Perception de l’environnement routier, une nécessité pour les nouvelles mobilités
Vision embarquée dans l'automobile - Des technologies indispensables pour les mobilités automatisées

Depuis quelques décennies, les efforts visant à améliorer la sécurité routière et à réduire le nombre de décès sur les routes ont porté leurs fruits. Grâce à une combinaison de facteurs, notamment les avancées technologiques, le nombre de décès annuels a considérablement diminué, atteignant un plateau d'environ 3 000 victimes en France. Une part importante de cette amélioration peut être attribuée aux systèmes avancés d'aide à la conduite (ADAS, pour Advanced Driving Assistance Systems). Ces systèmes, qui incluent des fonctionnalités actives telles que le freinage d'urgence et des fonctionnalités informatives comme l'avertissement de sortie de voie, reposent principalement sur l'intégration de capteurs sophistiqués. Ils permettent de surveiller les conditions extérieures du véhicule (capteurs extéroceptifs) ainsi que l’état du véhicule lui-même (capteurs proprioceptifs), ce qui améliore la perception globale de l’environnement routier et la réactivité du véhicule dans des situations critiques.

Parmi les capteurs extéroceptifs les plus utilisés dans les systèmes ADAS, on trouve les capteurs à ultrasons, les caméras, les radars, ainsi que, plus récemment, des technologies comme le LiDAR (Light Detection and Ranging) et les caméras infrarouges (IR). Le LiDAR permet une modélisation tridimensionnelle extrêmement précise de l’environnement en temps réel, tandis que les caméras IR sont particulièrement utiles dans des conditions de faible visibilité, telles que la conduite nocturne ou par temps brumeux. Parallèlement, de nouvelles technologies émergent pour renforcer ces systèmes de perception. Parmi elles, figurent les caméras neuromorphiques, qui s'inspirent de la biologie de l’œil humain pour capter des événements spécifiques, ainsi que les caméras polarisées, qui améliorent la visibilité dans certaines conditions lumineuses complexes, et les caméras HDR (High Dynamic Range), capables de capturer des images avec une plage dynamique étendue, ce qui leur permet de mieux gérer les contrastes élevés entre ombre et lumière.

Ces capteurs, qu'ils soient utilisés seuls ou en combinaison dans des systèmes de fusion de données, ont révolutionné la sécurité automobile et ouvert la voie à une nouvelle ère d’assistance à la conduite et de conduite automatisée. Ils permettent une compréhension plus fine et complète de l'environnement routier, ce qui se traduit par une capacité accrue à prévenir les accidents et à réagir face à des événements imprévus. Sur le plan pratique, les technologies de perception, notamment celles de vision embarquée, offrent aujourd’hui la capacité d’évaluer en temps réel les attributs essentiels des cinq acteurs principaux d’une scène routière : les obstacles, la route, le véhicule lui-même (égo-véhicule), l’environnement et le conducteur. Cela permet de générer des cartes de perception dynamique locale (CPDL) contenant des informations critiques pour l'exécution de diverses fonctions, telles que le suivi de voie, l'assistance au changement de voie, le freinage automatique d'urgence, le régulateur de vitesse adaptatif (ACC), le Stop&Go, les manœuvres de stationnement automatique, ainsi que la surveillance de l’état du conducteur, notamment en cas de somnolence ou de distraction.

L’évolution continue des technologies de capteurs optiques, qu’il s’agisse de la lumière visible, de l’IR ou des capteurs neuromorphiques et HDR, a permis une amélioration spectaculaire des capacités de détection, de suivi et de reconnaissance des objets et événements critiques sur la route. Cet article explore en profondeur les applications des technologies de vision embarquée, en mettant en lumière leurs avantages et leurs inconvénients. Nous examinerons également leurs limites, en introduisant les facteurs perturbateurs impactant leur fonctionnement, tels que les conditions météorologiques défavorables (pluie, brouillard, neige), les interférences lumineuses (contre-jour, éblouissement) et la variabilité des environnements routiers.

À travers une revue approfondie de la littérature scientifique et des études de cas illustrant l'utilisation de ces technologies dans des contextes réels, cet article offre un aperçu détaillé de l'état actuel des technologies de vision embarquée appliquées à la sécurité automobile. Il explore également les défis auxquels ces systèmes font face ainsi que les opportunités pour l’avenir, en mettant en lumière les directions futures de la recherche et du développement dans ce domaine en pleine croissance.