont alors dans l'état PRESENT. Cette dernière ligne d'image correspond à l'intersection maximale c'est-à- dire à la largeur du véhicule V. Les lignes d'images suivantes qui sont acquises par le capteur C sont toutes identiques et dès que le véhicule commence à quitter le champ de vision du capteur C, l'intersection diminue. Par exemple, la Fig. 2d illustre le cas où cette intersection est représentée par dix cellules du capteur C qui sont dans l'état PRESENT.
Ainsi, on comprend que lorsqu'un véhicule entre dans le champ de vision du capteur et jusqu'à ce qu'il en sorte complètement, un ensemble de lignes d'image est acquis par le capteur C selon sa fréquence d'acquisition. Ces lignes d'image représentent l'intersection du véhicule avec l'axe X du capteur C. Cette intersection augmente au fur et à mesure que le véhicule entre dans le champ de vision du capteur, puis reste constante lorsque l'intersection maximale est atteinte, puis diminue au fur et à mesure que ce véhicule sort du champ de vision.
La Fig. 3 représente schématiquement un deuxième mode de réalisation du dispositif D de mesure de la vitesse d'un véhicule.
Selon ce mode de réalisation, le dispositif D comporte également deux miroirs Ml et M2 formant entre eux un angle prédéfini E pour dédoubler le champ de vision du capteur C. On parle habituellement de repliement optique. Chaque miroir reflète une zone de la voie CH sur une partie des cellules CCD du capteur C. Ainsi, en réglant l'angle E, on définit deux zones différentes de la voie CH dont la distance qui les sépare est connue. Lorsqu'un véhicule passe alors dans l'une de ces zones, un ensemble de lignes d'image qui est acquis par une partie du capteur, représente le véhicule dans le champ de vision du capteur C et lorsque ce véhicule passe dans l'autre de ces zones, un autre ensemble de lignes d'image est acquis par l'autre partie du capteur.
Ainsi, le passage d'un véhicule dans chacune de ces deux zones permet l'acquisition de deux ensembles de lignes d'image.
Les moyens MOY pour estimer la vitesse sont alors prévus pour que la vitesse soit estimée à partir de deux ensembles de lignes d'image, chacun acquis par une partie des cellules CCD du capteur C.
Selon un troisième mode de réalisation, le capteur de lignes est une caméra matricielle dotée d'une fonctionnalité de transfert d'image partielle, dite région d'intérêt. En sélectionnant, de manière alternative ou simultanée, deux régions d'intérêt d'une image acquise, deux ensembles de lignes sont acquis. En pratique l'un de ces ensembles de lignes d'images est formé de quelques lignes de cette image qui sont situées à une extrémité de l'image et l'autre ensemble de lignes d'image est formé de quelques lignes de cette image situées à une extrémité opposée de l'image. Ces deux ensembles de lignes correspondent alors au passage du véhicule V dans deux zones différentes de la voie CH qui sont distantes de quelques mètres. La distance qui sépare ces deux zones est connue car le nombre de pixels de l'image qui sépare ces deux ensembles de lignes et la distance réelle représentée par chaque pixel de cette image sont connus en particulier par calibration de la caméra matricielle.
Les moyens MOY pour estimer la vitesse sont alors prévus pour que la vitesse soit estimée à partir de deux ensembles de lignes d'image, chacun acquis par une partie des cellules CCD du capteur.
La Fig. 4 illustre un mode de réalisation des moyens MOY.
Selon ce mode de réalisation, les moyens MOY sont regroupés dans un terminal éventuellement portable tel qu'un ordinateur, qui comporte, reliés par un bus de communication 210 :
un processeur, micro -processeur, micro contrôleur (noté μο) ou CPU (Central Processing Unit en anglais ou Unité Centrale de Traitement en français) 200 ;
une mémoire vive RAM (Random Access Memory en anglais ou Mémoire à Accès Aléatoire en français) 201 ;
une mémoire morte ROM (Read Only Memory en anglais ou Mémoire à Lecture Seule en français) 202 ;
- des moyens d'interface COM 205 avec le réseau de communication N, comme par exemple un réseau de radiotéléphonie cellulaire ; et optionnellement,
- des moyens d'interfaçage graphique GUI 204 tels qu'un écran tactile et/ou encore un ensemble de touches.
Le micro contrôleur 200 est capable d'exécuter des instructions chargées dans la RAM 201 à partir de la ROM 202, d'une mémoire externe (non représentée), d'un support de stockage, tel qu'une carte SD ou autre, ou d'un réseau de communication. Lorsque le terminal est mis sous tension, le micro contrôleur 200 est capable de lire de la RAM 201 des instructions et de les exécuter. Ces instructions forment un programme d'ordinateur. Ce programme d'ordinateur cause la mise en œuvre, par le micro contrôleur 200, de tout ou partie des procédés décrits ci-après.
Tout ou partie des procédés décrits ci-après peut être implémenté sous forme logicielle par exécution d'un ensemble d'instructions par une machine programmable, tel qu'un DSP (Digital Signal Processor en anglais ou Unité de Traitement de Signal Numérique en français) ou un micro contrôleur, tel que le microcontrôleur 200, ou être implémenté sous forme matérielle par une machine ou un composant dédié, tel qu'un FPGA (Field-Programmable Gâte Array en anglais ou Circuit Intégré Programmable en français) ou un ASIC (Application-Specific Integrated Circuit en anglais ou Circuit Intégré Spécifique à une Application en français).
A la Fig. 5 est représentée une illustration des étapes du procédé de mesure de la vitesse du véhicule V circulant sur la voie CH.
Le procédé comporte une étape 1 d'acquisition de lignes d'image du véhicule V par le capteur C et une étape 2 d'estimation de la vitesse de ce véhicule à partir de lignes d'image acquises par ce capteur.
A la Fig. 6 est représenté un premier mode de réalisation du procédé.
Selon ce mode de réalisation, au cours de l'étape 1, deux ensembles de lignes d'image sont acquis par un dispositif alors conforme soit au deuxième soit au troisième mode de réalisation du dispositif D et, au cours de l'étape 2, la vitesse du véhicule est estimée par corrélation de ces deux ensembles de lignes d'image.
En effet, une fois ces deux ensembles de lignes d'image corrélés, la vitesse du véhicule est estimée en divisant la distance (connue au préalable) entre les deux zones de la voie par la durée ainsi déterminée par la corrélation de ces deux ensembles de lignes.
Selon un second mode de réalisation du procédé, au cours de l'étape 1, deux lignes d'image sont acquises par ce capteur C. Ces deux lignes correspondent à des intersections différentes de ce véhicule avec l'axe longitudinal X du capteur C. Par exemple, ces deux lignes d'image sont les lignes Ll et L2 des Fig. 2b et 2c.
Au cours de l'étape 2, la vitesse de ce véhicule est estimée à partir de ces deux lignes d'image Ll et L2.
Selon une mise en œuvre particulière de ce deuxième mode de réalisation, illustrée aux Figs. 7 et 8, l'étape 1 d'estimation de la vitesse comporte les sous-étapes suivantes :
- estimation (1) de la variation dlc de l'intersection du véhicule avec l'axe longitudinal X du capteur à partir des deux lignes d'image Ll et L2, et
- estimation (2) de la vitesse VI de ce véhicule à partir du rapport de la variation dlc de l'intersection du véhicule avec l'axe X ainsi estimée et de la durée dt qui sépare les instants d'acquisition de ces deux lignes Ll et L2. Selon une variante de ce second mode de réalisation du procédé, la durée dt est calculée à partir de la fréquence d'acquisition F du capteur C et du nombre de lignes acquises entre ces deux lignes d'image.
En effet, l'inverse de la fréquence d'acquisition F définit la période de temps qui s'écoule entre l'acquisition de deux lignes d'image successives et en multipliant cette période par le nombre de lignes acquises entre les lignes Ll et L2, on en déduit aisément la durée dt.
Selon une variante de la mise en œuvre particulière, la variation de l'intersection est estimée en calculant la différence entre le nombre de cellules du capteur qui sont dans l'état PRESENT dans la ligne d'image Ll qui a été acquise à un instant Tl et le nombre de cellules du capteur qui sont dans l'état PRESENT dans la ligne d'image L2 acquise à un instant T2. Cette différence est signée.
La Fig. 8 représente l'exemple des Figs. 2b et 2c en superposant les deux positions du véhicule V sur une même figure. La position du véhicule V à un instant Tl relatif à la Fig. 2b est représentée en pointillés tandis que la position de ce véhicule à un instant T2 relatif à la Fig. 2c est représentée en trait plein.
La vitesse VI du véhicule est estimée par
Vl _ dP _ dlc* sm(A)
~ ~dt ~ dt
dans laquelle dP désigne le déplacement du véhicule V pendant la durée άΐ=Ί2-Ί\ , et dlc désigne la variation de l'intersection du véhicule avec l'axe X du capteur C pendant la durée dt.
Selon une variante de la mise en œuvre particulière, le sens de déplacement du véhicule V est déterminé selon le signe positif ou négatif de la vitesse du véhicule VI ainsi estimée, c'est-à-dire du signe de la variation dlc.
Selon une variante de son second mode de réalisation, le procédé comporte de plus les étapes suivantes :
- détermination de deux lignes d'image qui représentent la même intersection, et
- estimation de la largeur du véhicule à partir de l'une de ces deux lignes d'image.
Deux lignes d'image représentent la même intersection du véhicule avec l'axe X du capteur C lorsque ces deux lignes correspondent au même nombre de cellules du capteur C qui sont à l'état PRESENT. Connaissant la taille de chaque cellule, la focale f de l'objectif du dispositif et approximativement la distance entre le véhicule V et le capteur C, il est aisé d'obtenir une estimation de la largeur du véhicule. La largeur 1 du véhicule est donnée par : l=Nc x Te x d/f dans laquelle Ne représente le nombre de cellules qui sont à l'état PRESENT, Te la taille d'une cellule et d la distance entre le véhicule V et le capteur C.
Selon une variante de son second mode de réalisation, le procédé comporte aussi les étapes suivantes :
- détermination d'une ligne d'image qui correspond à l'entrée du véhicule dans le champ de vision du capteur de lignes d'image et d'une ligne d'image qui correspond à la sortie du véhicule de ce champ de vision, et
- estimation de la longueur du véhicule par calcul du rapport de la vitesse du véhicule préalablement estimée VI et de la durée qui sépare les deux lignes ainsi déterminées.
La ligne d'image acquise LE qui correspond à l'entrée du véhicule V dans le champ de vision du capteur C est la première ligne d'image qui correspond à au moins une cellule du capteur C dans l'état PRESENT. De manière duale, tant que le véhicule V est présent dans le champ de vision du capteur C, au moins une des cellules du capteur C est dans l'état PRESENT et dès qu'aucune de ces cellules n'est dans cet état, la première ligne d'image acquise juste après est la ligne d'image LS qui correspond à la sortie du véhicule V du champ de vision du capteur C.
Une fois connues ces deux lignes d'image LE et LS, il est possible de calculer la durée qui sépare ces deux lignes d'image et d'en déduire alors la longueur du véhicule par division de la vitesse VI déterminée ci-dessus par cette durée.
Selon une variante de son second mode de réalisation, le procédé comporte également une étape de classification du véhicule V en fonction de sa largeur et/ou de sa longueur ainsi déterminées et/ou à partir de sa vitesse estimée VI.
Selon une variante du procédé, les lignes LE et LS sont considérées pour estimer la vitesse VI du véhicule.
Cette variante permet de fiabiliser une (voire plusieurs autres) estimation préalable de la vitesse du véhicule calculée à partir de deux autres lignes d'image comprises entre ces deux lignes LE et LS. Elle permet aussi de détecter si un véhicule s'est arrêté dans le champ de vision du capteur C car l'instant où ce véhicule sort de ce champ n'existera pas.

Claims

REVENDICATIONS
1) Dispositif de mesure de la vitesse d'un véhicule (V) circulant sur une voie (CH), caractérisé en ce qu'il comporte un capteur (C) de lignes d'image comportant un seul ensemble de cellules alignées sur un même axe dit longitudinal, et positionné en surplomb du véhicule (V), et des moyens (MOY) pour estimer la vitesse de ce véhicule à partir de lignes d'image (Ll, L2) acquises par ce capteur.
2) Dispositif selon la revendication 1, dans lequel l'axe longitudinal (X) de ce capteur forme un angle (A) non nul par rapport à la perpendiculaire à l'axe de déplacement (Y) du véhicule et chaque ligne d'image acquise par le capteur représentant alors l'intersection du véhicule avec l'axe longitudinal de ce capteur, les moyens (MOY) pour estimer la vitesse sont alors prévus pour que la vitesse soit estimée à partir de deux lignes d'images qui représentent des intersections différentes. 3) Dispositif selon la revendication 1 , qui comporte également deux miroirs
(Ml, M2) formant entre eux un angle prédéfini (E) pour que chaque miroir reflète une zone différente de la voie (CH) sur une partie des cellules du capteur (C), et les moyens (MOY) pour estimer la vitesse sont alors prévus pour que la vitesse soit estimée à partir de deux ensembles de ligne d'images, chacun acquis par une partie des cellules du capteur.
4) Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le capteur de lignes d'image (C) est un capteur matriciel dotée d'une fonctionnalité de transfert d'image partielle et les moyens (MOY) pour estimer la vitesse sont prévus pour que la vitesse soit estimée à partir de deux ensembles de ligne d'images, chacun acquis par une partie des cellules du capteur.
5) Procédé de mesure de la vitesse d'un véhicule circulant sur une voie (CH), caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :
- acquisition (1) de lignes d'image du véhicule par un capteur (C) de lignes d'image comportant un seul ensemble de cellules alignées sur un même axe dit longitudinal, et - estimation (2) de la vitesse de ce véhicule à partir de lignes d'image ainsi acquises.
6) Procédé selon la revendication 5, dans lequel deux ensembles de lignes d'image sont acquis par un dispositif conforme à la revendication 3 ou 4 et la vitesse du véhicule est estimée par corrélation de ces deux ensembles de lignes d'image.
7) Procédé selon la revendication 5, dans lequel deux lignes d'image (Ll, L2) sont acquises par un dispositif conforme à la revendication 2, les deux lignes d'image représentant des intersections différentes de ce véhicule avec l'axe longitudinal (X) du capteur (C), et la vitesse est estimée à partir de ces deux lignes d'image.
8) Procédé selon la revendication 7, dans lequel l'étape d'estimation de la vitesse comporte les sous-étapes suivantes :
- estimation (1) de la variation (dlc) de l'intersection du véhicule avec l'axe longitudinal (X) du capteur à partir des deux lignes d'image (L1,L2), et
- estimation (2) de la vitesse (VI) de ce véhicule à partir du rapport de la variation (dlc) de l'intersection ainsi estimée et de la durée (dt) qui sépare les instants d'acquisition de ces deux lignes (L1,L2).
9) Procédé selon la revendication 8, dans lequel le capteur acquiert une ligne d'image au rythme d'une fréquence d'acquisition, la durée qui sépare les instants d'acquisition des deux lignes d'image est calculée à partir de la fréquence d'acquisition du capteur et du nombre de lignes acquises entre ces deux lignes d'image.
10) Procédé selon l'une des revendications 8 à 9, la variation de l'intersection est estimée en calculant la différence entre le nombre de cellules du capteur qui sont dans un état particulier dit PRESENT dans l'une des deux lignes d'image et le nombre de cellules du capteur qui sont dans l'état PRESENT dans l'autre ligne d'image.
11) Procédé selon l'une des revendications 7 à 10, dans lequel le sens de déplacement du véhicule est déterminé selon le signe positif ou négatif de la vitesse du véhicule ainsi estimée. 12) Procédé selon l'une des revendications 8 à 11, qui comporte de plus les étapes suivantes :
- détermination de deux lignes d'image qui représentent la même intersection, et - estimation de la largeur du véhicule à partir de l'une de ces deux lignes d'image.
13) Procédé selon l'une des revendications 8 à 12, qui comporte aussi les étapes suivantes :
- détermination d'une ligne d'image (LE) qui correspond à l'entrée du véhicule dans le champs de vision du capteur et d'une ligne d'image (LS) qui correspond à la sortie du véhicule de ce champs de vision, et
- estimation de la longueur du véhicule par calcul du rapport de la vitesse du véhicule préalablement estimée et de la durée qui sépare les deux lignes d'image ainsi déterminées.
14) Procédé selon l'une des revendications 5 à 13, qui comporte également une étape de classification du véhicule en fonction de sa largeur et/ou de sa longueur ainsi déterminées et/ou à partir de la vitesse ainsi estimée de ce véhicule.
15) Programme d'ordinateur pour mesurer la vitesse d'un véhicule circulant sur une voie (CH), caractérisé en ce qu'il met en œuvre les étapes du procédé conforme à l'une des revendications 5 à 14 lorsqu'il est mis en œuvre par un dispositif conforme à l'une des revendications 1 à 4.
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