Evaluation et suivi de l'état des marquages routiers à partir d'algorithmes d'aide à la conduite

Evaluation and monitoring of the condition of road markings using driving assistance algorithms

• Auteur / Autrice : Térence Bordet
• Direction : Aymeric Histace
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Stic - ed em2psi
• Date : Inscription en doctorat le 03/06/2024
• Etablissement(s) : CY Cergy Paris Université
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Économie, Management, Mathématiques , Physique et Sciences Informatiques (EM2PSI)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : ETIS - Equipes Traitement de l'Information et Systèmes

Mots clés

Mots clés libres

Vision machine

Marquage routier

Intelligence Artificielle

Auscultation routière

Métrologie

Machine Vision

Road marking

Artificial Intelligence

Road inspection

Metrology

Résumé

Les marquages routiers forment la signalisation horizontale routière qui assure l'organisation des voies de circulation et la compréhension de l'environnement routier aux conducteurs. Par exemple, les lignes de marquage tracent les couloirs de circulation et autorisent ou non le dépassement. L'auscultation des marquages est ainsi une activité importante de la gestion du patrimoine routier. Les marquages ont longtemps été auscultés visuellement, mais cette approche a été abandonnée depuis les années 70 aux profits de la visibilité de nuit par temps sec à 30 mètres. Elle est mesurée par le coefficient de rétroréflexion de la lumière émise les feux de croisement. Nommée rétroréflexion, elle se mesure mcd/lx/m² et est normalisée suivant la NF EN 1436. Un niveau à neuf de 150 mcd/m²/lx est exigé et est souvent considéré comme un niveau de service minimal. L'appareil d'auscultation est le rétroréflectomètre à grand rendement comme Ecodyn-3 produit par NextRoad. Ces appareils sont onéreux et déployables uniquement par temps sec. Depuis les années 90, ces limites n'ont pas empêché la production d'un modèle de visibilité de nuit en fonction de la rétroréflexion. Des modèles de renouvellement sont également proposés et sont fondés sur des inspections périodiques dont un état de l'art est proposé par Babic et al (2020). NF EN 1436 pose une mesure de la visibilité d'un marquage en journée, mais elle est difficile à obtenir à grand rendement. Pour pallier, des protocoles basés sur une caméra embarquée sont à l'étude depuis les années 90. Mais la faible résolution des images produites freina ces travaux. Le choix d'une mesure alternative reste ouvert et le candidat le plus consensuel est le contraste de luminance entre le marquage et la chaussée. En parallèle, le développement des caméras s'est considérablement accru ainsi que les algorithmes de détection de marquages. Pensées comme des aides à la conduite, une centaine d'approches est résumée par Hillel et al (2014) et Zhang et al (2021). Cette dernière fixe huit scénarios à maîtriser en priorité : journée ou nuit sèche, route embouteillée, ombrée ou illuminée, sans marquage ou avec des flèches et le cas des virages. Plusieurs études ont tenté de relier la performance de ces solutions la rétroréflexion des marquages. Malheureusement, les résultats ne sont pas cohérents entre eux. Cette situation ne permet pas de proposer un protocole d'auscultation alternatif des marquages. À notre connaissance, uniquement Vokhidov et al (2016) proposent une solution permettant d'identifier les flèches usées sans évaluation objective. L'alternative proposée dans cette thèse CIFRE est de reprendre les solutions recommandées par Hillel et al (2014) [21] et Zhang et al (2021), identifier une sous-famille de solutions utiles à l'auscultation des routes et compléter l'approche de Vokhidov et al (2016) tout en proposant une mesure de dégradation inspirée de normes s'appuyant sur la perte de produit de marquage. La rétroréflexion et le contraste seront utilisés pour établir une vérité terrain.

Road markings form the horizontal road signs that ensure that traffic lanes are organised and that drivers understand the road environment. For example, marking lines mark out traffic lanes and authorise or prevent overtaking. The inspection of road markings is therefore an important part of road asset management. For a long time, road markings were inspected visually, but this approach was abandoned in the 1970s in favour of night-time visibility in dry weather at 30 metres. This is measured by the coefficient of retroreflection of the light emitted by low beam headlights. Known as retroreflection, it is measured in mcd/lx/m² and is standardised in accordance with NF EN 1436. A new level of 150 mcd/m²/lx is required and is often considered a minimum service level. The inspection device used is a high-performance retroreflectometer such as Ecodyn-3 produced by NextRoad. These devices are expensive and can only be deployed in dry weather. Since the 1990s, these limitations have not prevented the production of a night-time visibility model based on retroreflection. Renewal models are also proposed and are based on periodic inspections, a state of the art of which is proposed by Babic et al (2020). NF EN 1436 specifies a measurement of the visibility of a marking during the day, but it is difficult to obtain at high output. To overcome this problem, protocols based on an on-board camera have been studied since the 1990s. But the low resolution of the images produced put a brake on this work. The choice of an alternative measurement remains open, and the most widely accepted candidate is the luminance contrast between the road markings and the road surface. At the same time, the development of cameras has increased considerably, as have marking detection algorithms. Hillel et al (2014) and Zhang et al (2021) summarise around a hundred approaches that are thought to be driving aids. The latter set eight scenarios to be mastered as a priority: dry day or night, congested road, shaded or illuminated, without markings or with arrows, and the case of bends. Several studies have attempted to link the performance of these solutions to the retroreflectivity of road markings. Unfortunately, the results are not consistent. This situation does not allow us to propose an alternative protocol for the auscultation of markings. To our knowledge, only Vokhidov et al (2016) propose a solution to identify worn arrows without objective assessment. The alternative proposed in this CIFRE thesis is to take up the solutions recommended by Hillel et al (2014) [21] and Zhang et al (2021), identify a sub-family of solutions useful for road auscultation and complete the approach of Vokhidov et al (2016) while proposing a degradation measure inspired by standards based on the loss of marking product. Retroreflection and contrast will be used to establish ground truth.