Dispositif et procédé d'estimation des dimensions d'une place de parking, véhicule automobile comportant un tel dispositif

La présente invention concerne un dispositif d'estimation des dimensions d'une place de parking. Elle concerne également un procédé correspondant et un véhicule automobile comportant un tel dispositif d'estimation. Ce dispositif d'estimation des dimensions d'une place de parking est destiné à être embarqué dans un véhicule automobile.

On connaît de tels dispositifs, notamment celui qui est décrit dans la demande de brevet GB 2 319 420.

Dans ce document, un dispositif formant émetteur et capteur radar est disposé sur une partie latérale d'un véhicule automobile. Ce dispositif fonctionne par rémission et la réception d'impulsions radar. Il est ainsi possible de calculer la longueur disponible d'une place de parking entre deux véhicules automobiles déjà stationnés. Cependant, compte tenu des limites techniques du dispositif radar, les dimensions précises de cette place de parking ne peuvent pas être calculées.

D'autres technologies peuvent être utilisées, telles que la télémétrie laser, l'utilisation de capteurs ultrasons, mais ne fournissent pas de résultat plus précis pour estimer les dimensions d'une place de parking. L'invention a donc pour objet de fournir un dispositif d'estimation précise des dimensions d'une place de parking, notamment sa longueur et sa profondeur.

L'invention a donc pour objet un dispositif d'estimation des dimensions d'une place de parking, destiné à être embarqué dans un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte : - un capteur radar à synthèse d'ouverture pour la génération d'une image complexe de type SAR (de l'anglais « Synthetic Aperture Radar ») de cette place de parking, - un module de traitement de cette image complexe de type SAR de manière à obtenir une image à valeurs réelles, et - un calculateur pour l'extraction d'une valeur de longueur et d'une valeur de profondeur de la place de parking à partir de cette image à valeurs réelles.

Un capteur radar à synthèse d'ouverture est un système à visée latérale pourvu d'un dispositif spécial de traitement des signaux rétrodiffusés, permettant d'améliorer la résolution géométrique de l'image selon l'axe parallèle à la route du vecteur. Les échos successifs d'un même point sont superposés et identifiés par leur effet Doppler.

Ainsi, l'utilisation d'un capteur radar à synthèse d'ouverture dans un dispositif d'estimation monté sur un véhicule automobile, permet, lorsque le véhicule automobile se déplace le long de la place de parking, de générer une image de type SAR qui après traitement pour obtenir une image à valeur réelle peut constituer une bonne base pour l'extraction des valeurs de longueur et de profondeur de la place de parking.

L'invention a également pour objet un véhicule automobile comportant un dispositif d'estimation selon l'invention.

Avantageusement, le capteur radar à synthèse d'ouverture est fixé sur une partie extérieure latérale du véhicule automobile.

L'invention a également pour objet un procédé d'estimation des dimensions d'une place de parking à l'aide d'un dispositif embarqué dans un véhicule automobile, comportant les étapes suivantes :

- génération d'une image complexe de type SAR de cette place de parking par un capteur radar à synthèse d'ouverture,

- traitement de cette image complexe de type SAR de manière à obtenir une image à valeurs réelles, et

- extraction d'une valeur de longueur et d'une valeur de profondeur de la place de parking à partir de cette image à valeurs réelles. De préférence, l'étape de traitement de l'image complexe de type SAR comporte la génération de l'image à valeurs réelles à partir du module des points de l'image complexe de type SAR et un rehaussement de contraste des pixels de l'image à valeurs réelles.

En effet, l'image complexe de type SAR n'étant pas directement exploitable, il est judicieux de générer une image à valeurs réelles à partir du module des points de l'image complexe et d'en rehausser le contraste, par exemple à partir des valeurs minimale et maximale des pixels de l'image à valeurs réelles.

L'étape de traitement de l'image de type SAR peut également comporter un filtrage de l'image à valeurs réelles, ce filtrage réalisant un lissage bidimensionnel de ses pixels. Cela permet de débarrasser l'image à valeurs réelles de certains de ses artefacts.

Avantageusement, l'étape de traitement de l'image de type SAR comporte l'association à chaque pixel de l'image à valeurs réelles d'un paramètre de pondération en fonction d'une variation mesurée entre valeurs de pixels adjacents.

Ce paramètre de pondération permet ensuite d'affiner l'estimation des dimensions de la place de parking.

Enfin, il est possible de prévoir une valeur seuil prédéterminée sur la base de laquelle, lors de l'étape de traitement de l'image de type SAR, on affecte une intensité nulle à tous les pixels de l'image à valeurs réelles dont l'intensité est inférieure à cette valeur seuil prédéterminée.

Ce traitement permet de se débarrasser de pixels de faible intensité qui pourraient éventuellement fausser l'extraction des valeurs de longueur et profondeur de la place de parking. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :

- la figure 1 représente schématiquement la structure générale d'un véhicule automobile comportant un dispositif d'estimation selon l'invention ;

- la figure 2 représente les étapes successives d'un procédé d'estimation mis en œuvre par le dispositif de la figure 1 ; et

- les figures 3 et 4 représentent des images obtenues à l'aide du dispositif d'estimation de la figure 1 , avant et après traitement selon l'invention. La figure 1 illustre un véhicule automobile 10 se déplaçant dans le sens indiqué par la flèche D le long d'une place de parking 12 délimitée en longueur par deux véhicules 14 et 16 l'un 14 étant situé à l'arrière et l'autre 16 à l'avant de la place de parking.

La place de parking 12 est délimitée en largeur, par exemple par un trottoir 18.

Le véhicule automobile 10 comporte un dispositif d'estimation des dimensions de la place de parking, conformément à l'invention. Le dispositif d'estimation comporte un capteur radar à synthèse d'ouverture 20 pour la génération d'une image complexe de type SAR de la place de parking. Ce capteur radar 20 est fixé sur une partie extérieure latérale du véhicule automobile 10.

Le système d'acquisition du capteur radar 20 échantillonne et numérise les signaux reçus. Le nombre d'étages de quantification des signaux numérisés est généralement de quelques bits. La largeur de l'image obtenue est caractérisée par sa fauchée. En revanche, la taille en azimut n'est limitée que par le temps total maximum d'acquisition, c'est-à-dire par des contraintes de mémoire pour les

systèmes embarqués et par la bande-passante du canal de transmission des données.

En azimut, le pas entre pixels est évidemment inhérent à la fréquence des impulsions radar et à la vitesse de progression du lobe principal d'éclairement dans la direction azimutale.

Si V est la norme de la vitesse relative du véhicule automobile par rapport au sol, c'est-à-dire sa vitesse dans la direction de l'azimut, alors le pas est donné par la relation suivante :

V azimut p J? F ^' En distance, c'est la fréquence d'échantillonnage F _e qui est contraignante. Un facteur 2 intervient dans le pas de résolution, puisque la distance séparant le capteur radar 20 de la cible est parcourue deux fois. En outre, il faut prendre en compte l'angle d'incidence local de l'onde par rapport à la verticale pour obtenir la résolution projetée au sol, donnée par la relation suivante :

δ distance au sol 2F _e smi

Grâce au principe connu de compression d'impulsion, on envoie une impulsion modulée linéairement en fréquence puis on effectue sa corrélation au signal retourné.

L'effet résultant est qu'une cible ponctuelle produit un sinus cardinal lorsque l'impulsion émise a une densité spectrale sensiblement constante. De plus, celui-ci est d'autant plus étroit que la largeur de bande est grande. Le temps τ de l'impulsion comprimée est alors donné par la relation suivante :

0.885 τ =

B

Le dispositif d'estimation comporte en outre un module de traitement de l'image complexe de type SAR. Ce module de traitement comporte un générateur 22 d'une image à valeurs réelles à partir de l'image complexe de type SAR. L'image à valeurs réelles est générée simplement à partir du module des points de l'image complexe de type SAR.

En outre, le module de traitement met en œuvre des moyens 24 de traitement de l'image à valeurs réelles obtenue. Ces moyens de traitement 24 comportent par exemple un rehausseur de contraste des pixels de l'image à valeurs réelles, un filtre réalisant un lissage bidimensionnel des pixels de l'image à valeurs réelles, des

moyens d'association à chaque pixel de l'image à valeurs réelles d'un paramètre de pondération en fonction d'une variation mesurée entre valeur de pixels adjacents, et des moyens pour affecter une intensité nulle à tous les pixels de l'image à valeurs réelles dont l'intensité est inférieure à une valeur seuil prédéterminée.

L'image à valeurs réelles ainsi traitée par les moyens 24 est fournie à un calculateur 26 pour l'extraction d'une valeur de longueur et d'une valeur de profondeur de la place de parking 12 à partir de cette image à valeurs réelles.

Le capteur 20 est par exemple implanté derrière le pied milieu du véhicule automobile 10, c'est-à-dire le montant séparant la place avant du conducteur de la place arrière correspondante. Cette implantation permet d'avoir un lobe d'antenne du capteur radar 20 correctement orienté pour l'application envisagée.

La résolution en azimut d'un tel capteur radar est donnée par l'équation suivante :

0.2213 c

V azimut sin(δ0) / ₀

où /o est la fréquence d'émission du capteur radar, et c est la célérité de la lumière dans l'air. En outre, pour un déplacement de dix mètres le long de la place de parking

12 : δθ = 2 arctan(-) = 2.0608 rad.

Ceci permet d'obtenir une valeur de δ _azιmu , inférieure à 5cm pour une fréquence /o supérieure à 1.5 GHz. En outre, plus la bande d'émission du radar est importante, plus la précision en distance est bonne. De préférence, on obtient une image complexe de type SAR à l'aide d'un capteur radar comportant cinq angles différents d'analyse qui permettent éventuellement de détecter le meilleur angle pour visualiser la place de parking 12.

dynamique élevée permet de voir l'ensemble des points détectés alors que la dynamique basse a un seuil de saturation plus faible pour ne voir que les points nettement détectés.

Chaque angle de vue est obtenu par filtrage passe-bande du lobe total. Les cinq angles de vues sont ensuite superposés, c'est-à-dire sommés dans un même repère en amplitude et en phase, ce qui permet d'obtenir une meilleure détection des objets isotropes. Cette opération permet également de baisser le niveau de bruit étant donné que celui-ci n'est pas isotrope par définition.

Le procédé mis en œuvre par le dispositif d'estimation décrit précédemment va maintenant être détaillé en référence à la figure 2.

Lors d'une première étape 100 d'émission, le capteur radar 20 émet latéralement un signal lorsque le véhicule 10 approche de la place de parking 12. Lors de l'étape de réception 102 suivante, le capteur radar 20 reçoit un écho du signal émis.

Ces deux étapes 100 et 102 sont répétées autant de fois que nécessaire à une fréquence prédéterminée, pendant que le véhicule automobile 10 longe la place de parking 12 dans le sens D, de manière à obtenir une information complète sur la place de parking 12.

Ensuite, lorsque toute la place de parking 12 a été balayée par le capteur radar 20, on passe à une étape 104, lors de laquelle une image complexe de type SAR est générée, selon un procédé connu, à partir des données recueillies par le capteur radar 20. Cette génération est réalisée par le capteur 20 qui ne fournit pas une mais deux images, une image d'amplitude et une image de phase, et éventuellement une autre image si il y a en outre une information de polarisation.

Le principe du traitement réalisé pour obtenir l'image complexe de type SAR est connu et ne sera donc pas détaillé. Lors d'une étape 106 suivante, on génère une image réelle à partir de l'image complexe de type SAR.

En effet, la radiométrie constitue une information naturellement appréciable, de sorte que l'image des modules est intéressante pour un traitement ultérieur. En outre, l'image des phases peut être utilisée pour extraire des informations supplémentaires.

Ensuite, lors d'une étape 108, on rehausse l'image à valeurs réelles en tenant compte de V _mιn , la valeur minimale prise par les pixels de cette image, et V _max , la valeur maximale prise par les pixels de cette image.

Le rehaussement consiste à mettre à jour la valeur initiale V _ιnrtιa ι _e de chaque pixel de la façon suivante :

V initiale -V mm

V _n l,ouvelle —

V max -V min

Ensuite, lors d'une étape 1 10 suivante, on effectue un filtrage de cette image rehaussée.

Le filtrage consiste à lisser les valeurs de cette image dans les deux directions, l'une des directions correspondant à la profondeur de la place de parking

12, l'autre direction correspondant à la longueur de la place de parking 12. Ce lissage peut être fait de plusieurs manières. L'une des possibilités consiste à parcourir une ligne (ou une colonne) et à calculer la valeur moyenne de deux pixels adjacents puis à recalculer la moyenne des moyennes adjacentes ce qui donne une valeur lissée des pixels de la ligne (ou de la colonne).

En outre, de façon avantageuse, une comparaison de la variation entre les valeurs des pixels adjacents peut être effectuée pour associer à chaque pixel un paramètre de pondération indiquant le degré de fiabilité de la détection. Ainsi, par exemple, une grande variation sur trois pixels adjacents indique que la détection n'est pas forcément très bonne sur cette partie de l'image.

De façon optionnelle également, il est possible d'affecter une intensité nulle à l'ensemble des pixels de valeur inférieure à un seuil prédéterminé, par exemple fixé à 0,1 . Deux zones distinctes apparaissent alors sur l'image résultante. Une zone noire pour les valeurs égales à 0 et une zone grise pour les valeurs comprises entre 0,1 et 1. La zone grise comprend également avantageusement une pondération pour chaque pixel.

Le filtrage effectué repose sur l'hypothèse suivante : en parcourant l'image dans le sens de la longueur de la place de parking, si une zone est claire à une distance inférieure à 20cm d'une autre zone claire alors ces deux zones appartiennent au même obstacle. Si deux véhicules sont garés à 20cm l'un de l'autre alors de toutes façons, il est impossible de se garer et donc ce cas n'est pas gênant pour l'application recherchée. En outre, le lissage permet de gommer quelques irrégularités, surtout dans la zone de vide entre les deux véhicules garés.

Enfin, lors de deux étapes 1 12 et 1 14, on calcule la longueur et la profondeur de la place de parking 12 à partir de l'image filtrée obtenue à l'étape 1 10.

Le filtrage a permis d'obtenir une image comprenant des pixels gris et des pixels noirs. Cette distinction permet de calculer, lors de l'étape 1 12, la distance séparant les obstacles sur la direction parallèle au déplacement du véhicule. Cette distance est la longueur de la place obtenue avec une très bonne précision.

De la même manière, la profondeur peut être calculée lors de l'étape 1 14 après avoir englobé les différents obstacles. Une fois que les obstacles sont englobés, il reste la place vide qui est soit délimitée en profondeur par un obstacle

(type trottoir,...), soit non délimitée en profondeur. Les deux cas permettent de connaître la profondeur de la place libre.

La figure 3 représente une image à valeurs réelles, telle qu'obtenue à l'issue de l'étape 106.

La figure 4 représente cette même image après l'étape 1 10 de filtrage, à partir de laquelle il est facile d'extraire la longueur et la profondeur de la place de parking 12.

On notera que pour que l'invention soit réalisable, on suppose que la vitesse du véhicule, lorsqu'il longe la place de parking 12, est inférieure à 20km/h.

Des prestations complémentaires peuvent alors être envisagée par le système : - indication de braquage pour que le conducteur puisse se garer ; indication d'une marche pour réaliser un créneau ; parcage automatique du véhicule, le moteur, les freins et la direction étant pilotés par le système ; et parcage semi-automatique, lorsque la direction est pilotée. II apparaît clairement qu'un dispositif tel que décrit précédemment permet de réaliser l'estimation précise des dimensions d'une place de parking à côté de laquelle un véhicule automobile se déplace.