Nullement gênée par l’obscurité de la nuit, une caméra thermique sensible à la chaleur, placée derrière le pare-brise d’une voiture, pourrait détecter un piéton et lui sauver la vie en déclenchant automatiquement le freinage d’urgence. Ce dispositif de sécurité est présenté à Bruxelles du 19 au 21 septembre 2023, à l’occasion de l’évènement Autosens, qui réunit les experts des technologies du véhicule autonome et des systèmes d’aide à la conduite (ADAS).
Ses concepteurs sont Lynred, ETI spécialiste de la détection infrarouge, et Saint-Gobain Sekurit, fabricant de vitres pour véhicules. L’automobile est un nouveau territoire pour le premier, dont les capteurs sont traditionnellement livrés aux secteurs de la défense, de l’aérospatiale ou encore à l’industrie manufacturière.
L’enjeu est notamment économique, justifie Sébastien Tinnes, responsable marketing de Lynred pour le secteur automobile, après douze années consacrées à la R&D : « Comme nous travaillons sur les semi-conducteurs, nous avons besoin d’un marché volumique pour rentabiliser nos installations et rester compétitif. »
Ramener la caméra thermique dans l'habitacle
Les caméras thermiques existent déjà à bord de voitures haut de gamme aujourd’hui. « Cependant, le verre du pare-brise étant opaque à l’infrarouge, elles sont intégrées à la calandre, ce qui est plus compliqué pour le constructeur, détaille Sébastien Tinnes. Dans cette position, leur champ de vision est de surcroît réduit. Enfin, elles fonctionnement de manière non synchronisée avec la caméra qui opère dans le spectre visible, derrière le pare-brise. » Ces caméras produisent une image de nuit qui alerte le conducteur d’un danger, mais n’interviennent pas dans la boucle du freinage d’urgence.
L’idée est donc de « ramener la caméra infrarouge dans l’habitacle », selon Sébastien Tinnes, et de « fusionner plus facilement les images acquises dans le visible et l’infrarouge pour la détection. » Ainsi, le freinage d’urgence autonome deviendrait envisageable la nuit, et plus seulement la journée.
Lynred se dit à l’initiative du projet et a contacté, voilà quatre ans, Saint-Gobain Sekurit. Lequel s’est alors attelé au développement d’un pare-brise un peu spécial : la zone centrale supérieure, en face des caméras, n’est pas fabriquée en verre mais avec des « cristaux » - sans autre précision sur leur nature - transparent aux infrarouges.
« Saint-Gobain Sekurit a pris soin de qualifier ce pare-brise aux normes dans l’automobile et a aussi tenu compte des essuie-glaces, la transition entre cette zone et le reste du pare-brise étant parfaitement lisse », fait remarquer Sébastien Tinnes.
Réduire le coût des capteurs infrarouges
De son côté, Lynred s’est efforcé de réduire le coût de ses capteurs infrarouges afin d’équiper des caméras à moins de 100 euros, ce qui est « compatible » - dixit Sébastien Tinnes – avec l’industrie automobile. La technique de détection microbolométrique en elle-même ne bouge pas : les photorécepteurs sont des surfaces d’oxyde de vanadium dont la résistance électrique varie en fonction de l’échauffement provoqué par le rayonnement infrarouge.
Cependant, « nous avons divisé par deux la surface des photorécepteurs, qui mesurent 8,5 micromètres de côté au lieu de 12, tout en conservant les performances », précise Sébastien Tinnes.
D’autre part, Lynred tente d’expliquer aux constructeurs qu’il n’y a pas besoin de beaucoup de pixels en imagerie thermique. « Les détecteurs sur le marché tendent vers le VGA (640x480 pixels), poursuit Sébastien Tinnes, car l’image est présentée au conducteur sur un grand écran. Si certains constructeurs vont maintenir cette définition pour le segment de marché premium, nous optons pour le QVGA (320x240 pixels), une définition suffisante pour détecter un piéton à plus de 50 mètres. »
Lynred La comparaison des deux images ci-dessus (spectre visible) et ci-dessous (spectre IR) témoigne du potentiel de l'imagerie thermique pour détecter et identifier des piétons à plus de 50 mètres de distance.
Pour les besoins du démonstrateur, Lynred a créé et expérimenté la partie logicielle qui détecte et identifie les piétons. « Nous avons utilisé un réseau de neurones classiques, entraîné à partir d’images dans le visibles, et l’avons ré-entraîné avec 5000 images thermiques, indique Sébastien Tinnes. Nous avons obtenu des résultats relativement fiables, avec un taux de détection dépassant 90%. L’intérêt de l’imagerie thermique est le contraste très important entre les humains et le fond de la scène. »
Pour la suite, les équipementiers seront en charge de cet aspect logiciel. Lynred mentionne des fabricants de caméras tels que Valeo, Veoneer, Magna, ZF… Sans oublier le belge Umicore, qui fabrique l’optique à base de verre de chalcogénures, transparent à l’infrarouge.
Bientôt des réglementations plus favorables ?
Ce système de sécurité pourrait être commercialisé entre 2026 et 2028. L’évolution des réglementations lui serait favorable. « Aux Etats-Unis, la NHTSA (National highway traffic safety association) milite pour l’adoption d’une loi imposant le freinage d’urgence autonome de jour comme de nuit, note Sébastien Tinnes. Si c’est le cas, les constructeurs auraient quatre ans pour s’y conformer, ce qui serait une formidable opportunité. »
Quant à la France, « la réglementation reste limitée aux conditions diurnes. Mais l’Union européenne, au travers de son programme Vision Zéro, entend diviser par deux le nombre de mort sur les routes d’ici à 2030. Elle doit donc se mettre en quête de solutions technologiques efficaces la nuit ». Et Lynred aurait l’une des réponses adéquates, nourrissant l’ambition que « l’automobile devienne un marché significatif voire majeur en 2030 », souligne Sébastien Tinnes.
Le capteur thermique face aux radar et lidar
Quand il s’agit de sécuriser la conduite, plusieurs technologies – caméras, radar, lidar - cohabitent déjà dans la voiture. Mais l’imagerie thermique soutient la comparaison, argue Sébastien Tinnes : « Le radar est tout aussi insensible aux conditions météo, mais sa résolution spatiale est trop faible pour qu’un système de freinage autonome puisse s’y référer. »
Le lidar est quant à lui plus précis et permet de construire une image 3D de l’environnement. Mais ce n’est pas forcément la panacée pour ce type d’application. « Une image thermique ressemble à une image acquise dans le visible, commente Sébastien Tinnes, et se révèle donc plus facile à interpréter qu’une image 3D. Par ailleurs, l’imagerie thermique reste un dispositif passif, qui ne fait que détecter la chaleur émise par un humain ou un animal. »
