FR3044504A1 - Dispositif de capture d'image et dispositif de surveillance d'un conducteur utilisant un tel dispositif de capture d'image - Google Patents

Dispositif de capture d'image et dispositif de surveillance d'un conducteur utilisant un tel dispositif de capture d'image Download PDF

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Abstract

Un dispositif de capture d'image comprend : - un module d'acquisition d'une image (IMG) avec une durée d'acquisition (T) réglable ; - un module de détermination (20) d'un indicateur de tendance centrale (M) relatif aux valeurs de luminance associées respectivement aux pixels d'une région (R) au moins de l'image (IMG) ; - un module de réglage (30) de la durée d'acquisition (T) en fonction de l'indicateur de tendance centrale (M) déterminé. Un dispositif de surveillance d'un conducteur comprenant un tel dispositif de capture est également décrit.

Description

Domaine technique auquel se rapporte l'invention
La présente invention concerne l’acquisition d’images et leur utilisation, par exemple pour la surveillance d’un conducteur de véhicule.
Elle concerne plus particulièrement un dispositif de capture d’image et un dispositif de surveillance d’un conducteur utilisant un tel dispositif de capture d’image. L’invention s’applique particulièrement avantageusement dans le cas où l’on souhaite déterminer, de manière répétable, un niveau de distraction et/ou un niveau de somnolence du conducteur.
Arriere-plan technologique
On utilise, par exemple dans les dispositifs de surveillance de conducteur de véhicule, un dispositif de capture d’image comprenant un module d’acquisition d’une image avec une durée d’acquisition réglable.
Lorsque les images sont ensuite utilisées dans un processus de traitement ultérieur, par exemple, dans le cadre des dispositifs de surveillance précités, afin de déterminer un niveau de distraction et/ou un niveau de somnolence du conducteur, il est naturellement souhaitable d’obtenir des résultats répétables, indépendamment de changements contextuels pouvant affecter l’image acquise.
De tels changements peuvent être liés par exemple à des variations d’éclairement de la scène capturée, comme c’est le cas lorsque la distance entre un dispositif d’illumination et un objet éclairé par celui-ci varie.
Objet de l’invention
Dans ce contexte, la présente invention propose un dispositif de capture d’image comprenant un module d’acquisition d’une image avec une durée d’acquisition réglable, caractérisé par un module de détermination d’un indicateur de tendance centrale relatif aux valeurs de luminance associées respectivement aux pixels d’une région au moins de l’image et par un module de réglage de la durée d’acquisition en fonction de l’indicateur de tendance centrale déterminé.
La durée d’acquisition, et par conséquent la luminance des pixels des images acquise, peut ainsi être réglée en tenant compte d’un niveau général de luminance dans la région précitée, par exemple afin d’obtenir un niveau prédéterminé de luminance, ce qui améliore la répétabilité des traitements ultérieurs.
Le module de réglage est par exemple conçu pour régler la durée d’acquisition en fonction de l’écart entre l’indicateur de tendance centrale déterminé et une valeur de consigne, éventuellement de manière à ce que ledit indicateur de tendance centrale converge vers une consigne prédéterminée. On peut utiliser pour ce faire un mécanisme de régulation de type proportionnel intégral dérivé (PID), comme décrit plus loin. L’indicateur de tendance centrale relatif aux valeurs de luminance est par exemple la moyenne des valeurs de luminance (valeurs qui sont, comme indiqué ci-dessus, respectivement associées aux pixels de la région susmentionnée de l'image). On pourrait toutefois utiliser en variante une autre mesure de tendance centrale, telle que la médiane de ces valeurs de luminance.
On peut prévoir en outre que le dispositif de capture d’image comprenne un module d’illumination infrarouge d’un environnement faisant face au module d’acquisition. Un module de commande peut alors activer le module d’illumination en synchronisme avec le module d’acquisition. Par ailleurs, le module d’acquisition peut être sensible au rayonnement infrarouge. L’utilisation d’un système travaillant dans l’infrarouge permet d’obtenir des images (dans l’exemple décrit plus loin, des images du visage du conducteur du véhicule) même en utilisation nocturne, sans toutefois perturber l’environnement (à savoir ici sans éblouir le conducteur).
Le dispositif de capture d’image peut comprendre un bloc de détection d’un visage dans l’image acquise et/ou un bloc d’identification de ladite région au sein du visage détecté. La luminance des pixels est ainsi régulée sur une région d’intérêt, ou sur une région proche d’une région d’intérêt, pour le traitement ultérieur de l’image (ici dans le cadre de la surveillance du conducteur). L’invention propose également un dispositif de surveillance d’un conducteur de véhicule comprenant un dispositif de capture d’image tel que proposé ci-dessus.
Un tel dispositif de surveillance comprend un module de traitement de l’image acquise, conçu par exemple pour délivrer une information indicative d’un niveau d’inaptitude à la conduite. Comme décrit plus loin, un tel niveau d’inaptitude peut être par exemple un niveau de somnolence et/ou un niveau de distraction, déterminé sur la base de caractéristiques extraites de l’image acquise (ou d’une séquence d’images ainsi acquises).
Description detaillee d’un exemple de réalisation
La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d’exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l’invention et comment elle peut être réalisée.
Sur les dessins annexés : - la figure 1 représente schématiquement un exemple de dispositif de surveillance d’un conducteur de véhicule conforme à l’invention ; - la figure 2 est un logigramme illustrant un exemple de mécanisme de régulation de la durée d’acquisition d’une image ; et - la figure 3 représente un exemple de région identifiée dans l’image acquise.
La figure 1 représente schématiquement les éléments principaux d’un système dans lequel peut être mise en œuvre l’invention.
Ce système comprend un dispositif de surveillance 2 d’un conducteur de véhicule (ici un véhicule automobile). Ce dispositif de surveillance 2 est embarqué dans le véhicule, par exemple dans un habitacle H du véhicule, éventuellement dans une région voisine d’un pare-brise W du véhicule.
Le dispositif de surveillance 2 comprend un module d’acquisition d’image 4 (par exemple une caméra, ici une caméra infrarouge), un module d’illumination 6 (par exemple un émetteur de rayonnement infrarouge) et un calculateur 8. Ces éléments peuvent être réunis au sein d’un même boîtier dédié ; en variante, le calculateur peut être situé à distance du module d’acquisition d’image et/ou du module d’illumination et peut alors échanger des données avec ces modules par exemple via un réseau embarqué.
Le module d’acquisition d’image 4 est conçu pour générer une image de l’environnement lui faisant face. Une telle image est formée d’une matrice de pixels. À chaque pixel est associée une valeur de luminance qui correspond à l’intensité du rayonnement (ici infrarouge) reçu, pendant une durée d’acquisition T réglable, au niveau du module d’acquisition d’image 4 en provenance d’une direction particulière dans l’environnement faisant face au module d’acquisition d’image 4.
Le module d’acquisition 4 est sensible à une plage de fréquences du rayonnement (ici dans l’infrarouge) qui recouvre au moins en partie l’étendue fréquentielle du rayonnement émis par le module d’illumination 6.
Le module d’acquisition 4 comprend par exemple un capteur d’image et un système optique renvoyant vers le capteur d’image une image d’une partie de l’environnement faisant face au module d’acquisition 4.
Le module d’acquisition 4 est disposé dans le véhicule de manière à être orienté en direction de la tête du conducteur C du véhicule afin que l’image acquise par le module d’acquisition 4 inclue notamment le visage V du conducteur C.
On pourrait d’ailleurs en variante utiliser un autre module d’acquisition d’image (par exemple une autre caméra infrarouge) afin de pouvoir construire une image stéréoscopique de la tête du conducteur.
Le calculateur 8 reçoit l’image acquise IMG par le module d’acquisition 4, c’est-à-dire en pratique les valeurs de luminance respectivement associées aux pixels de l’image acquise IMG.
Le calculateur 8 procède alors à l’analyse de l’image acquise IMG, ou d’une séquence d’images ainsi acquises, afin d’identifier le visage V du conducteur et/ou certaines zones du visage V du conducteur et de déterminer un niveau de distraction ND du conducteur C et un niveau de somnolence Ns du conducteur C.
Le calculateur 8 détermine par exemple le niveau de somnolence Ns du conducteur C en identifiant les zones de l’image IMG correspondant aux yeux du conducteur C et en mesurant la durée et/ou la fréquence de clignement des yeux du conducteur C.
Le calculateur 8 détermine par exemple le niveau de distraction ND du conducteur C en déterminant la posture de la tête du conducteur C et l’évolution de cette posture au cours du temps.
Le calculateur 8 peut également évaluer (par analyse de l’image acquise IMG ou d’une séquence d’images acquises) et utiliser, pour déterminer le niveau de distraction ND et/ou le niveau de somnolence Ns, la direction de regard du conducteur C ou l’évolution de cette direction de regard au cours du temps.
Le calculateur 8 peut également évaluer (par analyse de l’image acquise IMG ou d’une séquence d’images acquises) et utiliser, pour déterminer le niveau de distraction ND et/ou le niveau de somnolence Ns, le diamètre de la pupille d’au moins un œil du conducteur C (et précisément les variations de ce diamètre).
Le calculateur 8 est également conçu pour régler la durée d’acquisition T du module d’acquisition 4 en fonction d’un indicateur de tendance centrale de la distribution des luminances dans une région au moins d’une image acquise par le module d’acquisition 4, par exemple conformément au processus décrit ci-dessous en référence à la figure 2.
Le calculateur 8 commande par exemple pour ce faire l’ouverture d’un volet du module d’acquisition 4 puis, après une durée égale à la durée d’acquisition T, la fermeture du volet. Le calculateur 8 peut éventuellement en outre commander en synchronisme (c’est-à-dire pendant la durée d’ouverture du volet) l’activation du module d’illumination 6 (le module d’illumination étant en revanche inactif lorsque le volet est fermé).
La figure 2 est un logigramme illustrant un exemple de mécanisme de régulation de la durée d’acquisition T précité, mis en œuvre ici au sein du calculateur 8 comme déjà indiqué.
On décrit ici ce mécanisme en termes de modules fonctionnels. Lorsque le calculateur 8 est réalisé sur la base d’un processeur (par exemple d’un microprocesseur), chaque module est mis en œuvre par des instructions de programme d’ordinateur (mémorisées par exemple au sein du calculateur 8) conçues pour effectuer la fonction du module concerné lorsque ces instructions sont exécutées par le processeur.
On comprend que chaque module correspond par ailleurs à une étape d’un procédé de détermination de la durée d’acquisition T.
Comme déjà indiqué ci-dessus, un module de commande 10 commande l’activation du module d’illumination 6 et l’acquisition d’une image IMG par le module d’acquisition 4 pendant une durée d’acquisition T.
Lors de l’initialisation du mécanisme de régulation (c’est-à-dire lors de la première mise en œuvre de l’étape d’acquisition d’une image IMG par le module d’acquisition 4), la durée d’acquisition T est par exemple fixée à une valeur prédéterminée (mémorisé par exemple au sein du calculateur 8). Ultérieurement, la durée d’acquisition T est déterminée par le module de réglage 30 décrit plus bas. L’image acquise IMG (c’est-à-dire en pratique les valeurs de luminance des pixels de l’image) est transmise à un module de détermination d’un indicateur de tendance centrale 20.
Ce module de détermination 20 est conçu pour déterminer un indicateur de tendance centrale M relatif à l’ensemble des valeurs de luminance associées respectivement aux pixels d’une région R de l’image IMG. L’indicateur de tendance centrale M utilisé ici est la moyenne des valeurs de luminance associées respectivement aux pixels de ladite région R. En variante, on pourrait utiliser une autre mesure de tendance centrale, telle que la médiane.
Le module de détermination 20 comprend un sous-module d’identification 22 de la région R dans l’image IMG et un sous-module de calcul 24 de l’indicateur de tendance centrale M de la luminance des pixels de la région R.
Le sous-module d’identification 22 est par exemple conçu pour identifier, au moyen d’un algorithme de reconnaissance de forme, le visage V du conducteur présent dans l’image acquise IMG, puis pour localiser la région R dans l’image acquise IMG relativement au visage V identifié.
On a représenté en figure 3 un exemple dans lequel la région R est une région du front du conducteur, localisée par rapport au visage V du conducteur identifié dans l’image acquise IMG au moyen d’un algorithme de reconnaissance de forme.
On remarque qu’en variante, plusieurs régions (éventuellement non connexes) pourraient être identifiées par le sous-module d’identification 22. L’image IMG est également utilisée (éventuellement au sein d’une séquence d’images) au sein d’un module de traitement 50 pour évaluer un niveau de distraction Nd et/ou un niveau de somnolence Ns du conducteur C, comme déjà décrit plus haut.
Le sous-module de calcul 24 détermine l’indicateur de tendance centrale M (ici, comme déjà indiqué, la moyenne) des valeurs de luminance respectivement associées à l’ensemble des pixels de la région R.
Lorsque plusieurs régions sont identifiées par le sous-module d’identification 22, le sous-module de calcul 24 détermine par exemple l’indicateur de tendance centrale sur l’ensemble des régions identifiées. L’indicateur de tendance centrale M déterminé par le module de détermination 20 est transmis à un module de réglage 30 de la durée d’acquisition T en fonction de cet indicateur de tendance centrale M.
Le module de réglage 30 utilise ici un mécanisme de régulation de type PID (pour "Proportionnel Intégral Dérivé").
Le module de réglage 30 comprend un sous-module d’évaluation 32 d’un écart ε à la consigne, un sous-module de régulation 34 et un sous-module de correction 36 de la durée d’acquisition (courante) T.
Le sous-module d’évaluation d’erreur 32 calcule la différence (ou écart) ε entre l’indicateur de tendance centrale M reçu du module de détermination 20 et une consigne prédéterminée MCons (mémorisée par exemple au sein du calculateur 8).
La différence ε ainsi calculée est transmise au sous-module de régulation 34 qui calcule sur cette base une variation de durée At, comme déjà indiqué conformément à un mécanisme de régulation de type PID. On pourrait toutefois utiliser en variante un autre mécanisme de régulation.
La variation de durée At calculée par le sous-module de régulation 34 est transmise au sous-module de correction 36 qui modifie la durée d’acquisition T en lui additionnant la variation de durée At. (On remarque que la variation de durée At peut être négative et que la durée d’acquisition T est alors réduite.)
La durée d’acquisition T modifiée (ou corrigée) peut ainsi être transmise au module de commande 10 pour utilisation lors de la prochaine acquisition d’une image IMG.
La durée d’acquisition T est ainsi régulée de manière à obtenir, dans la région R des images acquises IMG, des valeurs de luminance dont l’indicateur de tendance centrale (ici la moyenne) correspond (éventuellement après plusieurs itérations du processus décrit ci-dessus) à la consigne Mcons- Ceci améliore la répétabilité des traitements effectués sur les images acquises IMG, ici pour déterminer un niveau de somnolence Ns du conducteur C et/ou un niveau de distraction ND du conducteur C.

Claims (12)

  1. REVENDICATIONS
    1. Dispositif de capture d’image comprenant : - un module d’acquisition (4) d’une image (IMG) avec une durée d’acquisition (T) réglable ; caractérisé par : - un module de détermination (20) d’un indicateur de tendance centrale (M) relatif aux valeurs de luminance associées respectivement aux pixels d’une région (R) au moins de l’image (IMG) ; - un module de réglage (30) de la durée d’acquisition (T) en fonction de l’indicateur de tendance centrale (M) déterminé.
  2. 2. Dispositif de capture d’image selon la revendication 1, dans lequel le module de réglage (30) est conçu pour régler la durée d’acquisition (T) en fonction de l’écart (ε) entre l’indicateur de tendance centrale (M) déterminé et une valeur de consigne (MCons)·
  3. 3. Dispositif de capture d’image selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l’indicateur de tendance centrale (M) relatif aux valeurs de luminance est la moyenne des valeurs de luminance.
  4. 4. Dispositif de capture d’image selon l’une des revendications 1 à 3, comprenant un module d’illumination infrarouge (6) d’un environnement faisant face au module d’acquisition (4).
  5. 5. Dispositif de capture d’image selon la revendication 4, comprenant un module de commande (10) conçu pour activer le module d’illumination (6) en synchronisme avec le module d’acquisition (4).
  6. 6. Dispositif de capture d’image selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel le module d’acquisition (4) est sensible au rayonnement infrarouge.
  7. 7. Dispositif de capture d’image selon l’une des revendications 1 à 6, comprenant un bloc de détection d’un visage (V) dans l’image acquise et un bloc d’identification de ladite région (R) au sein du visage (V) détecté.
  8. 8. Dispositif de surveillance d’un conducteur de véhicule comprenant un dispositif de capture d’image selon l’une des revendications 1 à 7.
  9. 9. Dispositif de surveillance selon la revendication 8, comprenant un module de traitement (50) de l’image acquise (IMG).
  10. 10. Dispositif de surveillance selon la revendication 9, dans lequel le module de traitement (50) est conçu pour délivrer une information (Ns, ND) indicative d’un niveau d’inaptitude à la conduite.
  11. 11. Dispositif de surveillance selon la revendication 10, dans lequel le niveau d’inaptitude est un niveau de somnolence (Ns)·
  12. 12. Dispositif de surveillance selon la revendication 10, dans lequel le niveau d’inaptitude est un niveau de distraction (Nd).
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