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Toujours une longueur d'avance

Surveillance et contrôle des routes à une vitesse de 130 km/h

24 août 2010

Quelle est l'ampleur des dégâts causés par le gel en hiver sur nos routes ? Quelles sont les tronçons de routes les plus menacés ? À quel endroit une sortie de chantier peut-elle se faire sans dangers ? La largeur de la chaussée est-elle suffisante en dépit du rétrécissement de la chaussée ? Désormais, des systèmes IT modernes permettent de répondre à ces questions, de son bureau, et grâce à des systèmes optiques et des séquences d'images obtenues avec ces systèmes, comme à d'autres questions liées à la planification et à l’évaluation financière de projets de construction. Les composants pour le traitement d’images, utilisés ici, ont déjà fait leurs preuves dans des applications industrielles pour des tâches semblables. En s’appuyant sur les travaux préparatoires de l'Université Technique de Dresde et sur les solutions d’imagerie de STEMMER IMAGING, différents véhicules de mesure circulent sur les routes allemandes pour évaluer l’état des routes, et ce beaucoup plus rapidement et précisément qu’auparavant.

En 2013 au plus tard, toutes les communes allemandes devront mettre en place une double comptabilité baptisée Doppik. Pour le bilan d'ouverture de ce système, un recensement et une évaluation des biens des communes incluant également l'état des routes sont nécessaires. Tandis que certaines communes font effectuer des mesures dans la rue par des employés à l’aide de mètres et de roues de mesure, des localités plus importantes mandatent des bureaux de géomètres, qui recourent en partie à la technologie avancée du traitement d'images pour l’acquisition de données.

C'est pourquoi, circulent sur les routes, outre les voitures captant des images pour Google Street View, des véhicules de sociétés d’ingénierie au toit à structure complexe. Déclenchées selon la topographie du lieu, les différentes vues de la route prises sous différents angles et espacées de quelques mètres, sont obtenues grâce à une technologie moderne de caméra. La détermination précise de la position à 0,5 m près s'effectue en combinant des données GPS aux informations d'un système de mesure et d'une plateforme inertielle, permettant une mesure très fine de l’angle et de l’accélération sur trois axes. Plusieurs caméras délivrent les données d'images, du point de vue du conducteur et renseignent sur l'état de la route, la largeur de la chaussée, ainsi que son marquage, les accotements, les glissières de sécurité et les bandes de circulation piétonnières. Les systèmes PC, installés à l'intérieur du véhicule, sont optimisés pour l'enregistrement de séquences longue durée de plusieurs canaux de caméras. L'évaluation de l'image s'effectue ensuite, au bureau, en fonction des demandes spécifiques du client.

Une expérience de plusieurs années

Le Docteur Dirk Ebersbach décrit les premiers essais dans ce domaine comme suit : «L'Université Technique de Dresde avait débuté ses essais, en 2002, avec un simple système d’acquisition d'images frontales, basé sur deux caméras couleur Marlin Firewire d’Allied Vision Technologies». Puis avec son équipe de l'Université Technique de Dresde, il réalise le premier prototype d'un véhicule complet. C’est le bureau d'ingénierie Ulf Neubert, partenaire depuis plus de 20 ans de STEMMER IMAGING dans la partie orientale de l’Allemagne, qui a collaboré avec Ebersbach au développement du système.

En se basant sur l’expérience liée à ce premier modèle, qui avait parcouru environ 200 000 km et connu une seule panne, Ebersbach et Neubert ont utilisé, quelques années plus tard, la technologie Gigabit Ethernet : le nouveau modèle disposait de deux caméras arrière supplémentaires et il a pu complètement restitué l’état des routes (nids de poule, fissures, ornières). «La caméra CCD TM-2040 de JAI avec son mode Dual Tap rapide nous a permis de capturer, pour la première fois, des images à la vitesse souhaitée et à une distance d'un mètre», se souvient Ebersbach. «Nous étions probablement les tout premiers utilisateurs de ces caméras, car leurs numéros de série étaient 1 et 2», poursuit l'ingénieur de Dresde. Elles ont été complétées par deux caméras frontales JAI TMC-4200.

Homologation de l'office fédéral allemand des routes

Entre-temps, les connaissances acquises par l'Université de Dresde, ont été approfondies par plusieurs sociétés. Par exemple, le système de caméra arrière a été installé sur un véhicule d’inspection des routes, de la société Lehmann + Partner GmbH, où travaille actuellement Ebersbach. Des milliers de kilomètres de routes allemandes sont contrôlées grâce à ces caméras et à un système d'éclairage spécifique.

Une condition préliminaire importante pour l'emploi de cette caméra, en Allemagne, dans ce secteur, est l’homologation de l'office fédéral allemand des routes pour l’acquisition d’images. «Notre solution a passé tous les tests sans aucun problème.Les caméras fonctionnent de manière fiable et procurent une très bonne résolution», révèle Ebersbach.

Douze caméras Gigabit-Ethernet

Pour un autre projet en 2009, un défi consistait à adapter la technologie d'images à douze caméras, simultanément, sur un véhicule d’inspection de la société eagle eye technologies GmbH. Le système de caméras devait être également adapté au système de navigation spécifique très précis du prestataire de service. Parallèlement au traitement des données, il fallait aussi adapter la technologie PC et l'alimentation. «Ayant pensé tout d’abord à la technologie CameraLink, nous avons finalement choisi d’utiliser Gigabit- Ethernet. Nous sommes très satisfaits de cette décision, puisque nous n’avons connu jusqu'ici aucun problème durant le fonctionnement», rapporte le Dr Ebersbach.

La collaboration étroite avec Ulf Neubert et STEMMER IMAGING, comme partenaires spécialistes de l'imagerie, a été décisive pour le succès du projet, selon Ebersbach : «Quand nous avons développé notre troisième système, la technologie Gigabit-Ethernet n’était pas encore très utilisée dans le traitement d'images. Nous avons pu bénéficié des conseils avisés et de la longue expérience de STEMMER IMAGING pour toutes les questions techniques», résume Ebersbach.

L'utilisation d’un boîtier de protection caméra complètement intégré, résistant aux intempéries, a été un grand avantage. Les têtes de la caméra IP 66 peuvent être démontées individuellement et remontées sur différents véhicules selon les besoins. Cet avantage est majeur, surtout pour eagle eye technologies, puisque leur flotte comprend non seulement des véhicules d’inspection pour les autoroutes, routes nationales et communales, mais aussi un véhicule « tout-terrain » pour les voies piétonnes, les routes forestières et les pistes.

Solution logicielle performante

Les véhicules d’inspection des routes, tels que décrits dans cet article, permettent l'enregistrement de séquences d'images à des vitesses pouvant atteindre 130 km/h. Le volume de données obtenues est énorme et requiert donc un concept élaboré de stockage de données d'images. C'est pour cette raison que seules les données brutes du capteur sont enregistrées. Une conversion RGB pour des besoins de reproduction vidéo peut être effectuée par la suite.

Les images stockées incluent le géoréférencément. Avec l’aide d’un logiciel spécifique photogrammétrique, les coordonnées de différents objets peuvent être déterminées lors d'une analyse ultérieure. Habituellement, ces objets sont enregistrés par un contrôleur sur site, ce qui demande beaucoup de temps. Grâce à la solution logicielle développée par Ebersbach et ses collègues, ce temps est réduit à quelques minutes.

Le résultat permet une visualisation directe dans un système d'information géographique comme Google Earth. Les données peuvent être transmises rapidement et avec efficacité, atout majeur pour toute décision politique liée aux futurs développements des infrastructures.

Visées pour l’avenir

Selon Ebersbach, le véhicule d’inspection actuel servira de base solide à de nouveaux développements. Ainsi, peut-on envisager, grâce à des systèmes comparables, le contrôle des tunnels et des voies ferrées, la gestion des routes pour les transports de poids lourds, sur la base des données du réseau routier, ainsi que l’utilisation de ces données pour une meilleure adaptation des infrastructures routières aux handicapés.

Les solutions développées, dans ce domaine d'application, sont également intéressante pour une autre raison. Une grande partie des composants d’imagerie employés ici est utilisée essentiellement dans des applications industrielles. Ce n’est pas le système de traitement d’images qui se déplace, mais les objets à contrôler qui passent devant le système. De toute façon, la tendance pour les applications vision non industrielles, va accentuer un phénomène constaté par l'étude de marché de la VDMA (Association allemande des constructeurs de machines et équipement). Selon cette étude, la part du chiffre d'affaires générée par les applications non industrielles est passé de 10,0 % en 2008 á 16,2 % en 2009. La VDMA parie donc pour une augmentation encore plus forte des applications non industrielles.

Université Technique de Dresde

La chaire «Gestaltung von Strassenverkehrsanlagen» (www.Strassenentwurf.tu-dresden.de) a été créée, en 1992, lors de la réorganisation de la faculté Sciences des Transports «Friedrich List» de l'Université Technique de Dresde. Les domaines d'activité comprennent l'enseignement et la recherche en gestion et conception des routes. Le centre spécialisé pour les routes, de Dresde, créé en automne 2003, permet d'intégrer des étudiants dans des projets très concrets.

STEMMER IMAGING

Puchheim, Germany

STEMMER IMAGING est une société active dans le domaine de la vision industrielle depuis 1987. Offrant une très large palette de produits et de services, l'entreprise est aujourd'hui le plus grand fournisseur de technologie de vision en Europe. En 1997, STEMMER IMAGING a présenté Common Vision Blox (CVB), une bibliothèque de programmation puissante pour le développement et la mise en œuvre de solutions de vision rapides et fiables, utilisée avec succès dans plus de 40.000 applications de part le monde.