Le rôle de la technologie d’imagerie thermique dans le développement des systèmes avancés d'aide à la conduite (ADAS)

L'avènement des systèmes avancés d'aide à la conduite (ADAS) et des véhicules autonomes (AV) révolutionne la façon dont nous voyageons et transportons des marchandises par route tout en améliorant la sécurité. Ils ont le potentiel d'offrir une plus grande liberté de mouvement et d'améliorer la sécurité des usagers. Simultanément, ils peuvent réduire les taux d'accidents en éliminant l'erreur humaine et la menace toujours croissante de distraction au volant.

Les capteurs progressent, mais il n'existe pas de capteur unique qui rende la conduite plus sûre. Une suite de capteurs complémentaires optimise les performances de conduite dans toutes les conditions en fournissant des informations critiques et une redondance pour assurer la sécurité à tout moment. La suite de capteurs typique comprend un radar et une ou plusieurs caméra visibles. D’autres systèmes peuvent compléter cette suite comme le LIDAR ou les caméras infrarouges ou thermiques.

La technologie d’imagerie thermique apporte une autre dimension à ces systèmes : quel est son rôle ?

• A quoi correspond l’ADAS ?

Le système d’aide à la conduite automobile ou système avancé d’aide à la conduite (ADAS, Advanced Driver-Assistance Systems) est un système de sécurité active d'information ou d'assistance du conducteur pour :

• Éviter l'apparition d'une situation dangereuse risquant d'aboutir à un accident,
• Libérer le conducteur d'un certain nombre de tâches qui pourraient atténuer sa vigilance,
• Assister le conducteur dans sa perception de l’environnement (détecteurs de dépassement, de risque de gel, de piéton…),
• Permettre au véhicule de percevoir le risque et de réagir de manière anticipée par rapport aux réflexes du conducteur.

Les systèmes avancés d'assistance à la conduite et les systèmes d'évitement des obstacles (Foward Collision Warning - FCM - et Active Emergency Braking - AEB) sont des axes de développement fort pour l'industrie des transports.

Tout système allégeant et facilitant la tâche du conducteur peut être considéré comme une aide à la conduite automobile, ces systèmes sont classés aux niveaux 1 et 2 :

• L'absence d'aide est associée au niveau 0.
• Le niveau 1 correspond à une fonction comme l’ACC (régulateur de vitesse adaptatif).

Il est noté que les systèmes classés entre 0 et 1 représentent la majeure partie du marché et ce pour les 10 prochaines années à venir.

• Le niveau 2 concerne une combinaison de fonction qui permet le contrôle latéral et longitudinal.

Au-delà du niveau 3, on commence à parler d'automatisation de la conduite. Certaines législations, comme la législation française, prévoient des véhicules dont la conduite est automatisée dans certaines conditions. Ce contexte permettra au conducteur de déléguer la conduite au véhicule. Le conducteur doit rester prêt à reprendre la conduite dès que nécessaire.

Au stade ultime de l'évolution de cette automatisation de la conduite et des véhicules automatisés, on arrive au véhicule entièrement automatisé, dit véhicule autonome, et correspondant au niveau 5. Le « Robotaxi » sans chauffeur est cependant encore au stade d’innovation avec un cout de développement du véhicule compris entre 0,5 et 1M$.

• Comment fonctionne l’ADAS ?

L'ADAS va alerter le conducteur d'un danger et/ou prendre des mesures pour éviter un accident. Les véhicules équipés de systèmes d'aide à la conduite peuvent détecter l'environnement qui les entoure, traiter ces informations rapidement et avec précision dans un système informatique, et fournir les informations correctes au conducteur.

Les véhicules équipés de systèmes d'aide à la conduite disposent d'un ensemble de capteurs avancés qui renforcent perception et la prise de décision du conducteur humain. L’ensemble des technologies sert le système : Les caméra visibles permettent de détecter des objets sur la trajectoire du véhicule, le radar permet de mesurer la distance et la vitesse de déplacement des obstacles, Le LIDAR permet de cartographier précisément en 3 dimensions l’environnement de la voiture.

L’architecture du système ADAS se compose ainsi d'une série de capteurs, d'interfaces et d'un puissant processeur informatique qui intègre toutes les données et prend des décisions en temps réel. Ces capteurs examinent en permanence l'environnement du véhicule et fournissent ces informations aux ordinateurs embarqués pour qu'ils établissent des priorités et prennent des mesures.

• L’apport de l’imagerie thermique pour l’ADAS

Les statistiques montrent malheureusement que 1.35 millions de personnes décèdent chaque année sur les routes mondiales dont 54% sont des usagers de la route vulnérables (source NHTSA et WHO).

De plus, 80% des accidents impliquant un piéton aux USA surviennent en conditions de luminosité ou météorologiques dégradées (source NHTSA et Who).

Nous avons vu que les systèmes de vision actuels combinent des imageurs visibles et un radar et fournissent des informations sur l'environnement du véhicule. Certains facteurs limitent cependant les performances de ces systèmes. En cas de visibilité dégradée, les distances de détection et de reconnaissance des obstacles deviennent trop faibles pour assurer la sécurité du véhicule et de son environnement. Dans ces conditions, l'imagerie thermique devient la solution complémentaire aux systèmes actuels car elle permet de détecter et de reconnaitre l'environnement dans les conditions les plus extrêmes (nuit, brouillard, pluie).  L'imagerie thermique appliquée aux véhicules  contribue ainsi à la complémentarité et la redondance des capteurs actuels. Les images thermiques sont compatibles avec les algorithmes de détection et de reconnaissance basée sur l'intelligence artificielle. Les informations recueillies peuvent être affichées pour le conducteur ou directement traitées par le véhicule.

Ces images ont été prises sur une route de campagne sans éclairage ni lune mais par temps clair. Le piéton est positionné à la distance d’arrêt du véhicule en fonction de la vitesse affichée

En haut : Vision avec des imageurs visibles

En bas : apport de l’imagerie thermique

Au-delà de 30km/h en feux de croisements, le piétons n’est plus détecté suffisamment tôt par la caméra visible.

La technologie d’imagerie thermique permet de voir dans toutes les conditions de luminosité, de jour comme de nuit. Elle est insensible à l’éblouissement des phares et aux obscurcissants comme la fumée et le brouillard

Elle permet d’améliorer la fiabilité des ADAS et véhicules autonomes. Associé à des algorithmes d’apprentissage machine pour la classification des objets, l’imagerie thermique fournit des données critiques à partir de la partie infrarouge lointaine du spectre électromagnétique et permet d’améliorer la prise de décision des véhicules dans les environnements communs, dans lesquels les autres capteurs rencontrent des difficultés tels que l’obscurité, les ombres, la réverbération du soleil, le brouillard, la fumée ou la brume.

L'imagerie thermique peut ainsi venir combler les lacunes de performance là où les capteurs de vision existants sont mis à l’épreuve pour détecter les usagers vulnérables de la route et sauver des vies.

Nous vous proposons de découvrir un cas d’utilisation de l’imagerie thermique pour réduire les accidents de piétons dans un contexte de visibilité réduite. Téléchargez gratuitement notre étude de cas qui aborde le sujet du freinage automatique d’urgence la nuit d’un point de vue théorique.