WO2021250258A1 - Procédé de mise en œuvre d'un dispositif lidar avec descripteurs - Google Patents

Procédé de mise en œuvre d'un dispositif lidar avec descripteurs Download PDF

Info

Publication number
WO2021250258A1
WO2021250258A1 PCT/EP2021/065838 EP2021065838W WO2021250258A1 WO 2021250258 A1 WO2021250258 A1 WO 2021250258A1 EP 2021065838 W EP2021065838 W EP 2021065838W WO 2021250258 A1 WO2021250258 A1 WO 2021250258A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
environment
cell
cells
descriptor
particular cell
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/065838
Other languages
English (en)
Inventor
Thomas Meneyrol
Laure Bajard
Florian DON
Original Assignee
Continental Automotive Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive Gmbh filed Critical Continental Automotive Gmbh
Priority to US17/925,718 priority Critical patent/US20230350069A1/en
Publication of WO2021250258A1 publication Critical patent/WO2021250258A1/fr

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/93—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S17/931—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/50—Systems of measurement based on relative movement of target
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/89—Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/89—Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S17/894—3D imaging with simultaneous measurement of time-of-flight at a 2D array of receiver pixels, e.g. time-of-flight cameras or flash lidar
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/4802—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section

Definitions

  • the invention relates to the automotive field and more particularly relates to LIDAR devices used in motor vehicles.
  • LIDAR devices (“Llght Detection And Ranging", in English) are devices allowing the detection of objects and other elements of the environment of a motor vehicle, as well as the measurement of the distance between the vehicle and the detected objects. .
  • LIDAR devices used in motor vehicles generally include a light emitter adapted to emit incident light rays, that is to say in the direction of the environment of the vehicle. They also include a photodetector adapted to receive back the light rays reflected by objects located in the vehicle environment. By measuring the time elapsed between the emission and reception of light rays, and taking into account the speed of light propagation, LIDAR devices make it possible to detect objects surrounding the vehicle, and to determine the distance of these objects by relative to the vehicle.
  • LIDAR devices are generally used in motor vehicles to assist the driver, for example in the case of certain maneuvers or for the implementation of speed regulators. LIDAR devices are also used in autonomous vehicles, that is, vehicles capable of autonomous driving without a human driver. In particular, given their precision, LIDAR devices are essential in the driving systems of autonomous vehicles and allow these vehicles to understand their environment, which is a crucial operation to allow the vehicle to adapt its trajectory to the vehicle. environment.
  • LIDAR devices when they are used in a motor vehicle, make it possible to capture successive sequences of the external environment and to put in correspondence the same object present in these different sequences.
  • the LIDAR device thus enables vehicles to apprehend the movements of objects surrounding the vehicle, these movements being linked to the relative movement of the vehicle and / or to the specific movement of these objects.
  • the matching of objects between different sequences captured by the LIDAR device thus makes it possible to detect and quantify the movement of an object from one sequence to another.
  • This movement recognition is the basis of the use of LIDAR devices in motor vehicles, and more particularly in autonomous vehicles, in particular to guarantee the safety of the vehicle and its environment, for example by detecting any movement of an object and specifically those that could interfere with the vehicle.
  • LIDAR devices are known used in motor vehicles and provided with means allowing the matching of objects.
  • LIDAR devices of the prior art generally determine a point cloud for each captured sequence of the environment, these point clouds representing the environment of the vehicle at a given time.
  • complex algorithms are generally employed to detect, within the point cloud, singularities called "key points”. After the detection of different key points in the various sequences, these algorithms perform identification calculations to recognize the presence of the same key point in the different sequences.
  • the object of the invention is to improve the methods of the prior art.
  • the invention relates to a method of implementing a detection and telemetry device by LIDAR light in a motor vehicle, comprising the following steps: - emitting incident light rays from the motor vehicle to its external environment;
  • This method further comprises the following steps:
  • - a step of determining a second descriptor comprising a second set of unique environment signatures for a selection of cells of the photodetector, this second descriptor corresponding to a second sequence of reception of reflected light rays; - a step of identifying the environment signatures which are identical in the first descriptor and the second descriptor; an environmental signature of a particular cell of the photodetector being defined as a set of indicators each associated with a cell of a predetermined pattern of environmental cells of said particular cell.
  • the term "descriptor" herein encompasses a single descriptor or a list of descriptors.
  • Such a method of implementing a LIDAR device is based on simple operations which require only very few computing resources.
  • this method can be implemented with LIDAR devices provided with low resolution photodetectors while ensuring maximum security of detection of objects in the environment of the vehicle and of their matching in order to identify the movement of the vehicle. these objects.
  • the invention goes against the tendency to increase the resolution of photodetectors and computing resources, encountered in the prior art, by allowing an improvement of the detection in performance and in safety while reducing the requirements. in photodetector resolution as well as in computing power.
  • the invention is not in fact based on complex operations of identifying "key points" in the sequences captured by the photodetector, but rather on a general characterization of these different sequences thanks to the sets of unique environmental signatures.
  • the simple and uniqueness of the environment signatures constituting the unique signature set significantly reduces the resources required for the computation of the match step.
  • the invention thus allows the implementation of simple and robust LIDAR devices, provided with low resolution photodetectors. These LIDAR devices thus comply with automotive production standards at low cost and a high level of reliability, which was not the case with the LIDAR devices of the prior art, the size, cost and level of reliability of which do not exist. were not compatible with automotive production standards.
  • the method according to the invention may include the following additional characteristics, alone or in combination:
  • the selection of cells includes only cells that are associated with a distance of separation; and in the step of determining the second descriptor, the selection of cells includes only cells that are associated with a distance of separation;
  • the first descriptor and the second descriptor are each determined by the following operations, executed sequentially for each particular cell of the selection of cells: a first operation of determining the environment signature of the particular cell; an operation to add this particular cell environment signature to the set of unique environment signatures, if the set of unique environment signatures does not have any environment signature identical to this environment signature of the cell particular; an operation of deleting this environment signature from the particular cell, if the set of unique environment signatures already includes an environment signature identical to this environment signature from the particular cell;
  • the predetermined pattern of environment cells implemented to determine the environment signature of a particular cell, is composed of a predetermined number of cells surrounding this particular cell according to a predetermined pattern of relative arrangement of the cells d environment in relation to the particular cell;
  • the set of indicators implemented to determine the environment signature of a particular cell, consists of a set of binary digits each assigned to a cell of the predetermined pattern of environment cells;
  • the binary digits are assigned to each cell of the predetermined pattern of environment cells of the particular cell, as follows: assign a first binary digit to the environment cell if the latter is associated with a separation distance having a difference, from the separation distance associated with the particular cell, less than a predetermined value; assigning a second binary digit to the environment cell if the latter is associated with a separation distance having a difference, from the separation distance associated with the particular cell, greater than said predetermined value;
  • said predetermined value is equal, for example, for each environment cell, to a predetermined distance threshold multiplied by the distance separating this environment cell from the particular cell;
  • said predetermined value is equal, for each environment cell, to a distance threshold depending on the location of the particular cell on the sensor;
  • the first binary digit is assigned to the environment cell if at least one of the light rays reflected received is associated with an out distance having a difference, from the out distance associated with the particular cell, less than said predetermined value;
  • the second binary digit is assigned to the environment cell if all of the reflected light rays received are associated with an out distance having a difference, from the out distance associated with the particular cell, greater than said predetermined value ;
  • the environment signatures each associated with a cell of the predetermined pattern of environment cells, are each arranged in a word composed of binary digits arranged in a predetermined order relative to the predetermined pattern of environment cells;
  • the method further comprises a step of filtering the first descriptor and a step of filtering the second descriptor, these filtering steps comprising an operation of deleting the environment signatures which include a number of first binary digits or of second binary digits which is greater than a predetermined threshold;
  • the identification step comprises determining a list of identical environment signatures in the first descriptor and the second descriptor, which associates with each of these identical environment signatures the particular cell concerned in the first and in the second sequence;
  • a value representative of a quantity relating to the reflected light ray is a distance of separation, the distance of separation being defined as a value representative of the distance between the cell and an object reflecting said reflected light ray.
  • FIG.2 Figure 2 illustrates the steps for generating a descriptor within the method of Figure 1;
  • FIG.3 shows schematically a portion of a photodetector of the LIDAR device implemented by the method according to the invention
  • FIG.4 Figure 4 illustrates the generation of an environment signature according to the invention
  • Figure 5 shows schematically an environment signature according to the invention
  • Figure 6 is similar to Figure 3 for a first variant
  • Figure 7 is similar to Figure 3 for a second variant.
  • the method according to the invention makes it possible to implement a LIDAR device in a motor vehicle to understand the environment of the vehicle by capturing an optical flow reflecting the movement of objects in the environment of the vehicle.
  • This method can be implemented with a low resolution LIDAR device equipped with basic calculation means.
  • This low resolution is for example 128 ⁇ 32 cells for the photodetector of the LIDAR device.
  • Photodetectors generally include a photosensitive plate formed by a matrix of elementary sensors, for example made up of photodiodes. Each cell of the photodetector, also called a “pixel”, constitutes an elementary detection element.
  • the photodetector can also include a wide angle lens, each cell of the photodetector thus capturing the light rays corresponding to a large area in the image of the vehicle environment (for example from 1 to 3 m 2 , at a distance of 20 m from the vehicle, per photodetector cell).
  • a LIDAR device includes a light source suitable for emitting light pulses in the direction of the environment. of the vehicle, and a photodetector formed by a matrix of elementary cells adapted to receive and detect the light rays reflected on the objects surrounding the vehicle, so as to determine a cloud of points associating for example a distance of separation with each object of the environment.
  • the value representative of a quantity relating to the reflected light ray is a distance, which is defined as a value representative of the distance between the cell and an object reflecting said reflected light ray.
  • this value representative of a quantity relating to the reflected light ray can be, for example, the intensity of the reflection, the reflectivity of the surface of an object, or any other quantity that can be picked up by the LIDAR device.
  • the distance away is calculated by the LIDAR device from the travel time of each light ray leaving as an incident ray and returning, after reflection on an object, as a reflected ray.
  • the separation distance corresponds to the distance between this object and the photodetector cell receiving the reflected light beam.
  • the LIDAR device thus has successive sequences in which a light pulse is emitted and then collected by the photodetector. These successive sequences correspond to photos of the environment.
  • the sequence of these successive sequences forms an optical flow.
  • the method makes it possible to identify the movements in the successive sequences, so that the movement of objects, for example, between the different sequences can be analyzed and quantified to allow, in the present example, an autonomous vehicle to apprehend its external environment and adapt their behavior to it. To this end, the method will consider each of the sequences of the optical flow separately, and will compare these sequences two by two to evaluate the movements between two consecutive sequences.
  • FIG. 1 schematically illustrates the implementation of the method for two successive sequences, that is to say for two environmental images each producing a cloud of points relating to objects external to the vehicle.
  • the LIDAR device 1 is schematically represented as containing the various steps of the method.
  • the rectangle S1 corresponds to a first sequence in which the LIDAR device 1 acquires a cloud of points corresponding to a first scene of the environment of the vehicle.
  • the rectangle S2 corresponds to the acquisition of a second sequence immediately following the acquisition of the first sequence S1.
  • the LIDAR device 1 After the acquisition of the second sequence S2, the LIDAR device 1 thus has two point clouds each corresponding to the image of a sequence S1, S2.
  • the object of the method is to detect the movements made between the S1 sequence and the S2 sequence. This change between the S1 sequence and the S2 sequence will make it possible to determine the movements seen from the vehicle.
  • the data from the first sequence S1 will first undergo a step of determining a first descriptor D1, then F1 filtering of this descriptor D1.
  • the data from the second sequence S2 also undergo the same processing with the determination of a second descriptor D2 and the filtering F2 of this descriptor.
  • the method then carries out, on the basis of these two filtered descriptors, a step of matching M then of filtering FM of this matching.
  • These filtered matches C can then be used by the LIDAR device, or other control elements of the autonomous vehicle, to reinforce the detection of objects, for example, or to be able to analyze its own movement or the movements of objects identified by another process.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating in more detail the steps for determining a descriptor D1, D2 for each of the sequences S1, S2.
  • the method will first identify the cells of the photodetector which are usable (step E1).
  • the usable cells of the photodetector are defined here as cells that have actually received a light ray reflected by the presence of an object in the external environment.
  • the photodetector cells that do not receive a reflected light beam do not detect the presence of an object and are here excluded from cells considered to be usable.
  • the incident light ray does not find an object in its path and, not being reflected, therefore does not return to the photodetector.
  • an external process may have marked some cells as inoperative for various reasons, such as identifying a defect in the cell.
  • the determination of a descriptor D1, D2 thus applies only to the cells of the photodetector which have received a reflected light ray and / or which have not been marked as not usable by any external process.
  • These exploitable cells constitute a selection of cells of the photodetector.
  • the method determines an environment signature for one of the cells in the selection. The method loops back to this step E2 so that this step E2 and the following are applied sequentially to each of the cells of the selection.
  • the selection of cells can furthermore be reduced to exploitable cells which are not located on the edge of the photodetector plate.
  • the exploitable cells constituting the selection which will therefore each undergo steps E2 and following, can be processed in order, for example by starting with the cell at the upper left end of the photodetector panel, then by continuing, for each iteration of step E2 and following, with a neighboring cell.
  • Step E2 is first of all carried out for a first cell of the selection.
  • the determination of an environment signature for this first cell consists here in assigning a binary number to each of the cells which surround said cell according to a predetermined pattern.
  • the cell for which an environment signature is being determined is called, throughout the present application, “particular cell” and the cells surrounding a particular cell according to a predetermined pattern are called “ environment cells ”.
  • environment cells The determination of an environment signature will be described in more detail below with reference to FIGS. 3 to 7.
  • step E2 a signature composed of a series of binary digits relating to the environment cells of the particular cell, is therefore obtained by this iteration of step E2.
  • step E3 determines whether an environment signature identical to the environment signature which has just been determined in step E2 already exists in a list forming a set of unique signatures.
  • step E4 determines whether an environment signature identical to the environment signature which has just been determined in step E2 already exists in a list forming a set of unique signatures.
  • step E5 If, in the subsequent iterations of steps E2 and following, targeting the following cells of the selection, a new environment signature is identified as identical to a signature already present in the set of unique environment signatures, the new signature in question is then deleted in step E5 and the method then loops back again to step E2 to proceed with a new iteration with the next cell of the selection.
  • step E6 determines whether the last cell of the selection has been reached. E6 thus determines whether all the cells of the selection have indeed undergone an iteration of steps E2 and following. If, during step E6, the cell in question is not the last cell of the selection, the method loops back to step E2 which is then implemented for the next cell. If, during step E6, the cell in question is indeed the last cell of the selection, this means that the iterations of steps E2 and following have been carried out for the entire selection and the method then passes to step E7 in which the list of unique signatures is produced.
  • step E4 As a new signature is only added to the list of unique signatures if no identical signature is already present (step E4) in the list, the method then has, in step E7, a set of signatures which are each unique, that is, no signature is identical to another within the set of unique signatures.
  • step E2 The determination of the environment signature of a particular cell (step E2) will now be described in more detail with reference to Figures 3 and 4.
  • FIG. 3 represents a portion of the matrix panel constituting the photodetector.
  • This matrix is made up of elementary photosensitive cells (also called “pixels”).
  • pixels elementary photosensitive cells
  • a central Co cell is shown surrounded by other cells Ci (shown in gray) and C2 (shown in white).
  • the Co cell is the particular cell for which an environment signature is being determined.
  • Ci cells are environment cells of Co cell, i.e. cells arranged in a predetermined pattern (visible in gray) around the particular Co cell. C2 cells in white are not taken taken into account for determining the signature of the particular cell Co.
  • Determining the environmental signature of the particular cell Co will consist of assigning a binary number to each of the cells Ci in the pattern.
  • the other cells such as the C2 cells represented in white in figure 3, as well as all the other cells of the photodetector (which are not represented on the portion of the photodetector visible in figure 3) are not taken into account for the determining the environment signature of the particular cell Co.
  • FIG. 4 schematically illustrates the criterion for determining the binary digit assigned to each of the environment cells Ci when determining a signature for a particular cell Co. ), the optical lens 3 of the photodetector, and diagrams the environment of the vehicle according to a simple example where two objects 4, 5 are present in the environment.
  • Figure 4 shows schematically on panel 2 of the photodetector, the particular cell Co and the environment cell Ci for which a binary number is being determined.
  • the cell Co is associated with a separation distance D1 corresponding to the distance between the cell Co and the object 4
  • the environment cell Ci is associated with a separation distance D2 corresponding to the distance between cell Ci and object 5.
  • the binary digit 0 will be allocated to the cell Ci if the difference D2 - D1 is greater than a predetermined threshold.
  • the binary digit 1 will be allocated to the cell Ci if the difference D2 - D1 is less than a predetermined threshold.
  • This predetermined threshold can be a fixed threshold, for example 50 centimeters.
  • this predetermined threshold can be a threshold adjusted as a function of the position of the cell Ci on the slab 2. In this case, the difference D2 - D1 will be compared with a predetermined distance multiplied by the distance D3 which separates the cell Co of cell Ci on slab 2. It is also possible to use a predetermined threshold depending on the position of Co, to be used with the different variants presented above.
  • the method is implemented with a LIDAR device which is suitable for identifying several layers of reflected rays.
  • LIDAR devices called “multi-layers”, allow the acquisition of several light rays reflected on the same cell of the photodetector, for the same sequence, which makes it possible to take into account the phenomena. reflection.
  • the photodetector of the LIDAR device receives a first light ray reflected by the semi-reflecting element, then optionally receives other light rays reflected by the objects located behind the semi-reflecting element and also reflecting the incident light ray.
  • each cell of the photodetector is then associated with several separation distances (generally up to 4). In this case, when assigning a binary digit to an environment cell Ci, all the separation distances associated with this cell Ci will be considered.
  • the binary digit 1 is allocated to the environment cell Ci. This n 'is that when all the separation distances D2 associated with this cell Ci do not satisfy the condition (that is to say when the difference D2-D1 is greater than the predetermined threshold for all the distances D2) that the binary digit 0 is assigned to the environment cell Ci.
  • the method determines a binary word which comprises all the binary digits of all the environment cells Ci corresponding to a particular cell Co.
  • this number corresponds to the example of the binary digits assigned to each of the cells Ci in Figure 3 read from left to right and top to bottom.
  • the binary word 6 illustrated in FIG. 5 is a 16-bit binary word (the predetermined pattern given as an example in FIG. 3 comprising 16 environment cells Ci regularly distributed around the particular cell Co). This 16-bit word 6 forms the environment signature for the particular cell Co.
  • the method also comprises a filtering operation (operations F1, F2 of FIG. 1) in which certain environment signatures 6 are ignored on the basis of consistency criteria.
  • These consistency criteria are preferably simple to guarantee a high speed of execution of the method and low computation resources required.
  • These consistency criteria consist for example in ignoring all the signatures 6 which include an abnormally high number of the same binary digit. For the example of the 16-bit binary word 6 in figure 5, any signature comprising for example more than 12 times the same binary digit 0 or the same binary digit 1, will be ignored and will not be included in the set of signatures. unique environments.
  • the set of signatures unique environment thus includes not only signatures 6 which are each unique but which also have a particular characteristic given by the consistency criterion.
  • the set of unique environment signatures corresponding to a first sequence S1 is compared to the set of unique signatures corresponding to the second sequence S2.
  • Each signature 6 of a sequence which is identical to a signature 6 of the other sequence will be identified as a shift from the S1 sequence to the other S2 sequence.
  • the method also includes an FM filtering step (see FIG. 1) which consists in filtering, according to consistency criteria, the signatures 6 identified as present both in the sequence S1 and in the sequence S2.
  • these consistency criteria are preferably simple. They may relate, for example, to the concept of optical flow, starting from the principle that the objects surrounding the vehicle can only move at speeds below a predetermined threshold. For example, if two identical signatures, one in sequence S1 and the other in sequence S2, are identified as relating to a movement between sequence S1 and sequence S2 which reveals a speed greater than, for example, 300 km / hour, this identified correspondence will be ignored.
  • Figures 6 and 7 give two further illustrative examples of predetermined patterns that can be applied around a particular Co cell for determining its environment signature.
  • FIG. 6 illustrates a predetermined pattern returning a 16-bit binary word but of a different arrangement of the environment cells C2.
  • Figure 7, as to it illustrates the use of a predetermined pattern of 8 cells returning an 8-bit environment signature.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

Procédé de mise en œuvre d'un dispositif LIDAR comportant les étapes suivantes : - une étape (D1) de détermination d'un premier descripteur comportant un premier ensemble de signatures d'environnement (6) uniques pour une sélection de cellules du photodétecteur, ce premier descripteur correspondant à une première séquence (S1) de réception de rayons lumineux réfléchis; - une étape (D2) de détermination d'un deuxième descripteur comportant un deuxième ensemble de signatures d'environnement (6) uniques pour une sélection de cellules du photodétecteur, ce deuxième descripteur correspondant à une deuxième séquence (S2) de réception de rayons lumineux réfléchis; - une étape d'identification des signatures d'environnement (6) qui sont identiques dans le premier descripteur et le deuxième descripteur; une signature d'environnement (6) d'une cellule particulière (C0) du photodétecteur étant définie comme un ensemble d'indicateurs associés chacun à une cellule (C1) d'un motif prédéterminé de cellules d'environnement de ladite cellule particulière (C0).

Description

DESCRIPTION
Titre : Procédé de mise en œuvre d’un dispositif LIDAR avec descripteurs
DOMAINE TECHNIQUE
L’invention concerne le domaine de l’automobile et concerne plus particulièrement les dispositifs LIDAR employés dans les véhicules automobiles.
Les dispositifs LIDAR (« Llght Détection And Ranging », en anglais) sont des dispositifs permettant la détection d’objets et autres éléments de l’environnement d’un véhicule automobile, ainsi que la mesure de la distance entre le véhicule et les objets détectés.
Les dispositifs LIDAR employés dans les véhicules automobiles comportent généralement un émetteur lumineux adapté à émettre des rayons lumineux incidents, c’est-à-dire en direction de l’environnement du véhicule. Ils comportent également un photodétecteur adapté à recevoir en retour les rayons lumineux réfléchis par les objets situés dans l’environnement du véhicule. En mesurant les temps écoulés entre l’émission et la réception des rayons lumineux, et en tenant compte de la vitesse de propagation de la lumière, les dispositifs LIDAR permettent de détecter les objets environnant le véhicule, et de déterminer la distance de ces objets par rapport au véhicule.
Les dispositifs LIDAR sont généralement employés dans les véhicules automobiles pour assister le conducteur, par exemple dans le cas de certaines manœuvres où pour la mise en œuvre de régulateurs de vitesse. Les dispositifs LIDAR sont également utilisés dans les véhicules autonomes, c’est-à-dire les véhicules capables d’une conduite autonome sans conducteur humain. Notamment, compte tenu de leur précision, les dispositifs LIDAR sont incontournables dans les systèmes de conduite des véhicules autonomes et permettent à ces véhicules d’appréhender leur environnement, ce qui est une opération cruciale pour permettre au véhicule d’adapter sa trajectoire à l’environnement.
La fiabilité d’un dispositif LIDAR, lorsqu’il est utilisé dans un véhicule automobile, est un gage de sécurité. De plus, lorsqu’un dispositif LIDAR est employé dans un véhicule autonome, cette fiabilité est critique car c’est sur elle notamment que repose la sécurité des passagers et de l’environnent du véhicule. Les dispositifs LIDAR, lorsqu’ils sont employés dans un véhicule, permettent de capter des séquences successives de l’environnement extérieur et de mettre en correspondance un même objet présent dans ces différentes séquences. Le dispositif LIDAR permet ainsi aux véhicules d’appréhender les mouvements des objets environnant le véhicule, ces mouvements étant liés au déplacement relatif du véhicule et/ou au mouvement propre de ces objets. La mise en correspondance d’objets entre différentes séquences captées par le dispositif LIDAR permet ainsi de détecter et de quantifier le mouvement d’un objet d’une séquence à l’autre. Cette reconnaissance du mouvement est à la base de l’utilisation des dispositifs LIDAR dans les véhicules automobiles, et plus particulièrement dans les véhicules autonomes, notamment pour garantir la sécurité du véhicule et de son environnement, en détectant par exemple tout déplacement d’objet et spécifiquement ceux qui pourraient interférer avec le véhicule.
ART ANTÉRIEUR
On connaît des dispositifs LIDAR employés dans les véhicules automobiles et munis de moyens permettant la mise en correspondance d’objets.
Les dispositifs LIDAR de l’art antérieur déterminent généralement un nuage de points pour chaque séquence captée de l’environnement, ces nuages de points représentant l’environnement du véhicule à un instant donné. Pour chacun de ces nuages de points, des algorithmes complexes sont généralement employés pour détecter, à l’intérieur du nuage de points, des singularités appelées « points clés ». Après la détection de différents points clés dans les diverses séquences, ces algorithmes procèdent à des calculs d’identification permettant de reconnaître la présence d’un même point clé dans les différentes séquences.
Les dispositifs LIDAR de l’art antérieur nécessitent d’importantes ressources en calcul pour la mise en oeuvre de ces algorithmes complexes et nécessitent également l’usage de photodétecteurs à forte résolution pour permettre une détection fine et efficace des points clés.
Dans les dispositifs LIDAR de l’art antérieur, l’augmentation de la performance et de la sécurité de détection passe nécessairement par l’augmentation de la résolution du photodétecteur et par l’augmentation de la puissance de calcul.
EXPOSÉ DE L’INVENTION L’invention a pour but d’améliorer les procédés de l’art antérieur.
À cet effet, l’invention vise un procédé de mise en oeuvre d’un dispositif de détection et télémétrie par la lumière LIDAR dans un véhicule automobile, comportant les étapes suivantes : - émettre des rayons lumineux incidents du véhicule automobile vers son environnement extérieur ;
- recevoir en retour sur un photodétecteur du véhicule automobile des rayons lumineux réfléchis ;
- associer à chaque cellule du photodétecteur, qui reçoit un rayon lumineux réfléchi, une valeur représentative d’une grandeur relative au rayon lumineux réfléchi.
Ce procédé comporte en outre les étapes suivantes :
- une étape de détermination d’un premier descripteur comportant un premier ensemble de signatures d’environnement uniques pour une sélection de cellules du photodétecteur, ce premier descripteur correspondant à une première séquence de réception de rayons lumineux réfléchis ;
- une étape de détermination d’un deuxième descripteur comportant un deuxième ensemble de signatures d’environnement uniques pour une sélection de cellules du photodétecteur, ce deuxième descripteur correspondant à une deuxième séquence de réception de rayons lumineux réfléchis ; - une étape d’identification des signatures d’environnement qui sont identiques dans le premier descripteur et le deuxième descripteur ; une signature d’environnement d’une cellule particulière du photodétecteur étant définie comme un ensemble d’indicateurs associés chacun à une cellule d’un motif prédéterminé de cellules d’environnement de ladite cellule particulière. Le terme « descripteur » englobe ici un descripteur unique ou une liste de descripteurs.
Un tel procédé de mise en oeuvre d’un dispositif LIDAR se base sur des opérations simples qui ne nécessitent que très peu de ressources en calcul. De plus, ce procédé peut être mis en oeuvre avec des dispositifs LIDAR munis de photodétecteurs de faible résolution tout en garantissant une sécurité de détection maximale des objets de l’environnement du véhicule et de leur mise en correspondance en vue d’identifier le mouvement de ces objets. L’invention va à l’encontre de la tendance à l’augmentation de la résolution des photodétecteurs et des ressources en calcul, rencontrée dans l’art antérieur, en permettant une amélioration de la détection en performance et en sécurité tout en réduisant les besoins en résolution du photodétecteur ainsi qu’en puissance de calcul.
L’invention ne se base en effet pas sur des opérations complexes d’identification des « points clés » dans les séquences captées par le photodétecteur, mais plutôt sur une caractérisation générale de ces différentes séquences grâce aux ensembles de signatures d’environnement uniques. Le caractère simple et unique des signatures d’environnement constituant l’ensemble de signatures uniques réduit considérablement les ressources nécessaires pour le calcul de l’étape de mise en correspondance.
L’invention permet ainsi la mise en oeuvre de dispositifs LIDAR simples et robustes, munis de photodétecteurs à faible résolution. Ces dispositifs LIDAR sont ainsi conformes aux standards automobiles de production à faible coût et niveau de fiabilité élevé, ce qui n’était pas le cas des dispositifs LIDAR de l’art antérieur dont l’encombrement, le coût et le niveau de fiabilité n’étaient pas compatibles avec les standards de la production automobile.
Le procédé selon l’invention peut comporter les caractéristiques additionnelles suivantes, seules ou en combinaison :
- lors de l’étape de détermination du premier descripteur, la sélection de cellules comporte uniquement des cellules qui sont associées à une distance d’éloignement ; et lors de l’étape de détermination du deuxième descripteur, la sélection de cellules comporte uniquement des cellules qui sont associées à une distance d’éloignement ;
- le premier descripteur et le deuxième descripteur sont chacun déterminés par les opérations suivantes, exécutée séquentiellement pour chaque cellule particulière de la sélection de cellules : une première opération de détermination de la signature d’environnement de la cellule particulière ; une opération d’ajout de cette signature d’environnement de la cellule particulière à l’ensemble de signatures d’environnement uniques, si l’ensemble de signatures d’environnement uniques ne comporte aucune signature d’environnement identique à cette signature d’environnement de la cellule particulière ; une opération de suppression de cette signature d’environnement de la cellule particulière, si l’ensemble de signatures d’environnement uniques comporte déjà une signature d’environnement identique à cette signature d’environnement de la cellule particulière ;
- le motif prédéterminé de cellules d’environnement, mis en oeuvre pour déterminer la signature d’environnement d’une cellule particulière, est composé d’un nombre prédéterminé de cellules encadrant cette cellule particulière selon un motif prédéterminé d’agencement relatif des cellules d’environnement par rapport à la cellule particulière ;
- l’ensemble d’indicateurs, mis en oeuvre pour déterminer la signature d’environnement d’une cellule particulière, est constitué d’un ensemble de chiffres binaires attribués chacun à une cellule du motif prédéterminé de cellules d’environnement ;
- les chiffres binaires sont attribué à chaque cellule du motif prédéterminé de cellules d’environnement de la cellule particulière, de la manière suivante : attribuer un premier chiffre binaire à la cellule d’environnement si cette dernière est associée à une distance d’éloignement présentant une différence, par rapport à la distance d’éloignement associée à la cellule particulière, inférieure à une valeur prédéterminée ; attribuer un deuxième chiffre binaire à la cellule d’environnement si cette dernière est associée à une distance d’éloignement présentant une différence, par rapport à la distance d’éloignement associée à la cellule particulière, supérieure à ladite valeur prédéterminée ;
- ladite valeur prédéterminée est égale par exemple, pour chaque cellule d’environnement, à un seuil de distance prédéterminé multiplié par la distance séparant cette cellule d’environnement de la cellule particulière ;
- ladite valeur prédéterminée est égale, pour chaque cellule d’environnement, à un seuil de distance dépendant de l’emplacement de la cellule particulière sur le capteur ;
- lorsque le dispositif reçoit, pour une même séquence de réception et sur une même cellule d’environnement, plusieurs rayons lumineux réfléchis : le premier chiffre binaire est attribué à la cellule d’environnement si au moins l’un des rayons lumineux réfléchis reçu est associé à une distance d’éloignement présentant une différence, par rapport à la distance d’éloignement associée à la cellule particulière, inférieure à ladite valeur prédéterminée ; le deuxième chiffre binaire est attribué à la cellule d’environnement si tous les rayons lumineux réfléchis reçus sont associés à une distance d’éloignement présentant une différence, par rapport à la distance d’éloignement associée à la cellule particulière, supérieure à ladite valeur prédéterminée ;
- les signatures d’environnements, associées chacune à une cellule du motif prédéterminé de cellules d’environnement, sont agencées chacune en un mot composé des chiffes binaires disposés selon un ordre prédéterminé relatif au motif prédéterminé de cellules d’environnement ;
- le procédé comporte en outre une étape de filtrage du premier descripteur et une étape de filtrage du deuxième descripteur, ces étapes de filtrage comportant une opération de suppression des signatures d’environnement qui comportent un nombre de premiers chiffres binaires ou de deuxièmes chiffres binaires qui est supérieur à un seuil prédéterminé ;
- les cellules adjacentes aux bords du photodétecteur sont exclues de la sélection de cellules lors de l’étape de détermination du premier descripteur, et lors de l’étape de détermination du deuxième descripteur ;
- l’étape d’identification comprend la détermination d’une liste de signatures d’environnement identiques dans le premier descripteur et le deuxième descripteur, qui associe à chacune de ces signatures d’environnement identiques la cellule particulière concernée dans la première et dans la deuxième séquence ;
- lors de l’étape d’associer à chaque cellule du photodétecteur, qui reçoit un rayon lumineux réfléchi, une valeur représentative d’une grandeur relative au rayon lumineux réfléchi, la valeur représentative est une distance d’éloignement, la distance d’éloignement étant définie comme une valeur représentative de la distance entre la cellule et un objet renvoyant ledit rayon lumineux réfléchi.
PRÉSENTATION DES FIGURES
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description non limitative qui suit, en référence aux dessins annexés dans lesquels : [Fig.1 ] La figure 1 illustre les étapes du procédé selon l’invention ;
[Fig.2] La figure 2 illustre les étapes de génération d’un descripteur au sein du procédé de la figure 1 ;
[Fig.3] La figure 3 représente schématiquement une portion d’un photodétecteur du dispositif LIDAR mis en oeuvre par le procédé selon l’invention ;
[Fig.4] La figure 4 illustre la génération d’une signature d’environnement selon l’invention ;
[Fig.5] La figure 5 représente schématiquement une signature d’environnement selon l’invention ;
[Fig.6] La figure 6 est similaire à la figure 3 pour une première variante ;
[Fig.7] La figure 7 est similaire à la figure 3 pour une deuxième variante.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE
Le procédé selon l’invention permet de mettre en oeuvre un dispositif LIDAR dans un véhicule automobile pour appréhender l’environnement du véhicule en captant un flux optique rendant compte du déplacement des objets dans l’environnement du véhicule. Ce procédé peut être mis en oeuvre avec un dispositif LIDAR de faible résolution et muni de moyens de calcul basiques. Cette faible résolution est par exemple de 128x32 cellules pour le photodétecteur du dispositif LIDAR. Les photodétecteurs comprennent généralement une dalle photosensible formée d’une matrice de capteurs élémentaires, constitués par exemple de photodiodes. Chaque cellule du photodétecteur, également dénommée « pixel », constitue un élément de détection élémentaire.
En plus de cette faible résolution de 128x32 cellules, le photodétecteur peut également comporter une lentille grand angle, chaque cellule du photodétecteur captant ainsi les rayons lumineux correspondant à une grande surface dans l’image de l’environnement du véhicule (par exemple de 1 à 3 m2, à une distance de 20m du véhicule, par cellule du photodétecteur).
La constitution d’un dispositif LIDAR est connue en soi et ne sera pas décrite plus en détail ici. Rappelons simplement qu’un dispositif LIDAR comporte une source lumineuse adaptée à émettre des impulsions lumineuses en direction de l’environnement du véhicule, et un photodétecteur formé d’une matrice de cellules élémentaires adaptées à recevoir et détecter les rayons lumineux réfléchis sur les objets environnant le véhicule, de sorte à déterminer un nuage de points associant par exemple une distance d’éloignement à chaque objet de l’environnement.
Le procédé est ainsi mis en œuvre tout d’abord avec les étapes classiques de fonctionnement d’un dispositif LIDAR :
- émettre des rayons lumineux incidents du véhicule automobile vers son environnement extérieur ;
- recevoir en retour sur un photodétecteur du véhicule automobile des rayons lumineux réfléchis ;
- associer à chaque cellule du photodétecteur, qui reçoit un rayon lumineux réfléchi, une valeur représentative d’une grandeur relative au rayon lumineux réfléchi.
Dans les exemples ici décrits, la valeur représentative d’une grandeur relative au rayon lumineux réfléchi est une distance d’éloignement, qui est définie comme une valeur représentative de la distance entre la cellule et un objet renvoyant ledit rayon lumineux réfléchi. Alternativement, cette valeur représentative d’une grandeur relative au rayon lumineux réfléchi peut être, par exemple, l’intensité de la réflexion, la réflectivité de la surface d’un objet, ou tout autre grandeur pouvant être captée par le dispositif LIDAR.
La distance d’éloignement est calculée par le dispositif LIDAR à partir du temps de trajet de chaque rayon lumineux partant sous forme de rayon incident et revenant, après réflexion sur un objet, sous forme de rayon réfléchi. La distance d’éloignement correspond à la distance entre cet objet et la cellule du photodétecteur recevant le rayon lumineux réfléchi.
Le dispositif LIDAR dispose ainsi de séquences successives dans lesquelles une impulsion lumineuse est émise puis recueillie par le photodétecteur. Ces séquences successives correspondent à des photos de l’environnement. L’enchaînement de ces séquences successives forme un flux optique. Le procédé permet d’identifier les mouvements dans les séquences successives, de sorte que le déplacement d’objets, par exemple, entre les différentes séquences peut être analysé et quantifié pour permettre, dans le présent exemple, à un véhicule autonome d’appréhender son environnement extérieur et d’y adapter sa conduite. À cet effet, le procédé va considérer chacune des séquences du flux optique séparément, et va comparer ces séquences deux à deux pour évaluer les mouvements entre deux séquences consécutives.
Dans le présent exemple, la mise en œuvre du procédé va être décrite simplement pour deux séquences successives, étant entendu que ce procédé élémentaire peut être mis en œuvre en continu pour toutes les séquences successives formant un flux optique.
La figure 1 illustre schématiquement la mise œuvre du procédé pour deux séquences successives, c'est-à-dire pour deux images d’environnement produisant chacune un nuage de points relatif aux objets extérieurs au véhicule.
Sur la figure 1 , le dispositif LIDAR 1 est schématiquement représenté comme contenant les diverses étapes du procédé. Le rectangle S1 correspond à une première séquence dans laquelle le dispositif LIDAR 1 acquiert un nuage de points correspondant à une première scène de l’environnement du véhicule. Le rectangle S2 correspond quant à lui à l’acquisition d’une deuxième séquence suivant immédiatement l’acquisition de la première séquence S1 .
Après l’acquisition de la deuxième séquence S2, le dispositif LIDAR 1 dispose ainsi de deux nuages de points correspondant chacun à l’image d’une séquence S1 , S2.
L’objet du procédé est de détecter les déplacements opérés entre la séquence S1 et la séquence S2. Cette évolution entre la séquence S1 et la séquence S2 permettra de déterminer les mouvements vus depuis le véhicule.
Conformément à la figure 1 , les données issues de la première séquence S1 vont d’abord subir une étape de détermination d’un premier descripteur D1 , puis de filtrage F1 de ce descripteur D1. Les données issues de la deuxième séquence S2 subissent également le même traitement avec la détermination d’un deuxième descripteur D2 et le filtrage F2 de ce descripteur.
Le procédé réalise ensuite, à partir de ces deux descripteurs filtrés, une étape de mise en correspondance M puis de filtrage FM de cette mise en correspondance. Ces correspondances filtrées C peuvent alors être utilisées par le dispositif LIDAR, ou d’autres éléments de pilotage du véhicule autonome, pour renforcer la détection des objets, par exemple, ou pour être à même d’analyser son propre déplacement ou les déplacements des objets identifiés par un autre procédé.
La figure 2 est un diagramme illustrant plus en détail les étapes de détermination d’un descripteur D1 , D2 pour chacune des séquences S1 , S2. Durant l’étape de détermination d’un descripteur, à partir du nuage de points correspondant à une séquence S1, S2, le procédé va tout d’abord identifier les cellules du photodétecteur qui sont exploitables (étape E1). Les cellules exploitables du photodétecteur sont ici définies comme les cellules ayant effectivement reçu un rayon lumineux réfléchi par la présence d’un objet dans l’environnement extérieur. Les cellules du photodétecteur qui ne reçoivent pas de rayon lumineux réfléchi ne détectent pas la présence d’un objet et sont ici exclues des cellules considérées comme exploitables. C'est le cas lorsque le rayon lumineux incident ne trouve pas d’objet sur son parcours et, n’étant pas réfléchi, ne revient donc pas sur le photodétecteur. De même, un procédé externe peut avoir marqué certaines cellules comme inexploitables pour diverses raisons, telles que l’identification d’un défaut de la cellule. La détermination d’un descripteur D1 , D2 s’applique ainsi uniquement aux cellules du photodétecteur qui ont reçu un rayon lumineux réfléchi et/ou qui n’ont pas été marquées comme non exploitables par un quelconque procédé externe. Ces cellules exploitables constituent une sélection de cellules du photodétecteur. Dans l’étape suivante E2, le procédé détermine une signature d’environnement pour l’une des cellules de la sélection. Le procédé reboucle sur cette étape E2 de sorte que cette étape E2 et les suivantes sont appliquées séquentiellement à chacune des cellules de la sélection. La sélection de cellules peut par ailleurs être réduite aux cellules exploitables qui ne sont pas situées sur le rebord de la dalle du photodétecteur.
De préférence, les cellules exploitables constituant la sélection, qui vont donc chacune subir les étapes E2 et suivantes, peuvent être traitées dans l’ordre, par exemple en commençant par la cellule à l’extrémité supérieure gauche de la dalle du photodétecteur, puis en continuant, pour chaque itération de l’étape E2 et suivantes, avec une cellule voisine. L’étape E2 est tout d’abord réalisée pour une première cellule de la sélection. La détermination d’une signature d’environnement pour cette première cellule consiste ici à attribuer un chiffre binaire à chacune des cellules qui entourent ladite cellule selon un motif prédéterminé. Pour simplifier le vocabulaire de la présente demande, la cellule pour laquelle une signature d’environnement est en cours de détermination est dénommée, dans toute la présente demande, « cellule particulière » et les cellules entourant une cellule particulière selon un motif prédéterminé sont dénommées « cellules d’environnement ». La détermination d’une signature d’environnement sera décrite plus en détail par la suite en référence aux figures 3 à 7.
À la sortie de l’étape E2, une signature composée d’une suite de chiffres binaires relatifs aux cellules d’environnement de la cellule particulière, est donc obtenue par cette itération de l’étape E2.
Le procédé passe ensuite à une étape E3 dans laquelle il détermine si une signature d’environnement identique à la signature d’environnement qui vient d’être déterminée à l’étape E2 existe déjà dans une liste formant un ensemble de signatures uniques. S’agissant de la première itération de l’étape E2, c'est-à-dire de la première cellule particulière considérée, aucune signature d’environnement n’a encore été enregistrée précédemment, et la signature d’environnement de cette itération est donc forcément ajoutée (étape E4) à l’ensemble des signatures d’environnement uniques. Si, dans les itérations subséquentes des étapes E2 et suivantes, visant les cellules suivantes de la sélection, une nouvelle signature d’environnement est identifiée comme identique à une signature déjà présente dans l’ensemble des signatures d’environnement uniques, la nouvelle signature en question est alors supprimée à l’étape E5 et le procédé reboucle ensuite à nouveau sur l’étape E2 pour procéder à une nouvelle itération avec la cellule suivante de la sélection.
Après l’étape E4 d’ajout d’une nouvelle signature à l’ensemble de signatures uniques, le procédé passe à l’étape E6 qui détermine si l’on est parvenu à la dernière cellule de la sélection. E6 détermine ainsi si toutes les cellules de la sélection ont bien subi une itération des étapes E2 et suivantes. Si au cours de l’étape E6, la cellule en question n’est pas la dernière cellule de la sélection, le procédé reboucle sur l’étape E2 qui est alors mise en oeuvre pour la cellule suivante. Si, lors de l’étape E6, la cellule en question est bien la dernière cellule de la sélection, cela signifie que les itérations des étapes E2 et suivantes ont été réalisées pour toute la sélection et le procédé passe alors à l’étape E7 dans laquelle la liste des signatures uniques est produite. Comme une nouvelle signature n’est ajoutée à la liste des signatures uniques que si aucune signature identique n’est déjà présente (étape E4) dans la liste, le procédé dispose alors, à l’étape E7, d’un ensemble de signatures qui sont chacune unique, c'est-à-dire qu’aucune signature n’est identique à une autre à l’intérieur de l’ensemble de signatures uniques.
La détermination de la signature d’environnement d’une cellule particulière (étape E2) va maintenant être décrite plus en détail en référence aux figures 3 et 4.
La figure 3 représente une portion de la dalle matricielle constituant le photodétecteur. Cette matrice est composée de cellules photosensibles élémentaires (également dénommées « pixels »). Sur la portion illustrée à la figure 3, une cellule centrale Co est représentée entourée d’autres cellules Ci (représentées grisées) et C2 (représentées en blanc). Dans cet exemple, la cellule Co est la cellule particulière pour laquelle une signature d’environnement est en cours de détermination.
Les cellules Ci grisées sont des cellules d’environnement de la cellule Co, c’est-à-dire des cellules agencées selon un motif prédéterminé (visible en gris) autour de la cellule particulière Co. Les cellules C2 en blanc ne sont pas prises en compte pour la détermination de la signature de la cellule particulière Co.
La détermination de la signature d’environnement de la cellule particulière Co va consister à attribuer un chiffre binaire à chacune des cellules Ci du motif. Les autres cellules, telles que les cellules C2 représentées en blanc sur la figure 3, ainsi que toutes les autres cellules du photodétecteur (qui ne sont pas représentées sur la portion de photodétecteur visible à la figure 3) ne sont pas prises en compte pour la détermination de la signature d’environnement de la cellule particulière Co.
Pour déterminer quel chiffre binaire est à attribuer à une cellule d’environnement Ci, le principe est, dans le présent exemple :
- d’attribuer le chiffre binaire 0 si la distance d’éloignement associée à cette cellule d’environnement Ci est éloignée de la distance d’éloignement associée la cellule particulière Co ;
- d’attribuer le chiffre binaire 1 si la distance d’éloignement associée à cette cellule d’environnement Ci est proche de la distance d’éloignement associée la cellule particulière Co.
Sur l’exemple illustratif de la figure 3, le chiffre binaire associé à chacune des cellules d’environnement Ci a été schématiquement représenté dans chaque cellule Ci concernée.
La figure 4 illustre schématiquement le critère de détermination du chiffre binaire attribué à chacune des cellules d’environnement Ci lors de la détermination d’une signature pour une cellule particulière Co. La figure 4 illustre la dalle 2 du photodétecteur (schématisée sous forme de profil), la lentille optique 3 du photodétecteur, et schématise l’environnement du véhicule selon un exemple simple où deux objets 4, 5 sont présents dans l’environnement.
La figure 4 représente schématiquement sur la dalle 2 du photodétecteur, la cellule particulière Co et la cellule d’environnement Ci pour laquelle un chiffre binaire est en cours de détermination. Dans cet exemple, la cellule Co est associée à une distance d’éloignement D1 correspondant à la distance entre la cellule Co et l’objet 4, et la cellule d’environnement Ci est associée à une distance d’éloignement D2 correspondant à la distance entre la cellule Ci et l’objet 5.
Le chiffre binaire 0 va être attribué à la cellule Ci si la différence D2 - D1 est supérieure à un seuil prédéterminé. Le chiffre binaire 1 va être attribué à la cellule Ci si la différence D2 - D1 est inférieure à un seuil prédéterminé.
Ce seuil prédéterminé peut être un seuil fixe, par exemple 50 centimètres. En variante, ce seuil prédéterminé peut être un seuil ajusté en fonction de la position de la cellule Ci sur la dalle 2. Dans ce cas, la différence D2 - D1 sera comparée à une distance prédéterminée multipliée par la distance D3 qui sépare la cellule Co de la cellule Ci sur la dalle 2. Il est également possible d’utiliser un seuil prédéterminé dépendant de la position de Co, à utiliser avec les différentes variantes présentées ci-avant.
Selon un mode de réalisation, le procédé est mis en œuvre avec un dispositif LIDAR qui est adapté à l’identification de plusieurs couches de rayons réfléchis. Ces dispositifs LIDAR connus, dits « multicouches » (« multi-layers », en anglais), permettent l’acquisition de plusieurs rayons lumineux réfléchis sur une même cellule du photodétecteur, pour une même séquence, ce qui permet de prendre en compte les phénomènes de réflexion. Par exemple, lorsque le dispositif LIDAR émet des rayons lumineux incidents en direction d’une vitre semi-réfléchissante, de brouillard, ou de tout autre élément provoquant une réflexion partielle des rayons lumineux, le photodétecteur du dispositif LIDAR reçoit un premier rayon lumineux réfléchi par l’élément semi- réfléchissant, puis reçoit éventuellement d’autres rayons lumineux réfléchis par les objets se situant derrière l’élément semi-réfléchissant et réfléchissant également le rayon lumineux incident. Dans ces dispositifs LIDAR multicouches, chaque cellule du photodétecteur est alors associée à plusieurs distances d’éloignement (généralement jusqu’à 4). Dans ce cas, lors de l’attribution d’un chiffre binaire à une cellule d’environnement Ci, toutes les distances d’éloignement associées à cette cellule Ci vont être considérées. Si au moins l’une des distances D2 associées à cette cellule Ci vérifie la condition exposée ci-dessus (différence D2-D1 inférieure à un seuil prédéterminé), alors le chiffre binaire 1 est attribué à la cellule d’environnement Ci. Ce n’est que lorsque toutes les distances d’éloignement D2 associées à cette cellule Ci ne vérifient pas la condition (c'est-à-dire lorsque la différence D2-D1 est supérieure au seuil prédéterminé pour toutes les distances D2) que le chiffre binaire 0 est attribué à la cellule d’environnement Ci.
Lorsqu’un chiffre binaire a été attribué à chacune des cellules d’environnement Ci du motif prédéterminé (visible en grisé à la figure 3), le procédé détermine alors un mot binaire qui comporte tous les chiffres binaires de toutes les cellules d’environnement Ci correspondant à une cellule particulière Co.
Un exemple de ce mot binaire 6 est représenté à la figure 5, ce nombre correspond à l’exemple des chiffres binaires attribués à chacune des cellules Ci sur la figure 3 lus de gauche à droite et de haut en bas. Le mot binaire 6 illustré à la figure 5 est un mot binaire de 16 bits (le motif prédéterminé donné en exemple à la figure 3 comportant 16 cellules d’environnement Ci régulièrement réparties autour de la cellule particulière Co). Ce mot 6 de 16 bits forme la signature d’environnement de la cellule particulière Co.
Dans le présent exemple, le procédé comporte également une opération de filtrage (opérations F1 , F2 de la figure 1 ) dans laquelle certaines signatures 6 d’environnement sont ignorées sur la base de critères de cohérence. Ces critères de cohérence sont de préférence simples pour garantir une vitesse élevée d’exécution du procédé et de faibles ressources en calcul requises. Ces critères de cohérence consistent par exemple à ignorer toutes les signatures 6 qui comportent un nombre anormalement élevé du même chiffre binaire. Pour l’exemple du mot binaire 6 de 16 bits de la figure 5, toute signature comportant par exemple plus de 12 fois le même chiffre binaire 0 ou le même chiffre binaire 1 , sera ignorée et ne sera pas incluse dans l’ensemble de signatures d’environnement uniques. L’ensemble de signatures d’environnement uniques comporte ainsi non seulement des signatures 6 qui sont chacune unique mais qui de plus présentent une caractéristique particulière donnée par le critère de cohérence.
En référence à la figure 1, lors de l’étape de mise en correspondance M, l’ensemble de signatures d’environnement uniques correspondant à une première séquence S1 est comparé à l’ensemble de signatures uniques correspondant à la deuxième séquence S2. Chaque signature 6 d’une séquence qui est identique à une signature 6 de l’autre séquence sera identifiée comme un déplacement de la séquence S1 à l’autre séquence S2.
Dans le présent exemple, le procédé comporte également une étape de filtrage FM (voir figure 1) qui consiste à filtrer, selon des critères de cohérence, les signatures 6 identifiées comme présentes aussi bien dans la séquence S1 que dans la séquence S2. De même que précédemment, ces critères de cohérence sont de préférence simples. Ils peuvent être relatifs par exemple à la notion de flux optique, partant du principe que les objets environnant le véhicule ne peuvent se déplacer qu’à des vitesses inférieures à un seuil prédéterminé. Par exemple, si deux signatures identiques, l’une dans la séquence S1 et l’autre dans la séquence S2, sont identifiées comme relatives à un mouvement entre la séquence S1 et la séquence S2 qui révèle une vitesse supérieure, par exemple, à 300 km/heure, cette correspondance identifiée sera ignorée.
À l’étape finale C, (figure 1 ) le procédé fournit ainsi une liste filtrée des cellules particulières Co dont les signatures d’environnement 6 sont identiques d’une séquence S1 à l’autre séquence S2. Le dispositif LIDAR dispose ainsi d’une valeur représentative d’un mouvement dans son environnement.
Des variantes de réalisation du procédé peuvent être mises en œuvre sans sortir du cadre de l’invention. Par exemple, les figures 6 et 7 donnent deux autres exemples illustratifs de motifs prédéterminés qui peuvent être appliqués autour d’une cellule particulière Co pour la détermination de sa signature d’environnement.
La figure 6 illustre un motif prédéterminé renvoyant un mot binaire de 16 bits mais d’une disposition différente des cellules d’environnement C2. La figure 7, quant à elle, illustre l’utilisation d’un motif prédéterminé de 8 cellules renvoyant une signature d’environnement de 8 bits.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de mise en œuvre d’un dispositif de détection et télémétrie par la lumière LIDAR dans un véhicule automobile, comportant les étapes suivantes :
- émettre des rayons lumineux incidents du véhicule automobile vers son environnement extérieur ;
- recevoir en retour sur un photodétecteur (2, 3) du véhicule automobile des rayons lumineux réfléchis ;
- associer à chaque cellule du photodétecteur, qui reçoit un rayon lumineux réfléchi, une valeur représentative d’une grandeur relative au rayon lumineux réfléchi ; ce procédé étant caractérisé en ce qu’il comporte en outre les étapes suivantes :
- une étape (D1) de détermination d’un premier descripteur comportant un premier ensemble de signatures d’environnement (6) uniques pour une sélection de cellules du photodétecteur, ce premier descripteur correspondant à une première séquence (S1) de réception de rayons lumineux réfléchis ;
- une étape (D2) de détermination d’un deuxième descripteur comportant un deuxième ensemble de signatures d’environnement (6) uniques pour une sélection de cellules du photodétecteur, ce deuxième descripteur correspondant à une deuxième séquence (S2) de réception de rayons lumineux réfléchis ;
- une étape d’identification (C) des signatures d’environnement (6) qui sont identiques dans le premier descripteur et le deuxième descripteur ; une signature d’environnement (6) d’une cellule particulière (Co) du photodétecteur étant définie comme un ensemble d’indicateurs associés chacun à une cellule (Ci) d’un motif prédéterminé de cellules d’environnement de ladite cellule particulière (Co).
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que : lors de l’étape de détermination du premier descripteur, la sélection de cellules comporte uniquement des cellules qui sont associées à une distance d’éloignement ; et lors de l’étape de détermination du deuxième descripteur, la sélection de cellules comporte uniquement des cellules qui sont associées à une distance d’éloignement.
3. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier descripteur et le deuxième descripteur sont chacun déterminés par les opérations suivantes, exécutée séquentiellement pour chaque cellule particulière (Co) de la sélection de cellules :
- une première opération de détermination de la signature d’environnement (6) de la cellule particulière (Co) ;
- une opération d’ajout de cette signature d’environnement (6) de la cellule particulière (Co) à l’ensemble de signatures d’environnement uniques, si l’ensemble de signatures d’environnement uniques ne comporte aucune signature d’environnement (6) identique à cette signature d’environnement de la cellule particulière (Co) ;
- une opération de suppression de cette signature d’environnement (6) de la cellule particulière (Co), si l’ensemble de signatures d’environnement uniques comporte déjà une signature d’environnement (6) identique à cette signature d’environnement de la cellule particulière (Co).
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le motif prédéterminé de cellules d’environnement (Ci), mis en oeuvre pour déterminer la signature d’environnement (6) d’une cellule particulière (Co), est composé d’un nombre prédéterminé de cellules (Ci) encadrant cette cellule particulière (Co) selon un motif prédéterminé d’agencement relatif des cellules d’environnement (Ci) par rapport à la cellule particulière (Co).
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’ensemble d’indicateurs, mis en œuvre pour déterminer la signature d’environnement (6) d’une cellule particulière (Co), est constitué d’un ensemble de chiffres binaires attribués chacun à une cellule (Ci) du motif prédéterminé de cellules d’environnement.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les chiffres binaires sont attribué à chaque cellule (Ci) du motif prédéterminé de cellules d’environnement de la cellule particulière (Co), de la manière suivante :
- attribuer un premier chiffre binaire à la cellule d’environnement (Ci) si cette dernière est associée à une distance d’éloignement (D2) présentant une différence, par rapport à la distance d’éloignement (D1 ) associée à la cellule particulière (Co), inférieure à une valeur prédéterminée ;
- attribuer un deuxième chiffre binaire à la cellule d’environnement (Ci) si cette dernière est associée à une distance d’éloignement (D2) présentant une différence, par rapport à la distance d’éloignement (D1 ) associée à la cellule particulière (Co), supérieure à ladite valeur prédéterminée.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite valeur prédéterminée est égale, pour chaque cellule d’environnement (Ci), à un seuil de distance prédéterminé multiplié par la distance (D3) séparant cette cellule d’environnement (D1 ) de la cellule particulière (Co).
8. Procédé selon l’une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que ladite valeur prédéterminée est égale, pour chaque cellule d’environnement (Ci), à un seuil de distance dépendant de l’emplacement de la cellule particulière (Co) sur le capteur.
9. Procédé selon l’une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que, lorsque le dispositif reçoit, pour une même séquence de réception (S1 , S2) et sur une même cellule d’environnement (Ci), plusieurs rayons lumineux réfléchis :
- le premier chiffre binaire est attribué à la cellule d’environnement (Ci) si au moins l’un des rayons lumineux réfléchis reçu est associé à une distance d’éloignement (D2) présentant une différence, par rapport à la distance d’éloignement (D1 ) associée à la cellule particulière (Co), inférieure à ladite valeur prédéterminée ;
- le deuxième chiffre binaire est attribué à la cellule d’environnement (Ci) si tous les rayons lumineux réfléchis reçus sont associés à une distance d’éloignement (D2) présentant une différence, par rapport à la distance d’éloignement (D1 ) associée à la cellule particulière (Co), supérieure à ladite valeur prédéterminée.
10. Procédé selon l’une des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que les signatures d’environnements, associées chacune à une cellule (Ci) du motif prédéterminé de cellules d’environnement, sont agencées chacune en un mot (6) composé des chiffes binaires disposés selon un ordre prédéterminé relatif au motif prédéterminé de cellules d’environnement.
11. Procédé selon l’une des revendications 5 à 10, caractérisé en ce qu’il comporte en outre une étape de filtrage (F1 ) du premier descripteur et une étape de filtrage (F2) du deuxième descripteur, ces étapes de filtrage comportant une opération de suppression des signatures d’environnement (6) qui comportent un nombre de premiers chiffres binaires ou de deuxièmes chiffres binaires qui est supérieur à un seuil prédéterminé.
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les cellules adjacentes aux bords du photodétecteur sont exclues de la sélection de cellules lors de l’étape de détermination du premier descripteur, et lors de l’étape de détermination du deuxième descripteur.
13. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’étape d’identification (C) comprend la détermination d’une liste de signatures d’environnement identiques dans le premier descripteur et le deuxième descripteur, qui associe à chacune de ces signatures d’environnement identiques la cellule particulière concernée dans la première et dans la deuxième séquence.
14. Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, lors de l’étape d’associer à chaque cellule du photodétecteur, qui reçoit un rayon lumineux réfléchi, une valeur représentative d’une grandeur relative au rayon lumineux réfléchi, la valeur représentative est une distance d’éloignement, la distance d’éloignement étant définie comme une valeur représentative de la distance entre la cellule et un objet renvoyant ledit rayon lumineux réfléchi.
PCT/EP2021/065838 2020-06-11 2021-06-11 Procédé de mise en œuvre d'un dispositif lidar avec descripteurs WO2021250258A1 (fr)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/925,718 US20230350069A1 (en) 2020-06-11 2021-06-11 Method for using a lidar device with descriptors

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2006095A FR3111434B1 (fr) 2020-06-11 2020-06-11 Procédé de mise en œuvre d’un dispositif LIDAR avec descripteurs
FRFR2006095 2020-06-11

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021250258A1 true WO2021250258A1 (fr) 2021-12-16

Family

ID=72266560

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2021/065838 WO2021250258A1 (fr) 2020-06-11 2021-06-11 Procédé de mise en œuvre d'un dispositif lidar avec descripteurs

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20230350069A1 (fr)
FR (1) FR3111434B1 (fr)
WO (1) WO2021250258A1 (fr)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2306426A1 (fr) * 2009-10-01 2011-04-06 Kapsch TrafficCom AG Dispositif de détection de véhicules sur une voie de circulation
US20150338509A1 (en) * 2012-12-17 2015-11-26 Pmdtechnologies Gmbh Time-of-flight camera with motion detection
US20190302244A1 (en) * 2018-03-30 2019-10-03 Microsoft Technology Licensing, Llc Analytical-adaptive multifrequency error minimization unwrapping

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2306426A1 (fr) * 2009-10-01 2011-04-06 Kapsch TrafficCom AG Dispositif de détection de véhicules sur une voie de circulation
US20150338509A1 (en) * 2012-12-17 2015-11-26 Pmdtechnologies Gmbh Time-of-flight camera with motion detection
US20190302244A1 (en) * 2018-03-30 2019-10-03 Microsoft Technology Licensing, Llc Analytical-adaptive multifrequency error minimization unwrapping

Also Published As

Publication number Publication date
US20230350069A1 (en) 2023-11-02
FR3111434A1 (fr) 2021-12-17
FR3111434B1 (fr) 2022-11-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3137355B1 (fr) Dispositif de signalisation d'objets a un module de navigation de vehicule equipe de ce dispositif
EP0562941B1 (fr) Dispositif de télémétrie et son application à un système de détection d'obstacles
EP2275971A1 (fr) Procédé de détection d'un obstacle pour véhicule automobile
EP3272119B1 (fr) Procédé et dispositif de reconstruction 3d d'une scene
EP4176286A1 (fr) Système et procédé de détection d'un obstacle dans un environnement d'un véhicule
WO2021250258A1 (fr) Procédé de mise en œuvre d'un dispositif lidar avec descripteurs
FR3056531B1 (fr) Detection d'obstacles pour vehicule automobile
FR3056530B1 (fr) Detection d'obstacles par fusion d'objets pour vehicule automobile
WO2023067130A1 (fr) Procédé de mise en œuvre d'un dispositif lidar avec descripteurs à évaluation de distances
EP2095507B1 (fr) Procede de detection d'impulsions laser au moyen d'une matrice de photodetecteurs
EP3926529A1 (fr) Systèmes et méthodes de détermination d'un nombre de personnes dans un véhicule
EP3759518B1 (fr) Procédé et système d'émission et de réception d'impulsions laser
EP1718067A1 (fr) Procedé et systeme de veille aéroportée par analyse d'images infrarouges
FR3106418A1 (fr) Procédé de mise en œuvre d’un dispositif de détection et télémétrie par la lumière LIDAR dans un véhicule automobile
EP3360055B1 (fr) Procede d'optimisation de decomposition d'un signal asynchrone
FR3102596A1 (fr) Méthode de détermination d’une caractéristique d’une cible par un véhicule , véhicule automobile et cible
WO2019086314A1 (fr) Procédé de traitement de données pour système d'aide à la conduite d'un véhicule et système d'aide à la conduite associé
WO2021099395A1 (fr) Procédé de détection de pics d'intensité de faisceau lumineux réfléchi de manière spéculaire
EP3757943B1 (fr) Procédé et dispositif de télémétrie passive par traitement d'image et utilisation de modeles en trois dimensions
FR3119009A1 (fr) Procédé de commande d’un projecteur de véhicule automobile
WO2022189389A1 (fr) Procede et dispositif de calibration d'un capteur de profondeur d'environnement
WO2023161568A1 (fr) Procédé de calcul de surfaces tridimensionnelles pour véhicule équipé d'un système d'aide à la conduite
EP3757942A1 (fr) Procédé et dispositif de télémétrie passive par traitement d'image
WO2024003110A1 (fr) Procédé de détection d'une concavité globale sur une ligne polygonale
FR3105143A1 (fr) Procédé de détection d’un état local de la route sur laquelle circule un véhicule automobile

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21730252

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21730252

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1