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La sécurité est devenue l’une des principales préoccupations de l’industrie automobile, car des mesures législatives sont mises en place dans le monde entier pour limiter le nombre de morts par an sur les routes. Rien que dans l’Union Européenne plus de 26.000 personnes sont mortes dans des accidents de voiture en 2013 (selon les chiffres du Conseil de Sécurité des Transports Européen).

Dans ce contexte, les constructeurs automobiles commencent à mettre en oeuvre des systèmes ADAS (Automated Driver Assistance System, ou système d’aide à la conduite) afin de renforcer la sécurité des usagers de la route, grâce à des commandes autonomes ou semi-autonomes. Par le biais de connexion à différents capteurs, des données précieuses concernant les dangers potentiels peuvent être capturées rapidement et avec précision, et grâce à ces données le système ADAS peut faire une évaluation rapide de la situation et décider si un freinage ou des manoeuvres d’urgence sont nécessaires.

Le classement NCAP (New Car Assessment Program, ou programme d’évaluation de voiture neuve) actuel met l’accent sur l’amélioration des performances des systèmes ADAS, mais à compter de 2017 l’organisation devrait présenter des métriques supplémentaires relatives à l’extension de l’autonomie opérationnelle en conditions météo difficiles, et à des mécanismes de détection nocturne des piétons et des cyclistes. Ces capacités supplémentaires dépendront bien sûr de l’évolution des performances des capteurs, qui devront eux-mêmes être épaulés par des algorithmes de traitement de données améliorés et par une puissance de traitement accrue.

L’éclairage à LED et son effet sur le fonctionnement des capteurs d’images

La plupart d’entre nous connaissent bien les artefacts cinématiques visibles dans les films, comme par exemple des roues ou des hélices d’avion qui semblent tourner à l’envers. Ceci est dû à des interférences entre la fréquence d’obturateur de la caméra et la fréquence de rotation de l’objet tournant. Par rapport aux caméras HDR (High Dynamic Range, ou dynamiue élevée) la question des artefacts d’image constitue une grave menace pour l’efficacité des systèmes ADAS du véhicule et peut potentiellement mettre des vies en danger.

La raison est que la majorité des caméras actuellement utilisées dans les systèmes ADAS des véhicules fournissent des images obtenues en combinant plusieurs trames linéaires pour chaque image composite. Etant donné que ces différentes trames linéaires sont capturées séquentiellement au cours du temps, l’emplacement des objets mobiles (ou dont l’aspect varie au cours du temps) est légèrement différent à chaque trame successive. Cela signifie que si l’on combine plusieurs trames linéaires pour produire une seule image HDR, on n’obtient pas une représentation fidèle de la réalité.

L’éclairage à LED pulsées s’avère de plus en plus populaire alors que les avantages de la technologie d’éclairage à semi-conducteurs (tels que la haute fiabilité et la faible consommation d’énergie) deviennent toujours plus évidents. L’un des lieux où ce type d’éclairage est désormais monnaie courante est sur nos routes, où il est intégré à l’infrastructure dans des réverbères, des feux de circulation ou des panneaux de signalisation , ainsi que dans les feux de signalisation et les feux stop à l’arrière des véhicules, les feux de signalisation diurnes, etc. Il n’existe aucune norme universelle définissant la fréquence d’impulsions ou le taux d’utilisation des LED. Par conséquent, une myriade de LED pulsées différentes est susceptible de se trouver dans le champ de vision des caméras automobiles. Synchroniser avec l’éclairage LED est impossible dans la mesure où plusieurs sources lumineuses peuvent être présentes sur n’importe quelle scène automobile. Il peut même se produire qu’un feu de signalisation soit équipé de plusieurs segments lumineux, fonctionnant à des fréquences différentes. Par conséquent, une image capturée pendant un court instant peut tout à fait "rater" la lumière émise, ce qui peut s’avérer déterminant pour les décisions prises par le système ADAS ; ou ne capter qu’une partie de la lumière émise, ce qui peut perturber le processus de décision sur la bonne marche à suivre.

Une autre méthodologie HDR est désormais utilisée, qui est sensiblement moins affectée par les artefacts de mouvements et de scintillements de LED décrits plus haut, et qui améliore donc les performances de détection d’images et l’efficacité du système ADAS. Au lieu d’utiliser plusieurs trames linéaires, cette méthodologie permet de créer une image HDR en une seule trame grâce une technique d’imagerie évoluée à plusieurs "kneepoints" (points de référence), la fin du temps d’obturation restant la même pour tous les niveaux de lumière. Un bon exemple de ce qui se fait dans le domaine est le Blackbird MLX75421 récemment commercialisé par Melexis. Au format optique 1/3", ce capteur présente une résolution de 1344 x 1008 pixels. Sa courbe de réponse HDR à 4 "kneepoints" lui permet de fournir jusqu’à 125 dB de dynamique HDR, pour chaque trame qu’il capture.

Les performances des systèmes ADAS vont continuer de progresser, et des caméras plus évoluées arrivent aujourd’hui sur le marché pour les supporter. Ces caméras sont capables de fournir de meilleures caractéristiques HDR, grâce à des courbes de réponse plus lisses et à des fonctions de traitement plus évoluées. Elles sont également capables de répondre aux problèmes que posent les artefacts de mouvement et les problèmes de LED pulsées, qui sont aujourd’hui des défis techniques majeurs posés aux systèmes d’imagerie automobile.