Vision nocturne par caméra

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Description détaillée

Le système de vision nocturne utilise l'imagerie thermique ou la technologie infra rouge pour créer et afficher sur un écran de la planche de bord des images à partir de l'énergie thermique dégagée par les êtres et les objets se trouvant devant le véhicule.

Ce système permet au conducteur de visualiser des obstacles se trouvant au-delà de la zone d'éclairement des feux avant du véhicule.

1 Portée des phares de croisement
2 Portée des phares de route
3 Portée de vision nocturne

Une caméra infrarouge à haute résolution est installée le plus souvent derrière la calandre du véhicule pour détecter le rayonnement infrarouge de l'environnement du véhicule. Pour information, ces caméras ne peuvent pas voir à travers une vitre, toutes les vitres apparaissent en noir dans l'affichage.
Une image virtuelle ressemblant à un négatif noir et blanc ou une variation de  couleurs du noir au jaune en passant par le rouge, est créée à partir de l'énergie thermique dégagée par les objets ou les êtres se trouvant devant le véhicule

Cette image est affichée sur un écran plat intégré à la planche de bord ou sur le pare brise (affichage tète haute)

Couplé à l'affichage, il peut y avoir une mise en évidence d'un obstacle (cercle ou encadré) et une alerte sonore complémentaire.

Source Audi "night_vision_assistant1_en__download"

La vision normale de nuit, en feux de croisement est d'environ 70m, le système de vision nocturne permet de visualiser un obstacle situé de 200m à 700m selon les systèmes.

La caméra enregistre les différents rayonnements infrarouges (ondes et chaleur) émis par les corps et qui varient en fonction de leur température.

Chaque objet dont la température est au-dessus du zéro absolu (environ -273,15 ^oC, soit 1 Kelvin) émet un rayonnement électromagnétique, dont la distribution des longueurs d'onde est fonction de la température.

Il existe deux types de détecteurs infrarouges pour les caméras :

- les détecteurs haute de gamme, pour des applications en astronomie et des applications militaires, sont à base de semi-conducteur (cadmium-tellure). Fonctionnant sur le principe d'une cellule photovoltaïque : le photon (ici, infrarouge) éjecte un électron (et un trou d'électron) qu'on peut alors facilement détecter. Ces détecteurs sont chers (plusieurs dizaines de milliers d'euros) et doivent être refroidis à l'azote liquide, mais ils ont une résolution de l'ordre du millikelvin.

- les détecteurs plus courants, à base de microbolomètres : le photon infrarouge chauffe une petite cellule dont la résistance varie avec la chaleur. On détecte cette variation de résistance. Ces caméras coûtent plutôt de l'ordre de 1500 euros, ne doivent pas être refroidies, mais leur précision est de l'ordre de 0,05 K (environ 13°C). Ils sont notamment utilisés dans nos applications automobiles.

Une caméra "Infra Rouge"  ne peut détecter que la présence de photons IR:

- une caméra qui donne une image mais pas d'information supplémentaire.

Une caméra "thermique":

- analyse le rayonnement émis pour en déduire une température.

Ces systèmes fonctionnent donc dans l'infrarouge "lointain" (dans le spectre qu'emmettent des températures d'environ 20°C).

L'image captée par la caméra est traitée par un logiciel afin de passer en couleurs "vraies" ou visibles par l'oeil humain.

Le traitement consiste à augmenter la fréquence des ondes reçues par la caméra afin de les faire correspondre à des couleurs visibles.

Tous les objets dégagent de la chaleur. Les humains, les animaux et les véhicules en mouvement sont plus visibles sur l'image car leur contraste thermique par rapport à leur environnement est plus élevé.

Les éléments qui dégagent le plus de chaleur apparaissent en blanc alors que ceux qui en dégagent moins sont plus sombres, ou inversement selon les réglages possibles du système. On peut rencontrer cependant dans les applications récentes, une variation de couleurs  où le jaune sera très chaud et plus on va vers le noir et plus c'est froid.


La mise en route du système se fait à la mise du contact si les phares sont allumés et si une cellule photo électrique indique au système qu'il fait nuit. Le système peut être mis hors fonction au moyen d'un commutateur. Parfois il faut en plus que le système détecte que le véhicule est "roulant" pour activer la fonction ou que la luminosité ambiante soit faible (sur la DS7).


Ces systèmes sont depuis 2009 basés sur un éclairage actif et proche infra rouge, ceci afin d'améliorer les rendus (une vue plus facile à comprendre pour le conducteur plutôt que des tons variants de gris "type militaire").


Pour le système Bosch, une analyse numérique permet de déterminer les types d'obstacles entrant dans le champ de la caméra (jusqu'à 300m). Il pixélise ainsi les piétons pour les rendre visible sur l'écran (mis en oeuvre sur la mercedes classe E modèle 2009). Le système utilisé par BMW (basé sur une caméra FLIR) permet de détecter un piéton à 300m (d'autres comme sur Audi, indiquent détecter un piéton à 100m mais une vision maximum de 300m).

Caméra utilisée par BMW

A noter que comme pour tous les systèmes embarqués, il existe des systèmes de seconde monte, développés par FLIR ou SATIR (pour plus de 2500 euros en moyenne).

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Méthodes et pratiques

Entretien: nettoyage de la caméra (chiffon doux et produit lave vitre) uniquement si un défaut est constaté et que la caméra est visuellement sale. On peut trouver un lave caméra thermique dédié (comme sur la DS7) qui est piloté selon une lois d'activation du lave-glace (1 fois toutes les 5 fois que l'on  active le lave-glace). Il y aura un moteur spécifique au niveau du réservoir de liquide lave-glace.

Remplacement ou réparation des faisceaux et des connecteurs défectueux.
- kit de réparation

Le tout, dans le respect des consignes du constructeur.

Diagnostic et paramétrage éventuel du système:

- avec l'outil de diagnostic.

L'assistant de vision nocturne est également doté d'un calibrage dynamique. Le calibrage dynamique fonctionne systématiquement lorsque le système détecte un horizon. Les meilleures conditions de détection d'un horizon sont fournies lors de trajets sur route ou autoroute.

Exemples de calibrage requis suite à:

• remplacement de la caméra de système de vision nocturne
• remplacement du support de la caméra
• remplacement ou démontage du pare-chocs avant
• en cas de présence de défaut du type « réglage de base inexistant ou erroné » dans la mémoire du calculateur de gestion
• travaux de réglage sur l'essieu arrière

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Impact sur les compétences en atelier

Les techniciens doivent être en mesure de:

• tester et diagnostiquer un système multimédia
• tester et diagnostiquer des caméras
  • Activité de diagnostic, réparation des faisceaux, remplacement des calculateurs ou des faisceaux et paramétrage éventuel des calculateurs remplacés
• utiliser les outils de calibrage spécifiques

Pour les non techniciens:

• connaître les procédures de configuration et de paramétrage.
• avoir des notions du  fonctionnement des caméras.
• Déposer et reposer la caméra en respectant les procédures

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Exemple d’outillage approprié

Outil de diagnostic

Pour le calibrage de l'assistant de vision nocturne Audi, on a besoin des outils spéciaux suivants :

• un outil de diagnostic
• un ordinateur de contrôle de géométrie (par ex. VAS 6141)
• un kit de base pour dispositif d'ajustage VAS 6340/1 ou un dispositif d'ajustage VAS 6430
• une plaque de calibrage pour système de vision nocturne VAS 6430/6
• un laser-mètre VAS 6350/3