Brevet FR2846120A1 — publié le 20040423

L'invention se rattache au secteur technique des moyens d'aide visuelle pour les patients atteints d'une perte fonctionnelle de leur vision marquée par la perte de l'information visuelle présente dans le champ visuel atteint. Le problème que se propose de résoudre l'invention est d'améliorer la capacité de reconnaissance et d'identification des patients atteints de perte de champ visuel en leur démasquant l'information visuelle normalement présente dans la partie de champ visuel non fonctionnelle et donc non 10 perçue. L'invention trouve une application avantageuse dans le cas d'un scotome visuel. Une personne, dont une ou des zones du champ visuel sont peu ou pas fonctionnelles (scotome par exemple), est fortement handicapée par ces 1 5 informations perdues pour identifier et reconnaître les informations visuelles. Cette situation, d'une manière générale, est très handicapante (reconnaissance des visages, déplacements, lecture, travail manuel......) ce qui pénalise la vie quotidienne et professionnelle des sujets atteints. Les moyens techniques actuellement utilisés, pour tenter d'apporter une aide visuelle aux personnes atteintes de perte de champ visuel, ne sont pas satisfaisants. Ils ne sont pas suffisamment performants pour permettre aux sujets de reprendre leur activité antérieure avec la même efficacité. Les aides visuelles pour ces sujets ne peuvent qu'exploiter les zones 25 fonctionnelles du champ visuel, qui ne sont pas préparées à ces nouvelles taches. Cela implique, pour ces sujets, une reprogrammation visuelle cognitive et motrice acquise au prix de nombreuses séances de rééducation visuelles avec des résultats variables. La quasi-totalité des solutions existantes pour tenter d'apporter une aide visuelle, réside dans l'agrandissement des images présentées aux sujets. Cet agrandissement est recherché pour deux raisons * Il permet de minimiser la taille apparente des zones visuelles non fonctionnelles par rapport à la scène visuelle. * Les zones du champ visuel fonctionnel présentent généralement une capacité de discrimination (acuité) inférieures a celle des zones perdues. L'agrandissement des images permet de minimiser l O la baisse des capacités d'identification et de reconnaissance de ces zones du champ visuel. Ce principe d'agrandissement ressort par exemple de l'ouvrage Brilliant, R. (1999) Essentials of Low Vision Practice, Ed. Butterworth l 5 Heinemann. Cependant, cet agrandissement de la scène visuelle oblige le sujet à adapter des stratégies d'exploration (fixations, amplitude et nombre des 20 saccades d'exploration). Cette adaptation peut ou doit être accompagnée par des séances de rééducation visuelle. A tout ceci se rajoute la réorganisation de la vision dynamique (fixations, saccades amplitudes...) liée à l'apparition de nouveaux 25 référentiels visuels spatiaux attachés à l'utilisation de ces nouvelles zones visuelles fonctionnelles. Les perturbations de ces réflexes visuels se traduisent généralement par une diminution significative de la précision du contrôle oculomoteur, de la vitesse d'exécution des processus moteur et cognitif, du rendement global de l'identification et reconnaissance du sujet. Selon l'état de la technique, les appareils d'aides visuelles corrigent la diminution du champ visuel en aidant les sujets à exploiter les zones saines de leur champ visuel. C'est au patient de s'adapter en explorant et en] 0 exploitant son champ de vision fonctionnel restant. Cette adaptation donne des résultats aléatoires et nécessite des efforts importants. L'invention s'est fixée pour but de remédier à ces inconvénients et de s'orienter vers une nouvelle approche de la problématique. I 5 Le problème que se propose de résoudre l'invention est d'adapter les aides visuelles aux nouvelles conditions de perception des sujets dans le but de limiter les rééducations visuelles et motrices des sujets, en ayant pour objectifs: * de conserver la fixation réflexe normale des sujets sains basée sur le référentiel fovéolaire * de démasquer les informations normalement présentes dans la zone du champ visuel peu ou pas fonctionnelle du patient en les présentant de part et d'autre de cette zone pour chaque fixation du regard. 25 Pour résoudre ces problèmes et atteindre ces objectifs, il a été conçu et mis au point un procédé de démasquage de l'information visuelle présente sous au moins une zone visuelle peu ou pas fonctionnelle, selon lequel: - on définit spatialement (par campimétrie) le volume et la localisation de la ou des zone(s) du champ visuel, peu ou pas fonctionnelle(s), par rapport aux axes visuels du sujet; - on traite la scène visuelle qui est présente sur le moniteur; S on détermine la position du regard du sujet dans le plan de présentation de la scène en continue et en temps réel; - on détermine la position et le volume de la perte du champ visuel dans le plan de projection de la scène visuelle; - on traite, de manière personnalisée, la partie de scène visuelle non perçue définie précédemment en disposant les éléments de ladite scène en dehors de la ou des zones non fonctionnelles; - on dispose l'information visuelle dans un environnement o le sujet conserve la fixation oculaire normale. 1 5 Pour la mise en oeuvre du procédé, le dispositif comprend, en combinaison: - des moyens pour déterminer les valeurs campimétriques de la perte du champ visuel du sujet par rapport à ses axes visuels; - des moyens aptes à localiser en continu et en temps réel la position des axes visuels du sujet dans le plan de présentation de la scène visuelle; - des moyens informatiques de calcul et de traitement d'image conformés pour: * @ définir dans le plan de présentation de la scène visuelle la zone 25 de la perte du champ visuel caractérisant la partie de la scène non perçue à partir des informations issues des données campimétriques et de celles issues de la position des axes visuels par l'utilisation d'un appareil de suivi du regard; modifier l'image présentée de la scène visuelle en présentant les informations normalement comprises dans la zone du champ visuel peu ou pas fonctionnelle dans une autre zone plus fonctionnelle. Ce procédé et ce dispositif de mise en oeuvre pour résoudre les problèmes de reconnaissance et d'identification des sujets présentant des pertes de champ visuel, comportent de nombreux avantages, parmi lesquels on peut citer: - A chaque instant, le sujet a à sa disposition la totalité de l'information visuelle présente dans la scène visuelle, dont une partie lui était habituellement non ou mal perçue par sa ou ses zones défectueuses. La possibilité de percevoir simultanément toute l'information visuelle permet le rétablissement de capacité d'identification et de 1 5 reconnaissance proche de celle d'un sujet sain. - A chaque instant, le sujet dispose de toutes les informations visuelles de la scène. Il n'a donc pas besoin de développer de nouvelles stratégies cognitives et motrices de recherche et de traitement. Ainsi il conserve et utilise ses réflexes cognitifs et moteurs de sujets sains. - Le sujet n'est plus contraint de développer un nouveau référentiel spatial dans une zone fonctionnelle (Prefered Retinal Locus = PRL). Généralement, malgré tous les efforts du sujet, cette adaptation ne permet pas de retrouver les performances cognitives et motrices du sujet sain (rapidité, stabilité, précision,...). Le maintien du référentiel 25 fovéolaire des sujets sains permet de se rapprocher de la précision, stabilité et rapidité d'analyse et d'intégration de l'information visuelle antérieure. Les principes de l'invention précédemment décrits fonctionnent en continue et en temps réel en suivant l'exploration visuelle du sujet. Ainsi, le sujet peut garder ses anciennes stratégies d'explorations. Contrairement à toutes les aides visuelles existantes, l'invention s'adapte au sujet ne nécessitant pas d'adaptation de sa part. L'invention fonctionne aussi bien en vision monoculaire ou binoculaire. L'invention est exposée ci-après plus en détail à l'aide des figures des 10 dessins annexés dans lesquels: - La figure 1 montre les principales étapes du procédé selon l'invention. - La figure 2 montre le synoptique du dispositif de mise en oeuvre. - La figure 3 représente un exemple du dispositif d'aide à l'identification visuelle d'un sujet présentant une perte de champ visuel. - La figure 4 montre le principe de détermination de la localisation de la perte du champ de vision sur le moniteur à partir de la position du regard du sujet. - La figure 5 montre un exemple d'application de la transformation de la scène visuelle par le démasquage des informations visuelles présentes sous la zone visuelle peu ou pas fonctionnelle. - La figure 6 présente différents modèles de perception que les patients déficients visuels peuvent rencontrer et montre le résultat de 25 l'invention sur leur nouveau confort visuel. - La figure 7 montre un exemple des moyens de mise en oeuvre du procédé, selon une forme de réalisation simplifiée. Selon l'invention, on peut considérer que le procédé du masquage de l'information Visuelle, dans le cas d'un scotome pathologique, présente trois ctapes essentielles: - une étape (A) de capture de traitement et de codage de l'image; une étape (B) d'analyse de la position de la ou des zones peu ou pas fonctionnelles de la scène visuelle ( texte, image, etc.. ); - une étape (C) de calcul et de traitement de l'image consistant en un ou plusieurs démasquages de l'information visuelle présente sous les 10 zones peu ou pas fonctionnelles, par une analyse combinant la localisation, en continue et en temps réel, de ces zones pathologiques avec la partie de la scène visuelle ainsi non perçues. Pour la mise en oeuvre de ce procédé, le dispositif met en oeuvre, pour l'essentiel, la combinaison de deux systèmes optiques (A) et (B), et d'un système de logistique (C) asservi auxdits systèmes (A) et (B). Le système (A) met en oeuvre des moyens de captation de traitement et de codage de l'information imagée ou littérale à identifier. On désigne par 20 (AI) les moyens de captage et de traitement et par (A2) les moyens de codage de l'image. Le capturage de la scène visuelle par un système de numérisation permet de projeter la scène visuelle sur un moniteur (3) à partir duquel il est 25 possible de traiter et de modifier la nature de l'information visuelle. La présentation de l'information sur un écran permet, dans un premier temps, d'apporter un confort de reconnaissance au patient, dans la mesure o l'on peut modifier la présentation psychophysique de l'image, selon les gênes et les déficiences perçues par les patients. On peut ainsi, par exemple, procéder à une application d'une optique grossissante à l'image, d'un changement de contraste, de luminescence,.... Tous ces traitements sont applicables lors de la capture de l'image par numérisation ou par une caméra optique équipée de composants électroniques appropriés. Ce système optique (A) est également particulièrement important pour le décodage de l'information imagée ou littérale à identifier en coordonnées (Xl, YI) sur le moniteur (3). Ce codage de l'image permet de localiser i ( spatialemeint l'information sur le moniteur, afin de définir les coordonnées du lieu de la coupure et du déplacement de l'information qui sont recouverts par la ou les zones peu ou non fonctionnelles et qui ne sont donc pas détectables par le patient. Le système optique (B) est un système de localisation du regard sur l'image d'intérêt, permettant ensuite de localiser la ou les zones de la scène visuelle non perçues Dans ce but, le patient est équipé d'un appareil de suivi du regard afin 20 de localiser, pour chaque fixation du regard, la position des axes visuels du sujet sur le moniteur (3) en continue et en temps réel et par conséquent sur l'image. On rappelle à cet effet que la ou les zones non fonctionnelles sont définis par une destruction neurophysiologique des cellules rétiniennes et garde une position fixe par rapport à la position du regard visuel du patient 25 lors de chaque fixation oculaire. Ce système (B) permet donc de connaître, pour chaque fixation oculaire sur l'image, la zone qu'occupe la ou les zones peu ou pas fonctionnelle(s) sur cette image, à partir de la position du regard du sujet. Comme il sera indiqué dans la suite de la description, l'information en résultant sera traitée par le système logistique (C). Les renseignements obtenus sont importants et nécessaires afin de 5 définir le lieu de la coupure de l'image (pour démasquer les informations présentes sous ce masque), afin de définir le degré de déplacement des lettres symétriques ou non symétriques, par rapport à un référentiel préalablement défini, à savoir la position du regard du patient dans un référentiel central dont il a eu l'habitude jusqu'à présent d'utiliser. Le traitement de l'image 10 dans un référentiel central, permet de conserver les réflexes visuo-moteurs centraux du patient avec lesquels il est le plus performant. Le patient n'est donc plus contraint d'explorer un texte par une programmation oculaire périphérique. t 5 Le système logistique (C) est un système informatique déterminé afin de récupérer et d'analyser les données précédentes dans le but d'appliquer un traitement à l'image située à l'écran du moniteur (3). Le système (C) a pour but de définir les coordonnées spatiales de la 20 ou des zones peu ou pas fonctionnelles (Etape CI) sur le moniteur (3) par une correspondance vectorielle à partir des données issues, d'une part, du système (B) qui identifie la position des axes oculaires sur le moniteur et, d'autre part, des données campimétriques qui déterminent la localisation et le volume de la ou des zones peu ou pas fonctionnelles, sur le texte par 25 rapport aux axes visuels du patient. Ces différentes données sont entrées dans le système (C) après avoir réalisé les différentes mesures. Ainsi, dans un premier temps, on réalise une mesure campimétrique de la ou des zones peu ou pas fonctionnelles par rapport aux axes visuels afin d'extraire, comme information, le volume et la localisation angulaire apparente de ces zones pathologiques dans son champ de vision pour une 5 fixation précise (Scotome de centre (Xs, Ys) et de volume défini par (Oh, 0v). Il est ainsi possible de localiser la zone qu'occupe la ou les zones peu ou pas fonctionnelles en coordonnées (Xs, Ys) et (Oh, 0v) par rapport au référentiel qui apparaît sur le moniteur suivant la relation Xs = Xpr + Vx et Ys - Ypr + Vy. On renvoie à la figure 4. 10 La connaissance de la position de la ou des zones peu ou pas fonctionnelles sur l'image détermine ainsi la zone ou les zones de la scène visuelle non perçues. On rappelle que le système (A) définit les coordonnées spatiales des éléments de l'image présentant un certain intérêt. 15 Selon l'invention, le but recherché est de combiner à la fois l'information spatiale concernant la position de la ou des zones peu ou pas fonctionnelles sur l'image et la position spatiale des éléments cachés par le masque en résultant, pour ensuite appliquer un déplacement de ces 20 informations cachées par le scotome, en dehors de celui-ci (Etape C2). En vue de déplacer les informations visuelles cachées, il est nécessaire de définir le lieu et la coupure de l'image située sur l'écran. Le degré de déplacement de l'information cachée dépend de la largeur et de la hauteur de la ou des zones peu ou pas fonctionnelles, connues par les données campimétriques, comme indiqué précédemment. Un déplacement déterminé de l'image sur le moniteur à partir d'un centre est appliqué par la logistique (C) au système (A) qui traite l'image sur le moniteur, pour toutes les informations de la scène visuelle nécessaires à son identification. L'exemple de la figure 5 montre l'application de l'invention à une tache de lecture. Elle montre la manière dont le texte est spatialement modifié, en fonction de la taille et de la position dudit scotome. La figure 5A montre le texte masqué par le scotome, tandis que la figure 5B montre le i 0 déplacement de la partie concernée du texte par rapport à la zone non fonctionnelle sous l'action du système (C). Le dispositif trouve une application particulièrement avantageuse pour toute personne déficiente visuelle, caractérisée par la présence d'un 1 5 scotome visuel central ou para-central. Le dispositif apporte l'information manquante et nécessaire à toute intégration visuelle et a pour fonction toute substitution de stratégies visuomotrice employées jusqu'à ce jour et qui ne permettent pas de redonner une 20 lecture fluide. Le dispositif interagit directement sur la dynamique oculaire d'origine du patient, et offre à ce dernier un minium d'effort d'adaptation suite à la perte de l'information visuelle initiale. 25 Enfin, on souligne et on rappelle l'originalité et l'efficacité du procédé et du dispositif qui évitent de détruire les réflexes physiologiques moteurs et sensoriels du système visuel lors de l'intégration de l'information à travers notre invention. Le patient n'est plus contraint de s'adapter à son handicap, mais va adapter et synchroniser son environnement visuel à sa dynamique et ses performances visuelles restantes. Sans pour cela sortir du cadre de l'invention, le procédé de démasquage de l'information visuelle présente sous une zone visuelle peu ou pas fonctionnelle, peut également être mis en oeuvre, d'une manière simplifiée, par un dispositif de bonnette pour objectif de caméra vidéo utilisé avec les systèmes vidéo grossissants pour malvoyant, en ayant pour objectif 10 de dédoubler l'image en son centre. Il en résulte, par conséquent, la possibilité d'utiliser le champ visuel valide du patient en éliminant la zone centrale peu ou pas fonctionnelle du malvoyant. La figure 7 montre, par une vue à caractère schématique, un exemple de mise en oeuvre. Le dispositif met en oeuvre un ou deux prismes verticaux disposés en opposition au centre d'une bonnette (Bo) accolée à l'objectif (Ob) du système vidéo. Ces prismes créent, sur le moniteur vidéo, une image dédoublée en son centre qui permet, au sujet atteint d'un scotome par exemple, d'avoir ce dédoublement en concordance avec l'absence de champ 20 visuel et surtout d'avoir l'intégralité de l'image, dans son champ visuel atteint, malgré le fait que ladite image soit coupée en deux. Dans une variante d'exécution de ce dispositif, un cache ou un verre dépoli peut être placé au milieu des deux prismes de façon à éliminer 25 l'image dédoublée sur l'écran, pour conserver la totalité de l'image, bien que cette dernière soit coupée en deux, soit par une bande floue dans le cas d'un verre dépoli, soit par une bande noire dans le cas d'un cache. Il en résulte que le scotome ou autre du sujet atteint correspond exactement à la valeur de la bande floue agissant, d'une part, sur la valeur des prismes pour écarter les deux parties de l'image de part et d'autre de la bande centrale, sans perdre de champ visuel et, d'autre part, en intervenant sur la largeur du cache. REVENDICATIONS -1- Procédé de démasquage de l'information visuelle présente sous au moins une zone visuelle peu ou pas fonctionnelle d'un sujet, caractérisé en ce que l'on détecte la ou les zones de la scène visuelle non perçues en continue et en temps réel de manière à la positionner en dehors de ladite ou desdites zone(s), sur des zones adjacentes fonctionnelles. -2- Procédé 15 20 selon la revendication 1, caractérisé en ce que: on définit spatialement, par campimétrie, la ou les zones du champ visuel peu ou pas fonctionnelle(s), par rapport aux axes visuels du sujet;. on traite la scène visuelle qui est présente sur un moniteur; on détermine la position du regard du sujet dans le plan de présentation de la scène visuelle; on détermine la position et le volume de la perte du champ visuel dans le plan de projection de la scène visuelle; on traite, de manière personnalisée, la partie de scène visuelle non perçue définie précédemment en disposant les éléments nécessaires à l'identification de ladite scène en dehors de la ou des zones non fonctionnelles; on dispose l'information visuelle dans un environnement o le sujet conserve la fixation oculaire normale. -3- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison: - des moyens (A) pour déterminer le volume et la localisation (donnée campimétrique) de la perte du champ visuel du sujet par rapport à ses axes visuels; - des moyens (B), aptes à localiser en continu et en temps réel la position des axes visuels du sujet dans le plan de présentation de la scène visuelle; - des moyens informatiques (C) de calcul et de traitement d'image conformés pour: * définir dans le plan de présentation de la scène visuelle la 10 zone de la perte du champ visuel caractérisant la partie de la scène non perçue à partir des informations issues des données campimétriques et de celles issues de la position des axes visuels par l'utilisation d'un appareil de suivi du regard; l 5. modifier l'image présentée de la scène visuelle en présentant les éléments de l'information normalement comprise dans la ou les zones du champ visuel peu ou pas fonctionnelles et nécessaires à son identification, dans une autre zone plus fonctionnelle. -4- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de détermination de la position et du volume de la zone non fonctionnelle du champ visuel du sujet par rapport à ses axes visuels. -5- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le système de présentation au patient de la scène visuelle est assujetti à des moyens aptes à appliquer un facteur grossissant à la scène visuelle présentée. -d- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens (B) sont constitués par un appareil sélectionné afin de localiser en continu et en temps réel l'intersection des axes visuels du sujet dans le plan de présentation de la scène visuelle. -7- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de calcul (C) pouvant implémenter les données de la position des axes visuels du sujet avec les informations concernant la zone du champ visuel défectueux pour définir la zone de la scène visuelle mal ou non I O perçue. -8- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens aptes à modifier la scène visuelle présentée, par un déplacement des informations peu ou mal perçues, en dehors du champ visuel défectueux, le 15 degré de déplacement est personnalisable et directement lié au volume de la ou des zone(s) peu ou pas fonctionnelle(s) définie(s) par les données campimétriques et aux indices visuels de la scène nécessaires à son identification. -9- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens aptes à démasquer d'une manière instantanée des éléments non perçus constituant la scène visuelle, en dehors de la zone non fonctionnelle, dans le plan de la scène visuelle, pour chaque fixation oculaire du patient. - 1 0- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un ou deux prismes verticaux disposés en opposition au centre d'une bonnette assujettie à l'objectif d'un système vidéo afin de dédoubler l'image, la valeur des prismes étant déterminée pour que la zone de dédoublement corresponde à la ou aux zone(s) visuelle(s) peu ou pas fonctionnelle(s). -i 1- Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'une bande 5 dépolie ou opaque est montée entre les deux prismes afin d'éviter le dédoublement et d'avoir une bande floue ou opaque sur l'image.