Imagerie polarimétrique pour l’aide à la conduite automobile

Imagerie polarimétrique Imagerie polarimétrique pour l’aide à la conduitepour l’aide à la conduite

automobileautomobile

Jean-Benoit JourdainJean-Benoit JourdainChercheur responsable: Chercheur responsable: Frédéric TailladeFrédéric Taillade

18/06/0818/06/08

PrésentationPrésentation du LCPC du LCPC

RoutesRoutes

Ouvrages d’artOuvrages d’artEtudes géotechniquesEtudes géotechniques

Domaine urbainDomaine urbain

Quatre grands secteurs d’activités :Quatre grands secteurs d’activités :

LocalisationsLocalisations

• ParisParis

• NantesNantes

• Marne-la-valléeMarne-la-vallée

• Satory VersaillesSatory Versailles

Présentation du projetPrésentation du projet

Recherche des constructeurs Recherche des constructeurs

automobiles :automobiles :

• Augmenter le confort de conduiteAugmenter le confort de conduite

• Assurer la sécurité de la voiture et de Assurer la sécurité de la voiture et de

ses occupantsses occupants Utilisation des capteurs de détectionsUtilisation des capteurs de détections

Étude de faisabilité :Étude de faisabilité :d’un détecteur de panneaux routiers.d’un détecteur de panneaux routiers.d’un détecteur d’eau sur la chaussée.d’un détecteur d’eau sur la chaussée.

Principe globalPrincipe global

Obtenir une image détectant la présence de Obtenir une image détectant la présence de panneaux routiers et d’eau sur la chaussée.panneaux routiers et d’eau sur la chaussée.

Utilisation de la polarisationUtilisation de la polarisation

Calcul du degrés de polarisation (D.O.P.) entre Calcul du degrés de polarisation (D.O.P.) entre deux imagesdeux images

Rotation d’un polaroïd devant une caméraRotation d’un polaroïd devant une caméra

Source de lumièreSource de lumièrepolariséepolarisée

Source de lumièreSource de lumièrepolariséepolarisée

Rétroréflexion Rétroréflexion sur le panneausur le panneauRétroréflexion Rétroréflexion sur le panneausur le panneau

Réflexion Réflexion sur l’eausur l’eau

Réflexion Réflexion sur l’eausur l’eau

Capture de 2 images au traversCapture de 2 images au traversd’un analyseur ( 0°/90°)d’un analyseur ( 0°/90°)

Capture de 2 images au traversCapture de 2 images au traversd’un analyseur ( 0°/90°)d’un analyseur ( 0°/90°)

Calcul du degré de polarisationCalcul du degré de polarisationCalcul du degré de polarisationCalcul du degré de polarisation

Source de lumièreSource de lumièrenon polariséenon polarisée

Source de lumièreSource de lumièrenon polariséenon polarisée

Diffusion sur Diffusion sur le panneaule panneau

Diffusion sur Diffusion sur le panneaule panneau

ImageImageImageImage

Système de reconnaissance de panneaux/ d’eauSystème de reconnaissance de panneaux/ d’eauSystème de reconnaissance de panneaux/ d’eauSystème de reconnaissance de panneaux/ d’eau

Information donner au conducteur et à la voitureInformation donner au conducteur et à la voitureInformation donner au conducteur et à la voitureInformation donner au conducteur et à la voiture

Principe de polarisationPrincipe de polarisation

La lumière diffusée par un panneau est légèrement La lumière diffusée par un panneau est légèrement polariséepolarisée

Présence d’un panneau : détection d’une lumière Présence d’un panneau : détection d’une lumière polariséepolarisée

La lumière réfléchie par de l’eau peut être polariséeLa lumière réfléchie par de l’eau peut être polarisée Présence d’eau sur la chaussée : détection d’une Présence d’eau sur la chaussée : détection d’une

lumière polariséelumière polarisée

Panneau :Panneau :

Eau :Eau :

Réalisations : MontagesRéalisations : Montages

Montage réalisé pour la détection de panneaux :Montage réalisé pour la détection de panneaux :

SourceSource

PolariseurPolariseur

CaméraCaméra

AnalyseurAnalyseur

Montage réalisé pour la détection d’eau :Montage réalisé pour la détection d’eau :

SourceSource

CaméraCaméra

AnalyseurAnalyseur

Echantillon deEchantillon dechausséechaussée

Programme LabView : AcquisitionProgramme LabView : Acquisition

Capture de la scène pour un réglage en Capture de la scène pour un réglage en

temps réeltemps réel

Capture des deux images Capture des deux images

Conversion des images en tables de pixelsConversion des images en tables de pixels

Enregistrement de l’image D.O.P.Enregistrement de l’image D.O.P.

Programme LabView : TraitementProgramme LabView : Traitement

Calcul du degré de polarisation (D.O.P.) :Calcul du degré de polarisation (D.O.P.) :

Valeur du contraste entre 0 et 1.Valeur du contraste entre 0 et 1.

Problème rencontré dans les faibles valeurs de pixel.Problème rencontré dans les faibles valeurs de pixel.

Amélioration du contraste :Amélioration du contraste :• Fonction puissanceFonction puissance

Y = X Y = X nn

• Fonction SinusFonction Sinus

Y = (SIN( X.(Y = (SIN( X.(ππ/2) + n ))/2) + n ))22

Visualisation du traitementVisualisation du traitement effectué sur l’image D.O.P. :effectué sur l’image D.O.P. :

Changement d’échelle des valeurs de pixel :Changement d’échelle des valeurs de pixel :

Valeurs entreValeurs entre 0 et 10 et 1

Valeurs entreValeurs entre 0 et 2550 et 255

Y = (X – XY = (X – Xminmin) . 255 / (X) . 255 / (Xmaxmax – X – Xminmin))

Y = 255.XY = 255.X

Affichage de l’image finale :Affichage de l’image finale :

• Les valeurs des pixels sont arrondiesLes valeurs des pixels sont arrondies• Affichage de l’image résultante de la table de pixelAffichage de l’image résultante de la table de pixel

Image finale : sur 8 bits, XImage finale : sur 8 bits, Xminmin = 0, X = 0, Xmaxmax = 255 = 255

Partie traitement complète :Partie traitement complète :

Résultats et interprétationsRésultats et interprétations

Détection de panneaux avec source polariséeDétection de panneaux avec source polarisée

Détection des panneaux sans source polarisée :Détection des panneaux sans source polarisée :

Détection de l’eau sur la chaussée :Détection de l’eau sur la chaussée :

AméliorationsAméliorations

Cellule PockelsCellule Pockels

Lame séparatriceLame séparatrice

Caméras en parallèlesCaméras en parallèles

But : capter deux imagesBut : capter deux imagessimultanémentsimultanément

Axes de recherches :Axes de recherches :

Formule du D.O.P. amélioréeFormule du D.O.P. améliorée

Problème : direction de polarisation inconnue du Problème : direction de polarisation inconnue du faisceau incidentfaisceau incident

0°

90°

0°

90°

II11

II22

II11=0=0

II22=I=Imaxmax

II11 = I = I22

D.O.P.= 1 D.O.P.= 0

D.O.P. maximal en fonction de l’angle de polarisationD.O.P. maximal en fonction de l’angle de polarisation de la lumière incidente :de la lumière incidente :

).(255

)²(

).(255

)² I- I (...

13545

13545

900

090

II

II

IIPOD

Nouvelle formuleNouvelle formule :

Acquisition de 4 images (0°, 45°, 90° et 135°)Acquisition de 4 images (0°, 45°, 90° et 135°)

Résultats de la nouvelle formule :Résultats de la nouvelle formule :

ConclusionConclusion

Bons résultats :Bons résultats : Détection de panneaux avec source polariséeDétection de panneaux avec source polarisée Détection d’eau sur la chausséeDétection d’eau sur la chaussée

Mauvais résultats :Mauvais résultats : Détection de panneaux sans source polariséeDétection de panneaux sans source polarisée

Etude de faisabilité utilisée par le LCPCEtude de faisabilité utilisée par le LCPC

Esprit d ’équipeEsprit d ’équipe Poursuite d’étude dans le domaine de la visionPoursuite d’étude dans le domaine de la vision