Caméra Stéréo

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Description détaillée

Que ce soit chez Autoliv, Bosch ou Continental, les systèmes développés améliorent les systèmes de sécurité active. Ils ont été progressivement intégrés de série ou en option sur les véhicules de haut de gamme depuis 2015.

Ce type de caméra est capable de détecter la distance, la direction des objets en déplacement et même leur hauteur par rapport au sol. Une capacité qui rend cet équipement particulièrement intéressant pour la détection de piétons !

Ainsi, en combinant la détection et l'analyse de l'image, une vue tridimensionnelle de l'avant du véhicule est déterminée et les objets pourront être calibrés en taille, en forme, en distance…

Le système de caméra stéréo, en plus de ces évolutions dans la détection des objets, va bien sûr continuer à remplir les mêmes fonctions que les caméras mono actuelles comme l'assistance pour l'Aide à la Conduite, la gestion des feux automatiques, etc.

On devrait donc voir s'améliorer les performances et la sécurité de systèmes capables à la fois de gérer le freinage autonome et de contrôler la surface de la route pour la gestion des suspensions pilotées : c'est déjà le cas sur le dernier modèle classe S de Mercedes-Benz. Selon ce constructeur, leur classe - E, est le premier modèle à être équipé de série d'une technologie à caméra stéréo.

A ce jour, ce système demeure assez cher. Il devrait se démocratiser avec la demande client pour des véhicules plus sûrs et d'un confort optimum, mais aussi en raison de l'augmentation des standards de la Commission Européenne ou de l'organisation de protection des utilisateurs "Euro NCAP" (Programme de certification de nouveaux véhicules).  Depuis 2014, les nouveaux modèles de véhicules doivent être équipés d'un nombre significatif d'équipements d'assistance à la conduite pour obtenir les 5 étoiles au désormais fameux test Euro NCAP, que nombre de constructeurs utilisent comme argument commercial. Parmi ces équipements, le freinage automatique d'urgence fait figure de pierre angulaire.

Le système de caméra stéréo utilise le même principe que la vision humaine, qui nous permet de percevoir la distance et le déplacement.

Ainsi, le système de caméra grâce à l'analyse du double signal vidéo, suffit à déterminer la distance, la hauteur, le sens de déplacement d'un objet.

Ceci ouvre la voie pour des systèmes asservis à cette analyse pour réaliser:

-    des manœuvres d'évasion automatiques d'urgence ;
-    des interactions avec les fonctions d'ACC (Adaptive Cruise Control-régulateur de vitesse intelligent) ;
-    des interactions avec les fonctions de freinage d'urgence et/ou autonome ;
-    une réduction des risques de collisions avec des véhicules, cyclistes et piétons et de leurs conséquences ;
-    une amélioration et un soutien des systèmes utilisant principalement le radar (ACC, etc.).

Le système Autoliv dispose d'une vision à 50° et peut reconnaître les objets jusqu'à 120 m. Il combine à ces évolutions les systèmes d'assistance devenus classiques, comme le maintien dans la voie de conduite, le freinage d'urgence, la reconnaissance des panneaux de signalisation, les feux automatiques…

Le système Bosch appelé "MPC ou Multi Purpose Camera" ou "caméra multi-utilisation", doit être capable de gérer les risques jusqu'à une vitesse de 80 km/h. Il est donc pour le moment orienté vers la sécurisation en conduite urbaine et peut être configuré pour de multiples applications.

Chez Continental, la caméra stéréo va être intégrée au système de sécurité ContiGuard® pour le freinage. L'objectif est d'identifier une multitude de cas différents et plus seulement des obstacles fixes, mais des vélos, des piétons, en mouvement, au niveau des intersections etc.

Chez Subaru (US), le système est nommé EyeSightTM. Il est disponible en option sur les modèles Legacy et Outback de 2013.

Il offre notamment les fonctions suivantes : freinage pré-collision, ACC (régulateur de vitesse intelligent) avec détection de piétons, avertisseur de franchissement de lignes blanches, avertisseur de déviation-tangage.





La caméra multifonction stéréo de Bosch (MPC) utilise des capteurs CMOS (complementary metal oxide semiconductor) à haut rendu dynamique. Un convertisseur analogique-numérique va transcoder l'intensité et la couleur de la lumière reçue en un signal vidéo électrique correspondant. C'est ce signal numérisé qui va être introduit dans l'unité de calcul à microprocesseur intégrée dans le calculateur caméra. Il n'y a donc pas de calculateur de traitement externe.

source Bosch

Cela donne un système qui a 12 cm de distance entre les axes des capteurs optiques.

La résolution de chaque caméra est de 1,2 mégapixel.


La zone de détection est de 25° en site et de 45° en azimut pour une mesure des données jusqu'à 50 m.




La camera stéréo de Continental est une unité électronique contenant deux caméras, et l'analyseur d'image intégré. Elle peut fonctionner sur toute la plage de vitesses.

Source Continental

Chaque caméra est une mono CMOS de haute résolution. L'unité doit se situer à environ 20 cm derrière le pare-brise. Alors qu'une caméra mono seule ne peut qu'estimer les distances, une stéréo va pouvoir mesurer la distance d'un objet et sa hauteur par rapport à la surface de la route. Cela est possible car il y a une différence de perspective entre les chemins optiques droit et gauche. En fait c'est le même effet que la vision humaine avec l'effet parallaxe ou le décalage de vision. À des distances d'environ 20 à 30 mètres, cette caméra stéréo peut déterminer la distance de l'objet avec une précision de 20 à 30 cm. Et la haute résolution de la caméra sera maintenue même dans des conditions difficiles comme la détection de plusieurs objets proches en simultané, ou quand des objets sont partiellement cachés, ou quand il y a un faible contraste entre l'objet et son arrière-plan.

La force fondamentale repose sur la capacité du système à comparer les deux voies optiques en obtenant certaines des parties de données redondantes. Cela va améliorer la fiabilité de l'analyse. Et ces deux voies permettront d'obtenir des données plus fiables même en cas de faible visibilité, comme au crépuscule.

En plus de l'analyse spatiale de la position (3D) de tout objet détecté, la caméra stéréo va déterminer des données supplémentaires cruciales pour les applications d'aide à la conduite. En effet, elle est capable de déterminer la direction dans laquelle chaque pixel d'un objet identifié se déplace sur les axes horizontaux, verticaux et longitudinaux. Ainsi il y a une identification en 6 dimensions (6D) qui identifie sans nul doute si l'objet se déplace et vers où!

Combiné à la classification de l'objet basée sur des caractéristiques communes, ce procédé fait du  système de caméra stéréo le nœud central du process de décision pour le déclenchement du freinage d'urgence (jusqu'à 1 G) si le conducteur ne réagit pas. La précision du système permet de calculer avec précision le point d'impact et la probabilité de collision, et de préparer au mieux les systèmes de sécurité passifs et actifs.

De plus, ce système peut détecter sur la voie de roulement des chemins libres qui sont dans son champ de vision. De fait, si le véhicule devait faire des manœuvres d'évitement, certaines options seraient possibles comme : avertissement de collision, freinage automatique si pas de manœuvre d'évitement possible etc.

Le gain se joue en centaines de millisecondes qui seront suffisantes pour rendre efficace l'arrêt d'urgence (minimiser la gravité des blessures…).

La portée du système de Continental est de 60 m.

Assez rapidement, ce système sera en mesure d'identifier des enfants (petits piétons), des cyclistes, des chaises roulantes, etc.

Les développeurs continuent à réaliser des bases de données d'obstacles qui permettront une analyse et une réactivité adaptées.

SUBARU :

Système de freinage de pré-collision et de diminution de dommages.

Le système EyeSight basé sur la caméra stéréo et son unité de traitement est interfacé sur le réseau multiplexé du véhicule avec le calculateur ABS-ESP et injection.

En dessous d'une vitesse de 19 mph (30,5 km/h) il est capable d'identifier des piétons et des obstacles. Et si le conducteur ne réagit pas, ou pas suffisamment, il va venir freiner jusqu'à l'arrêt total si nécessaire. Cette possibilité peut être désactivée manuellement pour rouler par exemple sur des chemins ou en tout terrain.

Il peut reconnaître : des véhicules, des motos, des bicyclettes, des piétons.

Gestion de trajectoire :

Le système surveille les lignes des voies de circulation et tient compte de l'information "clignotant" pour se désactiver.

ACC :

Il va entrer dans la gestion de la distance vis-à-vis du véhicule qui précède, freiner, accélérer, maintenir la vitesse déterminée par le conducteur. Il peut freiner jusqu'à l'arrêt total si le système s'est "accroché" au véhicule immédiatement devant. Cela fonctionne sur la plage de vitesse de 1 à 87 mph (1,6 à 140 km/h).

Il peut également gérer la fonction de conduite semi automatique dans les bouchons (stop and go).

De plus il est possible :

-    d'alerter le conducteur qui n'a pas réagi alors que le véhicule devant redémarre,
-    de réduire les dommages en coupant l'accélérateur si un obstacle est détecté et que le conducteur maintient encore la pédale enfoncée,
-    de réagir si le conducteur enclenche la marche arrière au lieu de la marche avant alors qu'il veut reculer pour sortir d'une place de parking.

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Méthodes et pratiques

Les techniciens peuvent:

• Réaliser des mises à jour des données lors d'une évolution des fonctions
• Réaliser des diagnostic-Remplacement suite à un dysfonctionnement
• Réaliser l'apprentissage et/ou un test routier après le remplacement ou dépose/repose.

Les non techniciens peuvent:

• Contrôler l'état du support de la caméra.
• S'assurer de la propreté du pare-brise, de la caméra.
• Réaliser la procédure d'apprentissage après le remplacement du pare-brise.

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Impact sur les compétences en atelier

Les techniciens doivent être en mesure de:

• tester des systèmes multimédia
• tester des caméras
• réaliser les étapes de calibration et de test
• utiliser les équipements de calibration

Les non techniciens doivent être en mesure de:

• réaliser les étapes de calibration et de test
• utiliser les équipements de calibration

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Exemple d’outillage approprié

Outil de diagnostic
Outils de calibration