FR2762085A1 - Procede pour determiner la position d'un capteur par rapport a une bande longitudinale, capteur pour mettre en oeuvre ledit procede et application - Google Patents
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Abstract
- La présente invention concerne un procédé et un capteur (1) pour déterminer la position de ce dernier par rapport à une bande longitudinale (2) .- Selon l'invention, ledit capteur (1) comporte : . un générateur d'images (4) susceptible de former une image (I) de ladite bande longitudinale (2) ; et . une unité de traitement d'image (6) , déterminant ladite position, à partir d'une image (I) réalisée par le générateur d'images (4) et comportant des moyens (10) pour réaliser un traitement de dérivation d'une image, des moyens (12) de corrélation, des moyens (14) pour déterminer l'axe (AL) de la bande longitudinale (2) , et des moyens (16) pour déterminer ladite position du capteur (1) .
Description
La présente invention concerne un procédé pour déterminer la position d'un capteur comportant un générateur d'images par rapport à une bande longitudinale, et un capteur pour la mise en oeuvre dudit procédé, ainsi qu'une application dudit capteur.
Bien que non exclusivement, un tel capteur peut être appli qué plus particulièrement à un dispositif pour ajuster la position transversale d'engins mobiles, par exemple des engins utilisés sur les chantiers de travaux publics et destinés à la réalisation d'ouvrages.
Par la demande de brevet français nO 95 13461, intitulée "procédé et dispositif pour ajuster la position transversale d'un engin mobile" et déposée le 14 novembre 1995 par la demanderesse, on connaît un tel dispositif destiné à ajuster la position transversale d'au moins une partie d'un engin mobile et comportant notamment - un système de mesure susceptible d'effectuer des mesures
permettant de déterminer les coordonnées de points de
mesure dudit terrain - au moins un capteur susceptible de déterminer la position
transversale effective de ladite partie de l'engin - des moyens de positionnement susceptibles d'effectuer le
positionnement transversal de ladite partie de l'engin
et - un calculateur relié audit système de mesure, audit
capteur et auxdits moyens de positionnement et susceptible
notamment
. de déterminer la position transversale théorique de
ladite partie de l'engin ; et
. de commander les moyens de positionnement de manière à
faire correspondre la position transversale effective de
ladite partie de l'engin avec la position transversale
théorique, au cours du déplacement de l'engin.
permettant de déterminer les coordonnées de points de
mesure dudit terrain - au moins un capteur susceptible de déterminer la position
transversale effective de ladite partie de l'engin - des moyens de positionnement susceptibles d'effectuer le
positionnement transversal de ladite partie de l'engin
et - un calculateur relié audit système de mesure, audit
capteur et auxdits moyens de positionnement et susceptible
notamment
. de déterminer la position transversale théorique de
ladite partie de l'engin ; et
. de commander les moyens de positionnement de manière à
faire correspondre la position transversale effective de
ladite partie de l'engin avec la position transversale
théorique, au cours du déplacement de l'engin.
Dans ce cas, ladite position transversale effective est déterminée à partir de l'image d'une bande longitudinale disposée sur le terrain, image que l'on forme au moyen dudit capteur.
Aussi, pour obtenir un fonctionnement satisfaisant du dispositif précité, il est nécessaire de pouvoir déterminer facilement et surtout précisément ladite position transversale, à partir d'une image formée, et ceci même si l'image n'est pas particulièrement nette, par exemple lorsqu'elle est formée par mauvais temps.
La présente invention concerne un procédé permettant de déterminer, de façon rapide, précise et peu coûteuse, la position d'un capteur comportant un générateur d'images par rapport à une bande longitudinale, et ceci même par mauvais temps.
A cet effet, selon l'invention, ledit procédé est remarquable en ce que
A/ on forme une image initiale d'au moins une partie de
ladite bande longitudinale au moyen dudit générateur
d'images, ladite bande longitudinale présentant au moins
un motif caractéristique qui est reproduit périodiquement
le long de l'axe de ladite bande longitudinale et symé
triquement par rapport audit axe
B/ à partir de ladite image initiale, on réalise un traite
ment d'image comprenant au moins une première corréla
tion
C/ on détermine, au moins à partir des résultats de ladite
première corrélation, la position de l'axe de ladite
bande longitudinale dans un référentiel de référence de l'image
D/ on mesure, en une pluralité de points le long de l'axe
ainsi déterminé, la distance entre ledit motif caracte
ristique reproduit périodiquement et ledit axe ; et
E/ on détermine, à partir desdites mesures de distance, la
position dudit capteur par rapport à ladite bande longi
tudinale.
A/ on forme une image initiale d'au moins une partie de
ladite bande longitudinale au moyen dudit générateur
d'images, ladite bande longitudinale présentant au moins
un motif caractéristique qui est reproduit périodiquement
le long de l'axe de ladite bande longitudinale et symé
triquement par rapport audit axe
B/ à partir de ladite image initiale, on réalise un traite
ment d'image comprenant au moins une première corréla
tion
C/ on détermine, au moins à partir des résultats de ladite
première corrélation, la position de l'axe de ladite
bande longitudinale dans un référentiel de référence de l'image
D/ on mesure, en une pluralité de points le long de l'axe
ainsi déterminé, la distance entre ledit motif caracte
ristique reproduit périodiquement et ledit axe ; et
E/ on détermine, à partir desdites mesures de distance, la
position dudit capteur par rapport à ladite bande longi
tudinale.
Ainsi, grâce à l'invention, on peut déterminer la position dudit capteur - de façon simple et rapide, en mettant en oeuvre les étapes
précitées du procédé conforme à l'invention - de façon peu coûteuse, puisque la mise en oeuvre du
procédé ne nécessite qu'un appareillage réduit, comme on
le verra ci-dessous ; et - de façon précise, notamment en raison du traitement
d'image avantageux réalisé dans l'étape B/ précitée, et
ceci même à partir d'images présentant une qualité ré
duite, surtout pour le second mode de réalisation précisé
ci-dessous.
précitées du procédé conforme à l'invention - de façon peu coûteuse, puisque la mise en oeuvre du
procédé ne nécessite qu'un appareillage réduit, comme on
le verra ci-dessous ; et - de façon précise, notamment en raison du traitement
d'image avantageux réalisé dans l'étape B/ précitée, et
ceci même à partir d'images présentant une qualité ré
duite, surtout pour le second mode de réalisation précisé
ci-dessous.
Dans un premier mode de réalisation simplifié, présentant une mise en oeuvre très rapide, de façon avantageuse à ladite étape B/, on réalise, comme première corrélation, une corrélation bidimensionnelle entre ladite image initiale et un masque de corrélation qui comprend ledit motif caractéristique reproduit périodiquement.
En outre, dans un second mode de réalisation préféré, avantageusement à l'étape B/
B1/ on réalise un traitement de dérivation de ladite image
initiale de manière à obtenir une image gradient qui met
en évidence les contours des motifs de ladite image
initiale
B2/ on effectue une première corrélation sur ladite image
gradient de manière à mettre en évidence les parties de
ladite image gradient qui présentent des motifs corres
pondant audit motif caractéristique.
B1/ on réalise un traitement de dérivation de ladite image
initiale de manière à obtenir une image gradient qui met
en évidence les contours des motifs de ladite image
initiale
B2/ on effectue une première corrélation sur ladite image
gradient de manière à mettre en évidence les parties de
ladite image gradient qui présentent des motifs corres
pondant audit motif caractéristique.
Dans ce second mode de réalisation, pour augmenter davantage encore la précision dudit procédé, on réalise de façon avantageuse, entre les étapes B2/ et C/, les opérations suivantes a) on effectue une seconde corrélation sur ladite image
initiale de manière à mettre en évidence les parties de
ladite image initiale qui présentent des motifs corres
pondant audit motif caractéristique ; et b) on réalise un traitement de mise en commun des résultats
obtenus par lesdites première et seconde corrélations, de
préférence le produit ou la somme desdits résultats, la
position de l'axe de la bande longitudinale étant déter
minee à l'étape C/ à partir des résultats dudit traite
ment de mise en commun de résultats.
initiale de manière à mettre en évidence les parties de
ladite image initiale qui présentent des motifs corres
pondant audit motif caractéristique ; et b) on réalise un traitement de mise en commun des résultats
obtenus par lesdites première et seconde corrélations, de
préférence le produit ou la somme desdits résultats, la
position de l'axe de la bande longitudinale étant déter
minee à l'étape C/ à partir des résultats dudit traite
ment de mise en commun de résultats.
De façon avantageuse, à l'étape Bail, le traitement de dérivation consiste à appliquer à chaque pixel de l'image initiale, orthogonalement à l'axe supposé de la bande longitudinale, la fonction Hl(z) = 1-z 2, z 2 correspondant à un retard de deux points d'échantillonnage.
En outre, selon l'invention, lesdites première et seconde corrélations sont mises en oeuvre successivement sur chaque ligne de l'image traitée, de la manière précisée ci-dessous.
En premier lieu, pour une ligne quelconque, la mise en oeuvre de ladite première corrélation consiste à appliquer successivement, à chaque pixel xj de ladite ligne, la fonction suivante
dans laquelle - xi représente un pixel de ladite ligne - yi représente un point d'une ligne de référence de corré
lation qui comprend les niveaux de gris supposés de
l'image de la bande longitudinale et au moins certains
niveaux de gris supposés de l'image du fond ; et -areprésente la demi-largeur de la référence de corréla
tion.
dans laquelle - xi représente un pixel de ladite ligne - yi représente un point d'une ligne de référence de corré
lation qui comprend les niveaux de gris supposés de
l'image de la bande longitudinale et au moins certains
niveaux de gris supposés de l'image du fond ; et -areprésente la demi-largeur de la référence de corréla
tion.
En second lieu, pour une ligne quelconque, la mise en oeuvre de ladite seconde corrélation consiste à appliquer successivement, à chaque pixel xk de ladite ligne, la fonction suivante
dans laquelle - xl représente un pixel de ladite ligne - yl représente un point d'une ligne de référence de corré
lation qui comprend les niveaux de gris supposés de
l'image de la bande longitudinale et au moins certains
niveaux de gris supposés de l'image du fond ; et - b représente la demi-largeur de la référence de corréla
tion.
dans laquelle - xl représente un pixel de ladite ligne - yl représente un point d'une ligne de référence de corré
lation qui comprend les niveaux de gris supposés de
l'image de la bande longitudinale et au moins certains
niveaux de gris supposés de l'image du fond ; et - b représente la demi-largeur de la référence de corréla
tion.
De façon avantageuse, à l'étape C/ a) on définit, dans ledit référentiel de référence de
l'image, une pluralité de droites b) pour chacune des droites ainsi definies, on effectue la
somme des niveaux de gris des pixels de ladite droite c) on compare entre elles les sommes ainsi obtenues ; et d) on considère que la droite présentant la somme la plus
élevée correspond à l'axe de ladite bande longitudinale.
l'image, une pluralité de droites b) pour chacune des droites ainsi definies, on effectue la
somme des niveaux de gris des pixels de ladite droite c) on compare entre elles les sommes ainsi obtenues ; et d) on considère que la droite présentant la somme la plus
élevée correspond à l'axe de ladite bande longitudinale.
En variante, pour pondérer les importances respectives du nombre de pixels et des niveaux de gris de ces derniers, on peut effectuer à l'étape b) précitée, au lieu de la somme des niveaux de gris des pixels, la somme des logarithmes des niveaux de gris des pixels.
Par ailleurs, à l'étape E/, on réalise de façon avantageuse un traitement par transformée de Fourier, ladite transformée de Fourier définissant, d'une part, une période qui permet de déterminer la distance entre le capteur et un plan de référence contenant la bande longitudinale et, d'autre part, une phase qui permet de déterminer la position, dans ledit plan de référence, de la projection de la position dudit capteur sur ledit plan de référence.
Toutefois, dans un autre mode de réalisation, on peut également réaliser à ladite étape E/ - soit un traitement utilisant un calcul des moindres carrés - soit un traitement de corrélation.
Par ailleurs, dans une première variante, ledit motif caractéristique correspond à des irrégularités de forme de la bande longitudinale, tandis que dans une seconde variante, il représente un motif visualisé sur ladite bande longitudinale.
La présente invention concerne également un capteur pour la mise en oeuvre du procédé précité.
Selon l'invention, ledit capteur est remarquable en ce qu'il comporte - ledit générateur d'images susceptible de former une image
de ladite bande longitudinale ; et - une unité de calcul et de traitement d'image susceptible
de déterminer la position du capteur par rapport à la
bande longitudinale, à partir d'une image réalisée par
ledit générateur d'images, ladite unité de calcul et de
traitement d'image comportant
. des moyens pour réaliser un traitement d'image compre
nant une première corrélation
. des moyens pour déterminer l'axe de la bande longitudi
nale ; et
. des moyens pour réaliser des mesures de distance sur
l'image et pour déterminer ladite position du capteur
et si nécessaire
. des moyens pour effectuer une seconde corrélation ; et
. des moyens pour réaliser un traitement de mise en commun
des résultats des première et seconde corrélations.
de ladite bande longitudinale ; et - une unité de calcul et de traitement d'image susceptible
de déterminer la position du capteur par rapport à la
bande longitudinale, à partir d'une image réalisée par
ledit générateur d'images, ladite unité de calcul et de
traitement d'image comportant
. des moyens pour réaliser un traitement d'image compre
nant une première corrélation
. des moyens pour déterminer l'axe de la bande longitudi
nale ; et
. des moyens pour réaliser des mesures de distance sur
l'image et pour déterminer ladite position du capteur
et si nécessaire
. des moyens pour effectuer une seconde corrélation ; et
. des moyens pour réaliser un traitement de mise en commun
des résultats des première et seconde corrélations.
En outre, dans un mode de réalisation particulièrement avantageux, le capteur conforme à l'invention comporte de plus une source lumineuse susceptible d'émettre un faisceau lumineux en direction de ladite bande longitudinale, et ledit générateur d'images est susceptible de réaliser une image de la bande longitudinale, à partir d'un faisceau lumineux émis par ladite source lumineuse et réfléchi par ladite bande longitudinale.
Par ailleurs, dans le cas où ledit capteur est mobile, par exemple en étant agence sur un engin mobile, de façon avantageuse, il détermine sa vitesse de déplacement par rapport à la bande longitudinale, à partir du calcul de la distance parcourue pendant une durée déterminée.
Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables.
La figure 1 illustre une application d'un capteur conforme à l'invention sur un engin mobile représenté partiellement.
La figure 2 montre schématiquement un capteur conforme à l'invention, comprenant une unité de calcul et de traitement d'image réalisée selon un premier mode de réalisation.
La figure 3 montre schématiquement une unité de calcul et de traitement d'image d'un capteur conforme à l'invention, réalisée selon un second mode de réalisation.
Le capteur 1 conforme à l'invention est susceptible de déterminer sa position par rapport à une bande longitudinale 2, c'est-à-dire sa hauteur, son déplacement latéral et son déplacement longitudinal, comme illustré de façon schématique sur la figure 1 respectivement par des directions OZ, OY et OX.
Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux précisé ci-dessous, ledit capteur 1 est monté sur un engin mobile 3, tel que représenté sur la figure 1.
Selon l'invention, ledit capteur 1 représenté schématiquement sur la figure 2 comporte - un générateur d'images 4 susceptible de former une image I
d'une partie de ladite bande longitudinale 2, tel qu'il
lustré par un faisceau de réception 5 ; et - une unité de calcul et de traitement d'image, représentée
respectivement dans deux modes de réalisation différents 6
et 7 sur les figures 2 et 3 et susceptible de déterminer
la position dudit capteur 1 par rapport à la bande longi
tudinale 2, à partir d'une image I réalisée par ledit
générateur d'images 4.
d'une partie de ladite bande longitudinale 2, tel qu'il
lustré par un faisceau de réception 5 ; et - une unité de calcul et de traitement d'image, représentée
respectivement dans deux modes de réalisation différents 6
et 7 sur les figures 2 et 3 et susceptible de déterminer
la position dudit capteur 1 par rapport à la bande longi
tudinale 2, à partir d'une image I réalisée par ledit
générateur d'images 4.
Selon l'invention, la bande longitudinale 2 est une bande diffusante et/ou réfléchissante, disposée par exemple sur le sol, comme dans l'exemple représenté sur la figure 1 et comportant au moins un motif caractéristique M1, M2 qui est reproduit périodiquement le long de l'axe AL de ladite bande longitudinale 2 et symétriquement par rapport audit axe AL.
-Le motif caractéristique M1 représenté sur la figure 1 présente une forme triangulaire et le motif caractéristique
M2 représenté sur la figure 2, une forme rectangulaire. Bien entendu, d'autres formes sont possibles pour ledit motif caractéristique dans le cadre de la présente invention.
M2 représenté sur la figure 2, une forme rectangulaire. Bien entendu, d'autres formes sont possibles pour ledit motif caractéristique dans le cadre de la présente invention.
En outre, on notera que ledit motif caractéristique représente un motif visualisé, par exemple par encrage, sur la bande longitudinale 2, comme dans l'exemple des figures 1 et 2. Toutefois, ledit motif caractéristique peut également correspondre à des irrégularités de forme de la bande longitudinale 2, obtenues par exemple au moyen de découpes appropriées non représentées.
Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux, le capteur 1 comporte une source lumineuse 8, par exemple une source laser, destinée à illuminer la bande longitudinale 2, comme illustré par un faisceau lumineux 9, le générateur d'images 4 formant une image I à partir d'un faisceau 5 qui correspond à la réflexion dudit faisceau lumineux 9 sur la bande longitudinale 2.
Selon l'invention, l'unité 6 comporte, comme représenté sur la figure 2 - des moyens 10, reliés par une liaison 11 au générateur
d'images 4 et destinés à réaliser un traitement de dériva
tion précisé ci-dessous de l'image I formée par le généra
teur d'images 4 de manière à obtenir une image gradient
non représentée, qui met en évidence les contours des
motifs représentés sur ladite image i - des moyens 12, reliés par une liaison 13 auxdits moyens 10
et destinés à effectuer une première corrélation précisée
ci-dessous sur ladite image gradient de manière à mettre
en évidence les parties de ladite image gradient qui
presentent des motifs correspondant audit motif caracté
ristique Ml ou M2 reproduit périodiquement - des moyens 14, reliés par une liaison 15 auxdits moyens 12
et destinés à déterminer, de la manière précisée ci
dessous, au moins à partir des résultats de ladite pre
mière corrélation, la position de l'axe AL de ladite bande
longitudinale 2 dans un référentiel de référence non
représenté de l'image ; et - des moyens 16 reliés par une liaison 17 auxdits moyens 14
et destinés
. d'une part, à mesurer en une pluralité de points le long
de l'axe AL ainsi déterminé, la distance entre ledit
motif caractéristique M1 ou M2 reproduit périodiquement
et ledit axe AL ; et
. d'autre part, à déterminer à partir desdites mesures de
distance, la position dudit capteur 1 par rapport à
ladite bande longitudinale 2.
d'images 4 et destinés à réaliser un traitement de dériva
tion précisé ci-dessous de l'image I formée par le généra
teur d'images 4 de manière à obtenir une image gradient
non représentée, qui met en évidence les contours des
motifs représentés sur ladite image i - des moyens 12, reliés par une liaison 13 auxdits moyens 10
et destinés à effectuer une première corrélation précisée
ci-dessous sur ladite image gradient de manière à mettre
en évidence les parties de ladite image gradient qui
presentent des motifs correspondant audit motif caracté
ristique Ml ou M2 reproduit périodiquement - des moyens 14, reliés par une liaison 15 auxdits moyens 12
et destinés à déterminer, de la manière précisée ci
dessous, au moins à partir des résultats de ladite pre
mière corrélation, la position de l'axe AL de ladite bande
longitudinale 2 dans un référentiel de référence non
représenté de l'image ; et - des moyens 16 reliés par une liaison 17 auxdits moyens 14
et destinés
. d'une part, à mesurer en une pluralité de points le long
de l'axe AL ainsi déterminé, la distance entre ledit
motif caractéristique M1 ou M2 reproduit périodiquement
et ledit axe AL ; et
. d'autre part, à déterminer à partir desdites mesures de
distance, la position dudit capteur 1 par rapport à
ladite bande longitudinale 2.
Lesdits moyens 16 sont susceptibles de transmettre les résultats obtenus, par l'intermédiaire d'une liaison 18, à un dispositif utilisateur non représenté.
Selon l'invention, le traitement de dérivation réalisé par les moyens 10 consiste à appliquer à chaque pixel de l'image
I, orthogonalement à l'axe supposé AL de la bande -2 -2 longitudinale 2, la fonction Hl(z)=l-z , z 2 correspondant à un retard de deux points d'échantillonnage.
I, orthogonalement à l'axe supposé AL de la bande -2 -2 longitudinale 2, la fonction Hl(z)=l-z , z 2 correspondant à un retard de deux points d'échantillonnage.
Plus précisément - lorsque l'axe AL est vertical, ladite fonction est appli
quée dans le sens des lignes de pixels de l'image I ; et - lorsque l'axe AL est horizontal, ladite fonction est
appliquée dans le sens des colonnes de pixels de l'image
I.
quée dans le sens des lignes de pixels de l'image I ; et - lorsque l'axe AL est horizontal, ladite fonction est
appliquée dans le sens des colonnes de pixels de l'image
I.
En outre, la première corrélation réalisée par les moyens 12 est mise en oeuvre sur chaque ligne de l'image gradient formée par les moyens 10. Selon l'invention, pour une ligne quelconque de ladite image gradient, la mise en oeuvre de ladite première corrélation consiste à appliquer successivement, à chaque pixel xj de ladite ligne, la fonction suivante
dans laquelle - xi représente un pixel de ladite ligne - yi représente un point d'une ligne de référence de corré
lation qui comprend les niveaux de gris supposés de
l'image de la bande longitudinale 2 et au moins certains
niveaux de gris supposés de l'image du fond ; et - a représente la demi-largeur de la référence de corréla
tion.
dans laquelle - xi représente un pixel de ladite ligne - yi représente un point d'une ligne de référence de corré
lation qui comprend les niveaux de gris supposés de
l'image de la bande longitudinale 2 et au moins certains
niveaux de gris supposés de l'image du fond ; et - a représente la demi-largeur de la référence de corréla
tion.
Si la bande longitudinale 2 présente une largeur variable, on utilise des références de corrélation adaptées respectivement à chacune des largeurs possibles et on choisit le résultat qui fournit le coefficient de corrélation le plus approprié.
Par ailleurs, les moyens 14 déterminent les pixels alignés, présentant les niveaux de gris les plus élevés et représentant l'axe AL de la bande longitudinale 2. A cet effet, ils mettent en oeuvre un traitement dérivé de la fonction de
Hough.
Hough.
Plus précisément, lesdits moyens 14 réalisent successivement les opérations suivantes a) ils définissent, dans ledit référentiel de référence de
l'image, la position d'une pluralité de droites non représentées b) pour chacune des droites ainsi définies, ils effectuent
la somme des niveaux de gris des pixels de ladite droi
te c) ils comparent entre elles les sommes ainsi obtenues ; et d) ils considèrent que la droite présentant la somme la plus
élevée correspond à l'axe AL de ladite bande longitudi
nale 2.
l'image, la position d'une pluralité de droites non représentées b) pour chacune des droites ainsi définies, ils effectuent
la somme des niveaux de gris des pixels de ladite droi
te c) ils comparent entre elles les sommes ainsi obtenues ; et d) ils considèrent que la droite présentant la somme la plus
élevée correspond à l'axe AL de ladite bande longitudi
nale 2.
Par consequent, on obtient la position et l'orientation de la bande longitudinale 2 dans l'image.
Dans une variante, pour pondérer les importances respectives du nombre de pixels et de la valeur des niveaux de gris, on peut, à l'étape b) précitée, au lieu d'effectuer la somme des niveaux de gris des pixels, effectuer la somme des logarithmes des niveaux de gris des pixels.
Ceci permet de donner plus d'importance à un nombre élevé de pixels alignés de niveaux de gris moyens, qu'à un nombre réduit de pixels alignés de niveaux de gris élevés.
Dans un mode de réalisation particulier, on peut comparer ladite somme à un seuil prédéfini et ne la retenir que si elle est supérieure audit seuil.
Par ailleurs, les moyens 16 réalisent un traitement par transformée de Fourier, ladite transformée de Fourier définissant, d'une part, une période qui permet de déterminer la distance entre le capteur 1 et un plan de référence non représenté contenant la bande longitudinale 2 et, d'autre part, une phase qui permet de déterminer la position, dans ledit plan de référence, de la projection de la position dudit capteur 1 sur ledit plan de référence.
Dans l'exemple représenté sur la figure 1, ledit plan de référence correspond au plan (horizontal) du sol, puisque la bande longitudinale 2 est posée sur le sol, et ladite distance correspond à la hauteur du capteur 1 (par rapport audit sol).
Toutefois, dans un autre mode de réalisation, pour obtenir le même résultat dans la recherche de périodicité, lesdits moyens 16 peuvent également réaliser - un traitement utilisant un calcul des moindres carrés ; ou - un traitement de corrélation.
On notera que selon l'invention, on peut de plus déterminer la distance entre la projection non représentée du capteur 1 sur la bande longitudinale 2 et un point de référence également non représenté de ladite bande longitudinale 2, le long de cette dernière, en particulier pour déterminer la distance parcourue par ledit engin mobile 3 à partir dudit point de référence.
A cet effet, il est nécessaire de connaître - la longueur du motif caractéristique M1 ou M2 reproduit périodiquement - le nombre de motifs caractéristiques entiers M1 ou M2
reproduits entre ladite projection et ledit point de
référence ; et - les distances de ladite projection et dudit point respec
tivement par rapport au motif caractéristique Ml ou M2
entier le plus proche.
reproduits entre ladite projection et ledit point de
référence ; et - les distances de ladite projection et dudit point respec
tivement par rapport au motif caractéristique Ml ou M2
entier le plus proche.
De plus, on peut agencer, dans un mode de réalisation particulier non représenté, des repères caractéristiques sur la bande longitudinale 2, ce qui permet de faciliter la mesure de distance et/ou son recalage. A titre d'exemple, on peut insérer à cet effet, tous les mètres, une irrégularité dans le motif périodique (par exemple un motif plus large que les autres) pour éviter les erreurs de comptage et pour que le capteur puisse se recaler.
On notera que dans un mode de réalisation avantageux, ledit capteur 1 peut également être formé de manière à mesurer la vitesse de déplacement de l'engin mobile 3 par rapport à ladite bande longitudinale 2. Pour ce faire, il suffit de diviser la distance parcourue déterminée par la durée de déplacement correspondante.
Ainsi, grâce à l'invention, on obtient un capteur 1 particulièrement performant et de plus peu coûteux en raison notamment du nombre réduit de constituants.
Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux du capteur 1, l'unité de calcul et de traitement d'image 7 comporte, en plus des moyens 10, 12, 14 et 16 précités - des moyens 19 reliés à une branche 11B de la liaison 11
dédoublée dans cet exemple (l'autre branche llA étant
reliée aux moyens 10) et susceptibles d'effectuer une
seconde corrélation sur l'image I de manière à mettre en
évidence les parties de ladite image I qui présentent des
motifs correspondant audit motif caractéristique M1, M2
reproduit périodiquement ; et - des moyens 20 reliés auxdits moyens 12 et 19 respective
ment par l'intermédiaire de liaisons 21 et 22 et suscepti
bles de réaliser un traitement de mise en commun des
résultats obtenus par lesdites première et seconde corré
lations.
dédoublée dans cet exemple (l'autre branche llA étant
reliée aux moyens 10) et susceptibles d'effectuer une
seconde corrélation sur l'image I de manière à mettre en
évidence les parties de ladite image I qui présentent des
motifs correspondant audit motif caractéristique M1, M2
reproduit périodiquement ; et - des moyens 20 reliés auxdits moyens 12 et 19 respective
ment par l'intermédiaire de liaisons 21 et 22 et suscepti
bles de réaliser un traitement de mise en commun des
résultats obtenus par lesdites première et seconde corré
lations.
Dans ce cas, les moyens 14 déterminent la position de l'axe
AL de la bande longitudinale 2 dans l'image, à partir des résultats dudit traitement de mise en commun de résultats, transmis auxdits moyens 14 par l'intermédiaire d'une liaison 23.
AL de la bande longitudinale 2 dans l'image, à partir des résultats dudit traitement de mise en commun de résultats, transmis auxdits moyens 14 par l'intermédiaire d'une liaison 23.
Selon l'invention, lesdits moyens 19 réalisent ladite seconde corrélation successivement sur chaque ligne de l'image I, en appliquant pour une ligne quelconque successivement à chaque pixel xk de ladite ligne, la fonction suivante
dans laquelle - xl représente un pixel de ladite ligne - yl représente un point d'une ligne de référence de corré
lation qui comprend les niveaux de gris supposés de
l'image de la bande longitudinale 2 et au moins certains
niveaux de gris supposés de l'image du fond ; et - b représente la demi-largeur de la référence de corréla
tion.
dans laquelle - xl représente un pixel de ladite ligne - yl représente un point d'une ligne de référence de corré
lation qui comprend les niveaux de gris supposés de
l'image de la bande longitudinale 2 et au moins certains
niveaux de gris supposés de l'image du fond ; et - b représente la demi-largeur de la référence de corréla
tion.
En outre, comme traitement de mise en commun de résultats, les moyens 20 effectuent pour chaque pixel considéré, soit le produit, soit la somme (en fonction du mode de réalisation choisi) des résultats obtenus par lesdites première et seconde corrélations.
On notera que les différents traitements précités peuvent être accéléres en temps réel, en tenant compte des mesures antérieures de manière à n'effectuer lesdits traitements que dans la zone probable de présence de la bande longitudinale 2 dans l'image I.
Par ailleurs, dans un mode de réalisation simplifié présentant une mise en oeuvre extrêmement rapide, on peut réaliser, au lieu dudit traitement de dérivation, desdites première et seconde corrélations et dudit traitement de mise en commun, simplement une corrélation bidimensionnelle entre ladite image initiale et un masque de corrélation non représenté qui comprend ledit motif caractéristique M1 ou M2 reproduit périodiquement.
Selon l'invention, la source lumineuse 8 peut être par exemple une diode laser pulsée ou un flash, déclenché en synchronisme avec l'acquisition d'image. Toutefois, dans ce cas, il peut apparaître, en raison du déplacement, un flou dans l'image I. Pour remédier à cet inconvénient, on peut, dans le cas d'une diode laser, prévoir un filtre interférentiel qui ne laisse passer que la longueur d'onde de la diode laser de manière à s'affranchir des perturbations engendrées par des jeux d'ombre et de lumière dus à l'environnement (soleil, ...).
De plus, dans le cas où la bande longitudinale 2 est rétroréfléchissante, on peut extraire une information plus contrastée en faisant une différence entre deux images successives, l'une prise avec éclairage par le flash ou la diode laser, l'autre prise sans éclairage. Alors, uniquement la bande longitudinale rétroréfléchissante apparaît dans l'image résultant de ce traitement.
On notera que le capteur 1 conforme à l'invention s'applique particulièrement bien à un dispositif pour ajuster la position transversale d'au moins une partie d'un engin mobile, tel que l'engin 3 représenté partiellement sur la figure 1, par exemple un engin de travaux publics, destiné à réaliser un ouvrage sur un terrain et se déplaçant à cet effet sur ledit terrain suivant une trajectoire déterminée.
De façon connue, un tel dispositif comporte - un système de mesure non représenté et susceptible d'ef
fectuer des mesures permettant de déterminer les coordon
nées de points de mesure dudit terrain - le capteur 1 conforme à l'invention et susceptible de
déterminer la position transversale effective de ladite
partie de l'engin 3 - des moyens de positionnement non représentés et suscepti
bles d'effectuer le positionnement transversal de ladite
partie de l'engin 3 ; et - un calculateur non représenté et susceptible notamment
. de déterminer la position transversale théorique de
ladite partie de l'engin 3 ; et
. de commander les moyens de positionnement de manière à
faire correspondre la position transversale effective de
ladite partie de l'engin 3 avec la position transversale
théorique, au cours du déplacement de l'engin 3.
fectuer des mesures permettant de déterminer les coordon
nées de points de mesure dudit terrain - le capteur 1 conforme à l'invention et susceptible de
déterminer la position transversale effective de ladite
partie de l'engin 3 - des moyens de positionnement non représentés et suscepti
bles d'effectuer le positionnement transversal de ladite
partie de l'engin 3 ; et - un calculateur non représenté et susceptible notamment
. de déterminer la position transversale théorique de
ladite partie de l'engin 3 ; et
. de commander les moyens de positionnement de manière à
faire correspondre la position transversale effective de
ladite partie de l'engin 3 avec la position transversale
théorique, au cours du déplacement de l'engin 3.
Selon l'invention, on peut utiliser une succession de règles non représentées sur lesquelles on colle la bande longitudinale. Dans ce cas, le capteur 1 peut comporter deux générateurs d'images non représentés et guider l'engin 3, en connaissant les positions desdites règles, selon le trajet requis dont il comporte les coordonnées en mémoire.
Claims (21)
1. Procédé pour déterminer la position d'un capteur (1) comportant un générateur d'images (4), par rapport à une bande longitudinale (2), caractérisé en ce que
A/ on forme une image initiale (I) d'au moins une partie de
ladite bande longitudinale (2) au moyen dudit générateur
d'images (4), ladite bande longitudinale (2) présentant
au moins un motif caractéristique (M1, M2) qui est
reproduit périodiquement le long de l'axe (AL) de ladite
bande longitudinale (2) et symétriquement par rapport
audit axe (AL) ;
B/ à partir de ladite image initiale (I), on réalise un
traitement d'image comprenant au moins une première
corrélation
C/ on détermine, au moins à partir des résultats de ladite
première corrélation, la position de l'axe (AL) de ladite
bande longitudinale (2) dans un référentiel de référence
de l'image
D/ on mesure, en une pluralité de points le long de l'axe
(AL) ainsi déterminé, la distance entre ledit motif
caractéristique reproduit périodiquement (M1, M2) et
ledit axe (AL) ; et
E/ on détermine, à partir desdites mesures de distance, la
position dudit capteur (1) par rapport à ladite bande
longitudinale (2).
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'à l'étape B/, on réalise, comme pre mière corrélation, une corrélation bidimensionnelle entre ladite image initiale (I) et un masque de corrélation qui comprend ledit motif caractéristique (M1, M2) reproduit périodiquement.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'à l'étape B/
B1/ on réalise un traitement de dérivation de ladite image
initiale (I) de manière à obtenir une image gradient qui
met en évidence les contours des motifs de ladite image
initiale (I) ;
B2/ on effectue ladite première corrélation sur ladite image
gradient de manière à mettre en évidence les parties de
ladite image gradient qui présentent des motifs corres
pondant audit motif caractéristique (M1, M2).
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'entre les étapes B2/ et C/, on réalise les opérations suivantes a) on effectue une seconde corrélation sur ladite image
initiale (I) de manière à mettre en évidence les parties
de ladite image initiale (I) qui présentent des motifs
correspondant audit motif caractéristique (M1, M2) ; et b) on réalise un traitement de mise en commun des résultats
obtenus par lesdites première et seconde corrélations, la
position de l'axe (AL) de la bande longitudinale (2)
étant déterminée à l'étape C/ à partir des résultats
dudit traitement de mise en commun de résultats.
5. Procédé selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce qu'à l'étape B1/, le traitement de dérivation consiste à appliquer à chaque pixel de l'image initiale
(I), orthogonalement à l'axe supposé (AL) de la bande longitudinale (2), la fonction Hl(z) = 1-z 2, -2 correspondant à un retard de deux points d'échantillonnage.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, l'image gradient étant formée par une trame de pixels, caractérisée en ce qu'à l'étape B2/, ladite première corrélation est mise en oeuvre successivement sur chaque ligne de ladite trame et en ce que, pour une ligne quelconque, la mise en oeuvre de ladite première corrélation consiste à appliquer successivement, à chaque pixel xj de ladite ligne, la fonction suivante
dans laquelle - xi représente un pixel de ladite ligne - yi représente un point d'une ligne de référence de corre
lation qui comprend les niveaux de gris supposés de
l'image de la bande longitudinale (2) et au moins certains
niveaux de gris supposés de l'image du fond ; et - a représente la demi-largeur de la référence de corréla
tion.
7. Procédé selon la revendication 4, l'image initiale (I) étant formée par une trame de pixels, caractérisé en ce que ladite seconde corrélation est mise en oeuvre successivement sur chaque ligne de ladite trame et en ce que, pour une ligne quelconque, la mise en oeuvre de ladite seconde corrélation consiste à appliquer successivement, à chaque pixel xk de ladite ligne, la fonction suivante
dans laquelle - xl représente un pixel de ladite ligne - yl représente un point d'une ligne de référence de corré
lation qui comprend les niveaux de gris supposés de
l'image de la bande longitudinale (2) et au moins certains
niveaux de gris supposés de l'image du fond ; et - b représente la demi-largeur de la référence de corréla
tion.
8. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que, pour l'opération b), comme traitement de mise en commun de résultats, on effectue pour chaque pixel considéré, le produit des résultats obtenus par lesdites première et seconde corrélations.
9. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que, pour l'opération b), comme traitement de mise en commun de résultats, on effectue pour chaque pixel considéré, la somme des résultats obtenus par lesdites première et seconde corrélations.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'à l'étape C/ a) on définit, dans ledit référentiel de référence de
l'image, une pluralité de droites b) pour chacune des droites ainsi définies, on effectue la
somme des niveaux de gris des pixels de ladite droite c) on compare entre elles les sommes ainsi obtenues ; et d) on considère que la droite présentant la somme la plus
élevée correspond à l'axe (AL) de ladite bande longitudi
nale (2).
11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'à l'étape b), on effectue la somme des logarithmes des niveaux de gris des pixels.
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'à l'étape El, on réalise un traitement par transformée de Fourier, ladite transformée de Fourier définissant, d'une part, une période qui permet de déterminer la distance entre le capteur (1) et un plan de référence contenant la bande longitudinale (2) et, d'autre part, une phase qui permet de déterminer la position, dans ledit plan de référence, de la projection de la position dudit capteur (1) sur ledit plan de référence.
13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'à l'étape E/, on réalise un traitement utilisant un calcul des moindres carrés.
14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'à l'étape E/, on réalise un traitement de corrélation.
15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que ledit motif caractéristique correspond à des irrégularités de forme de la bande longitudinale (2).
16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que ledit motif caractéristique (M1, M2) représente un motif visualisé sur la bande longitudinale (2).
17. Capteur pour la mise en oeuvre du procédé spécifié sous l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce qu'il comporte - ledit générateur d'images (4) susceptible de former une
image (I) de ladite bande longitudinale (2) ; et - une unité de calcul et de traitement d'image (6, 7)
susceptible de déterminer la position du capteur (1) par
rapport à la bande longitudinale (2), à partir d'une image
(I) réalisée par ledit générateur d'images (4), ladite
unité de calcul et de traitement d'image (6, 7) compor
tant
. des moyens (10, 12) pour réaliser un traitement d'image
comprenant une première corrélation
. des moyens (14) pour déterminer l'axe (AL) de la bande
longitudinale (2) ; et
. des moyens (16) pour réaliser des mesures de distance
sur l'image et pour déterminer ladite position du
capteur (1).
18. Capteur selon la revendication 17, plus particulièrement pour la mise en oeuvre du procédé spécifié sous la revendication 4, caractérisé en ce que ladite unité de calcul et de traitement d'image (7) comporte de plus - des moyens (19) pour effectuer une seconde corrélation
et - des moyens (20) pour réaliser un traitement de mise en
commun des résultats des première et seconde corrélations.
19. Capteur selon l'une des revendications 17 ou 18, caractérisé en ce qu'il comporte de plus une source lumineuse (8) susceptible d'émettre un faisceau lumineux (9) en direction de ladite bande longitudinale (2), et en ce que ledit générateur d'images (4) est susceptible de réaliser une image de la bande longitudinale (2), à partir d'un faisceau lumineux (9) émis par ladite source lumineuse (8) et réfléchi par ladite bande longitudinale (2).
20. Capteur selon l'une quelconque des revendications 17 à 19, ledit capteur étant mobile, caractérisé en ce que ledit capteur (1) détermine sa vitesse de déplacement par rapport à la bande longitudinale (2) à partir du calcul de la distance parcourue pendant une durée déterminée.
21. Dispositif pour ajuster la position transversale d'au moins une partie d'un engin mobile (3) destiné à réaliser un ouvrage sur un terrain et se déplaçant à cet effet sur ledit terrain suivant une trajectoire déterminée, ledit dispositif comportant - un système de mesure susceptible d'effectuer des mesures
permettant de déterminer les coordonnées de points de
mesure dudit terrain - au moins un capteur (1) susceptible de déterminer la
position transversale effective de ladite partie de
l'engin (3) - des moyens de positionnement susceptibles d'effectuer le
positionnement transversal de ladite partie de l'engin
(3) ; et - un calculateur relié audit système de mesure, audit
capteur (1) et auxdits moyens de positionnement et suscep
tible notamment
. de déterminer la position transversale théorique de
ladite partie de l'engin (3) ; et
. de commander les moyens de positionnement de manière à
faire correspondre la position transversale effective de
ladite partie de l'engin (3) avec la position transver
sale théorique, au cours du déplacement de l'engin (3), caractérisé en ce que ledit capteur correspond au capteur
(1) spécifié sous l'une quelconque des revendications 17 à 20.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9704332A FR2762085B1 (fr) | 1997-04-09 | 1997-04-09 | Procede pour determiner la position d'un capteur par rapport a une bande longitudinale, capteur pour mettre en oeuvre ledit procede et application |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9704332A FR2762085B1 (fr) | 1997-04-09 | 1997-04-09 | Procede pour determiner la position d'un capteur par rapport a une bande longitudinale, capteur pour mettre en oeuvre ledit procede et application |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2762085A1 true FR2762085A1 (fr) | 1998-10-16 |
| FR2762085B1 FR2762085B1 (fr) | 1999-06-04 |
Family
ID=9505677
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR9704332A Expired - Fee Related FR2762085B1 (fr) | 1997-04-09 | 1997-04-09 | Procede pour determiner la position d'un capteur par rapport a une bande longitudinale, capteur pour mettre en oeuvre ledit procede et application |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2762085B1 (fr) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002091095A1 (fr) * | 2001-05-10 | 2002-11-14 | Ibeo Automobile Sensor Gmbh | Procede d'etalonnage |
| US12173469B2 (en) | 2021-04-20 | 2024-12-24 | Deere & Company | Apparatus and method for grade control |
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| EP0195191A1 (fr) * | 1985-03-15 | 1986-09-24 | JD-Technologie AG | Système avec marquage passif pour la conduite et la commande d'unités de transport et de montage sans conducteur |
| EP0374294A1 (fr) * | 1988-12-22 | 1990-06-27 | Siemens Aktiengesellschaft | Dispositif de transmission d'information à un véhicule à voie de guidage |
| US5483453A (en) * | 1992-04-20 | 1996-01-09 | Mazda Motor Corporation | Navigation control system with adaptive characteristics |
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-
1997
- 1997-04-09 FR FR9704332A patent/FR2762085B1/fr not_active Expired - Fee Related
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| SASAKI K ET AL: "3-D IMAGE LOCATION SURVEILLANCE SYSTEM FOR THE AUTOMOTIVE REAR-VIEW", PROCEEDINGS OF THE VEHICLE NAVIGATION AND INFORMATION SYSTEMS CONFERENCE, YOKOHAMA, AUG. 31 - SEPT. 2, 1994, 31 August 1994 (1994-08-31), INSTITUTE OF ELECTRICAL AND ELECTRONICS ENGINEERS, pages 27 - 32, XP000641296 * |
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| WO2002091095A1 (fr) * | 2001-05-10 | 2002-11-14 | Ibeo Automobile Sensor Gmbh | Procede d'etalonnage |
| US12173469B2 (en) | 2021-04-20 | 2024-12-24 | Deere & Company | Apparatus and method for grade control |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2762085B1 (fr) | 1999-06-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20051230 |