FR3068158B1 - Dispositif electronique et systeme embarque d'evaluation d'une position et/ou d'une orientation associee a un element situe dans un habitacle de vehicule - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif électronique d'évaluation d'une position et/ou d'une orientation associée à un élément situé dans un habitacle (H) de véhicule (V), comprenant : - une unité de réception de données représentatives d'une séquence d'images acquises par un dispositif de capture d'image (6); - un module de calcul conçu pour déterminer une direction de déplacement (T) dans au moins une première zone (Z1) du champ de vision (A) du dispositif de capture d'image (6) ; - un module de détermination de la position et/ou de l'orientation du dispositif de capture d'image en fonction de ladite direction de déplacement (T); - un module d'analyse conçu pour analyser une seconde zone (Z2) du champ de vision (A) du dispositif de capture d'image (6), ladite seconde zone (Z2) incluant une partie au moins de l'élément situé dans l'habitacle (H), et pour évaluer une position et/ou une orientation associée à l'élément situé dans l'habitacle (H) en fonction de la position et/ou de l'orientation déterminée.

Description

Domaine technique auquel se rapporte l'invention

La présente invention concerne l’évaluation de position ou d’orientation d’un élément situé dans un habitacle de véhicule.

Elle concerne plus particulièrement un dispositif électronique d’évaluation d’une position et/ou d’une orientation associée à un conducteur de véhicule et leur utilisation par exemple pour sa surveillance. L’invention s’applique particulièrement avantageusement dans le cas où l’on souhaite déterminer un niveau de distraction et/ou un niveau de somnolence d’un conducteur dans un véhicule en mouvement.

Arriere-plan technologique

On utilise, par exemple dans les dispositifs d’évaluation de position et/ou d’orientation d’éléments situés dans un habitacle de véhicule, un dispositif de capture d’image associé à un module d’analyse.

Quand l’élément situé dans l’habitacle est un conducteur du véhicule, le module d’analyse détermine la position et/ou l’orientation du visage et/ou du regard du conducteur à partir des images capturées par le dispositif de capture d’image. Cela lui permet par exemple d’évaluer le niveau d’inaptitude à la conduite du conducteur. En effet, un conducteur dont le visage et/ou le regard n’est pas dirigé vers la route pendant une certaine durée ou de manière répétée peut être considéré comme inapte à la conduite.

Il est donc important de pouvoir déterminer avec précision la position et/ou l’orientation du conducteur, indépendamment de changements contextuels pouvant affecter l’image acquise.

De tels changements contextuels peuvent être liés par exemple à la position et/ou l’orientation du dispositif de capture d’image. En effet, le conducteur peut dans certains cas modifier la disposition du dispositif de capture d’image en ajustant l’intérieur du véhicule à ses propres besoins, par exemple à sa propre taille. Ceci est le cas en particulier lorsque le dispositif de capture d’image est monté sur une colonne de direction réglable du véhicule.

Il est alors important de pouvoir déterminer la nouvelle disposition du dispositif de capture d’image afin que celle-ci n’affecte pas la détermination de la position et/ou de l’orientation du conducteur.

Objet de l’invention

Afin de remédier à l’inconvénient précité de l’état de la technique, la présente invention propose un dispositif électronique d’évaluation d’une position et/ou d’une orientation associée à un élément situé dans un habitacle de véhicule, comprenant une unité de réception de données représentatives d’une séquence d’images acquises par un dispositif de capture d’image, un module de calcul conçu pour déterminer une direction de déplacement dans au moins une première zone du champ de vision du dispositif de capture d’image, un module de détermination de la position et/ou de l’orientation du dispositif de capture d’image en fonction de ladite direction de déplacement, un module d’analyse conçu pour analyser une seconde zone du champ de vision du dispositif de capture d’image, ladite seconde zone incluant une partie au moins de l’élément situé dans l’habitacle , et pour évaluer une position et/ou une orientation associée à l’élément situé dans l’habitacle en fonction de la position et/ou de l’orientation déterminée.

Un tel dispositif électronique permet donc d’évaluer une position et/ou une orientation de l’élément situé dans l’habitacle en fonction de la direction de déplacement du véhicule et non en fonction de la disposition du dispositif de capture d’image. De cette manière, la disposition du dispositif de capture d’image n’affecte pas la position et/ou l’orientation de l’élément situé dans l’habitacle évaluée par le module d’analyse. L’élément situé dans l’habitacle comprend par exemple un conducteur du véhicule. Un tel dispositif permet alors d’améliorer l’évaluation du niveau d’inaptitude du conducteur.

Le module d’analyse est par exemple conçu pour évaluer une direction de regard du conducteur et/ou pour délivrer une information indicative d’un niveau d’inaptitude à la conduite.

Le module de détermination est par exemple conçu pour envoyer une information relative à la position et/ou l’orientation du dispositif de capture d’image à un sous-module de reconnaissance faciale. L’invention propose également un système embarqué comprenant le dispositif électronique tel que proposé ci-dessus et le dispositif de capture d’image.

Le dispositif de capture d’image est par exemple placé à l’intérieur d’un habitacle du véhicule. Il est par exemple placé sur un module supérieur de la colonne de direction du véhicule.

Le champ de vision du dispositif de capture d’image comprend une fenêtre du véhicule par exemple une fenêtre latérale ou un toit panoramique.

Le système embarqué est placé par exemple à l’intérieur d’un habitacle d’un véhicule en déplacement rectiligne.

Le système embarqué peut par ailleurs comprendre un module de recueil d’informations conçu pour transmettre un signal représentatif des mouvements du véhicule au module de calcul.

Le système embarqué peut comprendre en outre un module d’enregistrement conçu pour recevoir et mémoriser une matrice de conversion de coordonnées.

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 électronique d’évaluation d’une position et/ou d’une orientation associée à un conducteur de véhicule conforme à l’invention ; - la figure 2 représente schématiquement une vue de haut d’un véhicule utilisant le dispositif électronique conformément à l’invention ; et - la figure 3 représente schématiquement les éléments principaux d’un système conforme à l’invention.

La figure 1 représente schématiquement les éléments principaux d’un système dans lequel peut être mise en oeuvre l’invention.

Un tel système 2 est embarqué dans un véhicule V (ici un véhicule automobile), par exemple dans un habitacle H du véhicule.

Ce système embarqué 2 comprend un dispositif de capture d’image 6 (par exemple une caméra), un dispositif électronique 4 d’évaluation d’une position et/ou d’une orientation d’un élément situé dans l’habitacle H du véhicule V, et un module d’illumination 8 (par exemple un émetteur de rayonnement infrarouge). L’élément situé dans l’habitacle H comprend par exemple un conducteur C.

Le dispositif de capture d’image 6 est conçu pour générer une image IMG de l’environnement lui faisant face. Le dispositif de capture d’image 6 est sensible à une plage de fréquences du rayonnement qui recouvre au moins en partie l’étendue fréquentielle dans le domaine du rayonnement émis par l’élément d’illumination 8.

Le dispositif de capture d’image 6 est disposé dans le véhicule V de manière à être orienté de façon générale en direction de la tête du conducteur C du véhicule ; pour ce faire, le dispositif de capture d’image 6 est par exemple placé sur le module supérieur de la colonne de direction du véhicule. Plus précisément, comme bien visible en figure 2, le champ de vision A du dispositif de capture d’image 6 couvre d’une part le visage du conducteur et d’autre part une fenêtre W du véhicule (par exemple une fenêtre latérale au conducteur ou un toit panoramique du véhicule). Le champ de vision A du dispositif de capture d’image comprend ainsi deux zones : - une première zone Z1 couvrant une fenêtre W du véhicule, plus particulièrement l’extérieur du véhicule, par exemple des objets O se trouvant à l’extérieur du véhicule, tels que des arbres ou des lampadaires ; - une deuxième zone Z2 couvrant le conducteur C, plus particulièrement ici son visage.

Pour évaluer le niveau d’inaptitude à la conduite du conducteur, le système embarqué 2 peut par exemple suivre l’évolution de la direction D du regard du conducteur (figure 1) au cours du temps. En pratique, le niveau d’inaptitude est par exemple un niveau de distraction ND du conducteur et/ou un niveau de somnolence Ns du conducteur. De façon générale, un conducteur apte à conduire a un regard dirigé vers la route. Au contraire, un conducteur distrait, inattentif, hypo-vigilant ou somnolent regardera de manière prolongée dans une autre direction D, par exemple vers l’intérieur du véhicule.

On associe au dispositif de capture 6 un premier système de coordonnées Scd- On établit par exemple un des axes du premier système de coordonnées Scd le long de l’axe optique du dispositif de capture 6. L’image IMG acquise par le dispositif de capture 6 est elle-même associée au premier système de coordonnées Scd- Par conséquent, des informations contenues sur l’image telle que la direction D du regard sont affectées par la position du dispositif de capture 6.

La position de la colonne de direction du véhicule est réglable et la disposition du dispositif de capture 6 par rapport aux autres parties du véhicule n’est donc pas fixe dans le temps. En conséquence, la direction D du regard capturée sur l’image IMG peut varier selon le réglage de la position de la colonne de direction, indépendamment de l’orientation effective du regard du conducteur.

On définit un deuxième système de coordonnées Scv associé au véhicule. On établit un des axes du deuxième système de coordonnées Scv le long de l’axe longitudinal Vi_Adu véhicule.

La figure 3 représente schématiquement les éléments principaux d’un système conforme à l’invention.

Comme décrit précédemment, le système de la figure 3 comprend un dispositif électronique 4 et un dispositif de capture d’image 6.

Le dispositif électronique 4 comprend une unité de réception d’image 10, un module de calcul 20 de la direction du déplacement du véhicule, un module de détermination 30 d’une matrice de conversion du premier système de coordonnées Scd au deuxième système de coordonnées Scv, et un module d’analyse 40 du niveau d’inaptitude du conducteur.

Lorsque le dispositif électronique 4 est réalisé sur la base d’un processeur (par exemple d’un microprocesseur), chaque module est mis en oeuvre par des instructions de programme d’ordinateur (mémorisées par exemple au sein du dispositif électronique) conçues pour effectuer la fonction du module concerné lorsque ces instructions sont exécutées par le processeur. L’image IMG acquise par le dispositif de capture d’image 6 est transmise à l’unité de réception d’image 10. L’unité de réception d’image 10 transmet l’image au module de calcul 20 et au module d’analyse 40.

Le module de calcul 20 évalue la direction de déplacement T (visible en figure 2) du véhicule à partir des données descriptives de la première zone Z1 pour une séquence d’images. Comme expliqué précédemment, la première zone Z1 présente des objets O extérieurs au véhicule (par exemple des lampadaires ou des arbres). Quand le véhicule V est en déplacement (par exemple avec une vitesse supérieure à 15km/h), le mouvement des objets, surfaces et contours O extérieurs sur la séquence d’images, généralement appelé flux optique, est lié à la direction de déplacement T du véhicule. Dans le cas d’une direction de déplacement T rectiligne du véhicule, le flux optique correspond à l’axe longitudinal VLa du véhicule.

Le module de calcul 20 peut répéter cette opération sur plusieurs séquences d’images afin de réaliser une moyenne de la direction de déplacement T du véhicule. De cette manière, il peut minimiser les erreurs.

Afin d’améliorer le calcul de la direction de déplacement T, le module de calcul 20 peut en outre recevoir une information relative aux mouvements du conducteur ou bien à la position de son corps (ici le tronc et les membres du conducteur) déterminée par un dispositif de suivi des gestes/corps du conducteur (non représenté sur la figure 3). Par exemple, un bras du conducteur peut se trouver à proximité de sa fenêtre latérale et ainsi apparaître dans la première zone Z1. Dans ce cas, le module de calcul 20 est apte à exclure le bras de la première zone Z1 afin qu’il ne soit pas pris en compte dans le calcul de la direction de déplacement T.

Selon une possibilité de réalisation, le système embarqué de surveillance 2 peut comprendre un module de recueil 50 d’information relative aux mouvements du véhicule. Ce module de recueil 50 est apte à recevoir des informations relatives par exemple à la trajectoire et à la vitesse du véhicule. Par exemple, grâce à un capteur connecté au volant du véhicule ou à l’orientation des roues, le module de recueil 50 peut déterminer si la trajectoire du véhicule est rectiligne ou si le véhicule V est en train de tourner. De même, le module de recueil 50 peut déterminer si le véhicule est à l’arrêt ou en mouvement.

Le module de recueil 50 est apte à transmettre au module de calcul 20 un signal représentatif des mouvements du véhicule. Ainsi, si le véhicule est à l’arrêt ou en train de tourner, le module de calcul 20 peut interrompre ses opérations.

Le module de calcul génère un signal St représentatif de la direction de déplacement T du véhicule et le transmet au module de détermination 30 de la matrice de conversion des coordonnées.

Le module de détermination 30 détermine la position et/ou l’orientation du dispositif de capture d’image relativement aux autres parties du véhicule (c’est-à-dire dans le référentiel lié au deuxième système de coordonnées Scv) en fonction de la direction de déplacement T du véhicule. On appelle ce calcul une auto-calibration du dispositif de capture d’image.

Le module de détermination 30 génère en outre une matrice de conversion des coordonnées M permettant la conversion entre le premier système de coordonnées Scd associé au dispositif de capture d’image et le deuxième système de coordonnées Scv associé au véhicule. Cette matrice de conversion M est transmise au module d’analyse 40 sous forme de signal.

Il est possible de réaliser cette opération d’auto-calibration pour d’autres dispositifs de capture d’image placés dans le véhicule. Par exemple pour le dispositif de suivi des gestes/corps du conducteur.

Le système embarqué de surveillance peut comprendre un module d’enregistrement 60 apte à recevoir et à mémoriser la matrice de conversion de coordonnées M. Le module d’enregistrement 60 comprend par exemple un disque dur. En variante, il pourrait s’agir d’une mémoire à semi-conducteurs (telle qu’une mémoire non-volatile réinscriptible).

La matrice de conversion mémorisée peut être transmise au module d’analyse 40 par exemple quand le module de calcul 20 n’a pas pu déterminer la direction de déplacement T du véhicule. C’est le cas par exemple si aucun n’objet O n’est détecté sur la première zone Z1, ou bien si l’image IMG est trop sombre, ou encore si le module de calcul 20 interrompt ses opérations sur la base d’informations reçues du module de recueil 50.

Le module d’analyse 40 comprend un sous-module de reconnaissance 41 faciale, un sous-module de conversion 43 et un sous-module d’évaluation 45 du niveau d’inaptitude du conducteur.

Le sous-module de reconnaissance faciale 41 est apte à recevoir une image IMG ou une séquence d’images transmise par l’unité de réception 10 d’image.

Le sous-module de reconnaissance 41 faciale est conçu pour identifier la position de la tête du conducteur ainsi que la direction D de son regard sur les images reçues. Les positions et directions identifiées sont exprimées dans le premier système de coordonnées Scd-

En première approximation, le conducteur se trouve dans la deuxième zone Z2 du champ de vision du dispositif de capture d’image 6. Pour faciliter l’identification du conducteur, le module de détermination 30 peut en outre envoyer au sous-module de reconnaissance 41 faciale une information relative à la position et/ou l’orientation du dispositif de capture d’image. En connaissant la position et/ou l’orientation du dispositif de capture d’image le sous-module de reconnaissance 41 peut déterminer un emplacement le plus probable de la tête du conducteur et ainsi réduire le temps nécessaire pour identifier la position de ladite tête.

Le sous-module de conversion 43 reçoit d’une part l’information relative à la direction du regard D du conducteur (en provenance du sous-module de reconnaissance 41), et d’autre part la matrice de conversion M des coordonnées (en provenance du module de détermination 30).

Le sous-module de conversion 43 utilise la matrice de conversion pour calculer la position/et ou l’orientation du visage et/ou du regard du conducteur D dans le deuxième système de coordonnées Scv- Cette information est ensuite transmise au sous-module d’évaluation 45 de niveau d’inaptitude du conducteur.

Le sous-module d’évaluation 45 de niveau d’inaptitude du conducteur évalue un niveau d’inaptitude à la conduite, c’est-à-dire par exemple en pratique un niveau de distraction ND du conducteur et/ou un niveau de somnolence Ns du conducteur.

Pour ce faire le sous-module d’évaluation 45 peut par exemple déterminer (par analyse de l’image acquise IMG ou d’une séquence d’images acquises) le niveau de distraction ND et/ou le niveau de somnolence Ns en évaluant la direction du regard D dans le deuxième système de coordonnées Scv associé au véhicule ou son évolution au cours du temps. De cette manière, le dispositif électronique 4 permet de corriger la variation de la direction du regard D du conducteur liée à la disposition du dispositif de capture d’image 6.

Le sous-module d’évaluation 45 peut également déterminer par exemple le niveau de somnolence Ns du conducteur en identifiant les zones de l’image IMG correspondant aux yeux du conducteur et en mesurant (dans une séquence d’images IMG) la durée et/ou la fréquence de clignement des yeux du conducteur.

Le sous-module d’évaluation 45 peut également déterminer par exemple le niveau de distraction Nd du conducteur en déterminant la posture de la tête du conducteur et l’évolution de cette posture au cours du temps (au moyen d’une séquence d’images IMG).

Claims (12)

1. REVENDICATIONS

   1. Dispositif électronique (4) d’évaluation d’une position et/ou d’une orientation associée à un élément situé dans un habitacle (H) de véhicule (V), comprenant : - une unité de réception (10) de données représentatives d’une séquence d’images acquises (IMG) par un dispositif de capture d’image (6); - un module de calcul (20) conçu pour déterminer une direction de déplacement (T) dans au moins une première zone (Z1) du champ de vision (A) du dispositif de capture d’image (6) ; - un module de détermination (30) de la position et/ou de l’orientation du dispositif de capture d’image en fonction de ladite direction de déplacement (T) ; - un module d’analyse (40) conçu pour analyser une seconde zone (Z2) du champ de vision (A) du dispositif de capture d’image (6), ladite seconde zone (Z2) incluant une partie au moins de l’élément situé dans l’habitacle (H), et pour évaluer une position et/ou une orientation associée à l’élément situé dans l’habitacle (H) en fonction de la position et/ou de l’orientation déterminée.
2. 2. Dispositif électronique (4) selon la revendication 1, dans lequel l’élément situé dans l’habitacle (H) comprend un conducteur (C).
3. 3. Dispositif électronique (4) selon la revendication 2, dans lequel le module d’analyse (40) est conçu pour évaluer une direction de regard (D) du conducteur.
4. 4. Dispositif électronique (4) selon l’une des revendications 2 à 3, dans lequel le module d’analyse (40) est conçu pour délivrer une information indicative d’un niveau d’inaptitude à la conduite du conducteur (C).
5. 5. Dispositif électronique (4) selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel le module de détermination (30) est conçu pour envoyer une information relative à la position et/ou l’orientation du dispositif de capture d’image à un sous-module de reconnaissance faciale (41).
6. 6. Système embarqué (2) comprenant ledit dispositif électronique (4) selon l’une des revendications 1 à 5 et ledit dispositif de capture d’image (6).
7. 7. Système embarqué (2) selon la revendication 6, dans lequel le dispositif de capture d’image (6) est placé à l’intérieur de l’habitacle (H) du véhicule (V).
8. 8. Système embarqué (2) selon la revendication 6 ou 7, dans lequel le champ de vision (A) du dispositif de capture d’image comprend une fenêtre (W) du véhicule (V).
9. 9. Système embarqué (2) selon l’une des revendications 6 à 8, dans lequel le dispositif de capture d’image (6) est placé sur un module supérieur de la colonne de direction du véhicule (V).
10. 10. Système embarqué (2) selon l’une des revendications 6 à 9, ledit système embarqué étant placé à l’intérieur de l’habitacle (H) d’un véhicule (V) en déplacement rectiligne.
11. 11. Système embarqué (2) selon l’une des revendications 6 à 10, comprenant un module de recueil d’informations (50) conçu pour transmettre un signal représentatif des mouvements du véhicule au module de calcul (20).
12. 12. Système embarqué (2) selon l’une des revendications 6 à 11, comprenant un module d’enregistrement (60) conçu pour recevoir et mémoriser une matrice de conversion de coordonnées (M).