Brevet FR2847357A1 — publié le 20040521

i Méthode de commande d'une machine au moyen de la position d'un objet mobile La présente invention concerne une méthode de commande d'une machine au moyen de la position d'un objet mobile dans une zone de localisation. Le domaine de l'invention est donc celui de la commande de machines, en particulier de machines électroniques tels que les ordinateurs. Il est ainsi connu de commander un ordinateur à l'aide d'un clavier. Toutefois, l'utilisation d'un clavier requiert un apprentissage préalable et une 10 certaine dextérité. Il ne s'agit pas là d'une méthode de commande très conviviale. Il est aussi connu de commander un ordinateur à l'aide d'une souris, objet mobile qui se déplace dans un plan. Le déplacement planaire de la souris est reproduit par un déplacement homothétique d'un curseur sur l'écran de 15 l'ordinateur. La souris se manipule beaucoup plus aisément qu'un clavier. Cependant, c'est un accessoire qui demande tout de même une bonne maîtrise gestuelle et une certaine expérience pour être employé correctement. Il est par ailleurs connu de commander un ordinateur à l'aide d'un écran tactile, si bien qu'il n'y a plus de dispositif intermédiaire entre l'utilisateur et 20 l'écran. Un simple contact ou une pression du doigt sur un secteur de l'écran déclenche l'exécution de la commande représentée dans ce secteur. L'écran tactile a donc une fonction de visualisation et une fonction de saisie dans une zone de localisation qui concide avec la face frontale de l'écran. Selon une première option, la saisie peut être réalisée au moyen d'une 2 5 dalle transparente, souvent résistive ou capacitive, disposée sur cette face frontale. Lorsqu'un objet mobile tel que le doigt d'un utilisateur appuie sur un secteur de cette dalle, celle-ci génère une information électrique représentant le secteur identifié qui a été soumis à la pression de l'objet mobile. La dalle est un composant coteux qui est technologiquement complexe à fabriquer. De plus, sa disposition sur l'écran peut affecter la luminosité de ce dernier. Selon une deuxième option, la saisie peut être réalisée acoustiquement. En ce cas, la dalle est composée d'un matériau qui assure la propagation des ondes acoustiques de surface. Des transducteurs et des capteurs ultrasoniques sont agencés en réseau pour cartographier les différents secteurs de l'écran. Lorsqu'un objet est au contact d'un secteur de l'écran, il absorbe une partie des ondes qui traverse ce secteur. Là encore, la dalle est un composant de haute technologie qui est susceptible de dégrader sévèrement la luminosité de l'écran. Il faut de plus remarquer que les deux options précédentes imposent l'utilisation d'un milieu particulier, celui de la dalle, apte à assurer la localisation de l'objet mobile. Selon une troisième option, la saisie peut être réalisée optiquement. On prévoit dans ce cas un support disposé à la périphérie de la face frontale de l'écran. Sur ce support, une pluralité de sources lumineuses telles que des diodes électroluminescentes est arrangée selon une disposition matricielle en 10 regard d'une pluralité correspondante de détecteurs. La localisation d'un objet mobile situé à proximité immédiate de l'écran s'effectue en identifiant le secteur de cet écran dans lequel tous les faisceaux lumineux sont interrompus. Ici, la luminosité de l'écran n'est pas perturbée mais le support est encore un composant d'une relative complexité. Cette troisième option est moins contraignante sur le milieu dans lequel la localisation est pratiquée puisqu'il suffit que celui-ci soit transparent. Elle présente par contre une résolution limitée. En outre, les trois options précédentes sont mal adaptées à un écran de grandes dimensions, d'une superficie supérieure ou égale à 1 mètre carré, ne 2 0 serait-ce que pour des raisons économiques. Il a donc été proposé d'employer une technique d'imagerie pour s'affranchir des contraintes liées à une localisation physique de l'objet mobile. La localisation est ici pratiquée sur une image de la zone de localisation figurant à proximité de l'écran. Cette image est acquise au moyen d'un capteur tel que 25 ceux qui sont utilisés dans les caméras vidéo et elle est ensuite soumise à un traitement qui permet de définir le secteur de l'écran en regard duquel figure l'objet mobile. A titre de référence, on citera la demande internationale de brevet WO 01 93006. Lorsque la caméra est placée derrière l'objet mobile, il est impossible, 30 sans connaître la taille de celui-ci, d'estimer la distance qui le sépare de l'écran. Ainsi, la méthode de commande produira la même commande si l'objet mobile est proche de l'écran ou s'il en est relativement éloigné. D'autre part, l'interposition d'un corps quelconque entre la caméra et l'objet mobile masquerait ce dernier, interdisant par là même sa localisation. Il convient donc de prendre des précautions quant à l'installatidn du capteur d'image relativement à l'écran. Afin de pallier les carences de la technique d'imagerie sur une seule image, on met en jeu le principe connu de la stéréovision. Ce principe permet de déterminer la position réelle de l'objet dans l'espace en utilisant deux images prises sous des angles de vues différents. On peut même employer plus de deux images. La demande internationale de brevet WO 99 40562 expose un dispositif qui détecte le doigt d'un utilisateur lorsqu'il vient au contact de l'écran, ceci sans information à priori sur le doigt (sa taille, par exemple). Toutes les solutions techniques présentées ci-dessus permettent de commander une machine en fonction de la position d'un objet mobile dans une zone de localisation qui correspond à un plan, à savoir la face frontale de l'écran. Il en va de même pour le système de commande à plusieurs caméras décrit dans la demande internationale de brevet WO 02 29722. La zone de localisation présente une surface de séparation disposée entre une surface d'accès accessible à l'objet mobile et une surface d'appui qui concide avec la 15 face frontale de l'écran. Le système détecte un franchissement de la surface de séparation par l'objet mobile pour déclencher une opération spécifique analogue à celle initiée au moyen d'un interrupteur disposé sur la souris mentionné plus haut, opération connue sous le nom de " clic " dans le langage courant. Cette opération spécifique est indépendante de la position de l'objet mobile dans le plan ou, autrement dit, de sa projection sur l'écran. La présente invention a ainsi pour objet d'accroître sensiblement la capacité d'une méthode de commande qui met en oeuvre un procédé d'imagerie. Selon l'invention, une méthode permet la commande d'une machine au moyen de la position d'un objet mobile dans une zone de localisation, cette zone 25 de localisation présentant une première surface de séparation disposée entre une surface d'accès et une surface d'appui, cette méthode faisant appel à un procédé d'imagerie pour déterminer quel secteur identifié de la surface d'accès l'objet mobile a traversé, cette méthode produisant une commande de premier rang fonction de ce secteur identifié, cette méthode produisant également une 30 commande de deuxième rang lorsque l'objet mobile a traversé la première surface de séparation; de plus, la commande de deuxième rang est fonction du secteur identifié qu'a traversé l'objet mobile. Ainsi, outre un premier ensemble de commandes comprenant un nombre de commandes de premier rang égal au nombre de secteurs de la surface 35 d'accès, on définit un deuxième ensemble de commandes comprenant un nombre de commandes de deuxième rang inférieur ou égal à ce même nombre de secteurs. Le nombre de commandes que peut produire la méthode selon l'invention est ainsi pratiquement doublé par rapport à l'état de l'art. Avantageusement, la zone de localisation comporte une deuxième surface de séparation disposée entre la première surface de séparation et la surface d'appui et la méthode produit une commande de troisième rang lorsque l'objet mobile a traversé cette deuxième surface de séparation, cette commande de troisième rang étant également fonction du secteur identifié qu'a traversé l'objet mobile et différant de la commande correspondante de deuxième rang. On définit donc un troisième ensemble de commandes comprenant lui 10 aussi un nombre de commandes de troisième rang inférieur ou égal à ce même nombre de secteurs. Le nombre de commandes que peut produire la méthode selon l'invention est ici sensiblement triplé. Si l'état de l'art enseigne la possibilité de définir un ensemble de commandes dans un espace sectorisé à deux dimensions correspondant à un plan sur lequel est projeté un objet, l'invention propose de définir un ensemble de commandes dans un espace sectorisé à trois dimensions, la troisième dimension permettant de représenter la distance d'une surface de séparation à la surface d'appui. De préférence, une zone de surveillance jouxtant la surface d'accès de la 20 zone de localisation, la méthode produit une commande d'activation lorsque l'objet mobile a pénétré dans cette zone de surveillance. L'invention vise également un dispositif comprenant des moyens pour la mise en oeuvre de la méthode ci-dessus. La présente invention apparaîtra maintenant avec plus de détails dans le 25 cadre de la description qui suit d'exemples de réalisation donnés à titre illustratif en se référant aux figures annexées qui représentent: - la figure 1, un schéma d'un dispositif destiné à la mise en oeuvre de l'invention, - la figure 2, un schéma de la partition en secteurs d'un écran de visualisation, et - la figure 3, un schéma de la zone de localisation. Les éléments présents dans plusieurs figures sont affectés d'une seule et même référence. On remarquera à titre préliminaire que la zone de localisation de l'objet mobile est un volume ouvert qui n'est pas nécessairement matérialisé par des parois physiques. Elle peut figurer à proximité d'un quelconque support comme 35 un mur, une vitrine ou une table, auquel cas les interférences éventuelles entre l'objet mobile et l'écran qui pourraient apparaître dans une image sont évitées. La seule contrainte d'installation réside dans la fixation des caméras qui doivent reposer sur un support. Toutefois, pour simplifier la présentation de l'invention, la zone de localisation est ici superposée à l'écran d'un ordinateur de sorte que la surface d'appui de cette zone se confond avec la face frontale de l'écran. Cette disposition ne doit pas être considérée comme un impératif technique. En référence à la figure 1, une première 11 et une deuxième 12 caméras couvrent la zone de localisation 13, de forme sensiblement parallélépipédique, dont la surface d'appui 14 est opposée à la surface d'accès 15. On prévoit de plus une zone de surveillance 16 qui recouvre la zone de localisation 13. Les deux caméras 11, 12 sont reliées à une unité de traitement 17 qui commande l'écran de visualisation. Un objet mobile 19, tel la main ou l'index d'un utilisateur, a la faculté de se déplacer dans la zone de localisation 13. L'invention propose, à titre optionnel, de repérer la présence d'un utilisateur qui vient à proximité de la zone de localisation 13. Ainsi, les caméras 11, 12 déclenchent la visualisation d'une scène initiale sur l'écran, le salon d'une habitation par exemple, lorsqu'elles ont détecté la pénétration d'un corps 2 o quelconque dans la zone de surveillance 13. En référence à la figure 2, la surface d'appui 14 est partitionnée en une pluralité de secteurs figurant chacun à l'intersection d'une rangée a, b, c et d'une colonne 1, 2, 3. Le secteur référencé ii est disposé sur la ième rangée et sur la jème colonne. Par exemple, une bibliothèque apparaît dans le secteur bl et un 2 5 appareil de reproduction sonore dans le secteur c3. En référence à la figure 3, une première 31, une deuxième 32 et une troisième 33 surfaces de séparation figurent dans cet ordre entre la surface d'accès 15 et la surface d'appui 14 de la zone de localisation 13. Par convention, lorsque l'objet mobile 19 est positionné respectivement 30 entre la surface d'accès 15 et la première surface de séparation 31, entre la première 31 et la deuxième 32 surface de séparation, entre la deuxième 32 et la troisième 33 surface de séparation, entre la troisième surface de séparation 33 et la surface d'appui 14, il engendre une commande respectivement de premier rang, de deuxième rang, de troisième rang, de quatrième rang. Lorsque l'objet mobile 19 est introduit entre la surface d'accès 15 et la première surface de séparation 31 au droit du secteur bl, l'unité de traitement 17 provoque (commande de premier rang) l'affichage d'un livre de la bibliothèque dans chaque secteur à l'exception du secteur bl. Deux options sont alors offertes. Selon une première option, l'objet mobile 19 se déplace en direction de l'écran 14 pour apparaître entre la première 31 et la deuxième 32 surface de séparation toujours au droit du secteur bl. Ce déplacement provoque (commande de deuxième rang) l'affichage d'un nouveau livre dans chaque secteur. Selon une deuxième option, l'objet mobile 19 se déplace latéralement entre la surface d'accès 15 et la première surface de séparation 31 pour atteindre un autre secteur, le secteur d2 par exemple. Un nouveau déplacement de l'objet mobile 19 en direction de l'écran 14 pour apparaître entre la première 31 et la deuxième 32 surfaces de séparation toujours au droit du secteur d2 provoque ( commande de deuxième rang) la visualisation de la première page du livre. Si l'objet mobile 19 se déplace encore en direction de l'écran pour apparaître entre la deuxième surface de séparation 32 et la surface d'appui 14 toujours au droit du secteur d2, c'est la page suivante qui est visualisée (commande de troisième rang). Si par contre l'objet mobile 19 se déplace encore en direction de la surface d'accès 15 pour apparaître entre cette surface d'accès et la première surface de séparation 31 toujours au droit du secteur d2, c'est la page précédente qui est visualisée. A titre d'exemple, l'unité de traitement 17 visualise à nouveau la scène initiale lorsque l'objet mobile 19 sort de la zone de localisation 13. Lorsque l'objet mobile 19 est introduit entre la surface d'accès 15 et la première surface de séparation 31 au droit du secteur c3, l'unité de traitement 17 provoque l'affichage de l'appareil de reproduction sonore sur la totalité de l'écran. Ainsi, le bouton permettant de régler le volume figure dans le secteur bl 3 0 et le lecteur de compact-disques dans le secteur c2. Lorsque l'objet mobile 19 est introduit entre la première 31 et la deuxième 32 surface de séparation au droit du secteur c2, l'unité de traitement 17 provoque l'affichage d'un disque dans chaque secteur à l'exception du secteur c2. Deux options sont alors offertes. Selon une première option, l'objet mobile 19 se déplace en direction de l'écran 14 pour apparaître entre la deuxième 32 et la troisième 33 surface de séparation toujours au droit du secteur c2. Ce déplacement provoque l'affichage d'un nouveau disque dans chaque secteur. Selon une deuxième option, l'objet mobile 19 se déplace latéralement entre la première 31 et la deuxième 32 surface de séparation pour atteindre un autre secteur, le secteur J2 par exemple. Un nouveau déplacement de l'objet mobile 19 en direction de l'écran 14 pour apparaître entre la deuxième 32 et la troisième 33 surfaces de séparation toujours au droit du secteur d2 provoque la visualisation du premier morceau du disque. Si l'objet mobile 19 se déplace encore en direction de l'écran pour apparaître entre la troisième surface de séparation 33 et la surface d'appui 14 toujours au droit du secteur d2, c'est le morceau suivant qui est reproduit. Si par contre l'objet mobile 19 se déplace en direction de la surface d'accès 15 pour apparaître entre la première 31 et la deuxième 32 surface de séparation toujours au droit du secteur d2, c'est le morceau précédent qui est reproduit. A titre d'exemple, l'unité de traitement 17 visualise à nouveau l'appareil de reproduction sonore lorsque l'objet mobile 19 revient au droit du secteur c2. Lorsque l'objet mobile 19 est introduit entre la première 31 et la deuxième 32 surface de séparation au droit du secteur b, l'unité de traitement 17 provoque l'affichage d'un niveau sonore identifié dans chaque secteur à l'exception du secteur bM. Deux options sont alors offertes. L'objet mobile 19 se déplace latéralement entre la première 31 et la deuxième 32 surface de séparation pour atteindre le secteur correspondant au niveau sonore souhaité. Un nouveau déplacement de l'objet mobile 19 en direction de l'écran 14 pour apparaître entre la deuxième 32 et la troisième 33 surfaces de séparation règle le volume de l'appareil de reproduction sonore au niveau souhaité. A titre d'exemple, l'unité de traitement 17 visualise à nouveau l'appareil de reproduction sonore lorsque l'objet mobile 19 revient au droit du secteur bM. Dans l'exemple de réalisation ci-dessus, trois surfaces de séparation 31, 32, 33 sont prévues. Naturellement, l'invention s'applique quel que soit le nombre de ces surfaces de séparation pourvu qu'il y en ait au moins une. Par ailleurs, le procédé d'imagerie qui permet de déterminer la position de l'objet mobile 19 dans la zone de localisation 13 n'est pas plus détaillé car l'homme du métier dispose de nombreuses solutions connues. De même, le dispositif qui permet de mettre en oeuvre la méthode de commande exposée ci-dessus ne nécessite pas d'explications supplémentaires. En effet il est réalisé au moyen d'éléments que l'homme du métier emploie couramment. L'exemple de réalisation de l'invention présenté ci-dessus a été choisi pour son caractère concret. Il ne serait cependant pas possible de répertorier de manière exhaustive tous les modes de réalisation que recouvre cette invention. En particulier, toute étape ou tout moyen décrit peut-être remplacé par une étape ou un moyen équivalent sans sortir du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1) Méthode de commande d'une machine au moyen de la position d'un objet mobile 19 dans une zone de localisation 13, cette zone de localisation présentant une première surface de séparation 31 disposée entre une surface d'accès 15 et une surface d'appui 14, ladite méthode faisant appel à un procédé d'imagerie pour déterminer en regard de quel secteur identifié b2 de la surface d'appui 14 se trouve ledit objet mobile 19, cette méthode produisant une commande de premier rang fonction de ce secteur identifié b2, cette méthode produisant également une commande de deuxième rang lorsque ledit objet 19 mobile a traversé ladite première surface de séparation 31, caractérisée en ce que ladite commande de deuxième rang est fonction du secteur identifié b2 en regard duquel se trouve ledit objet mobile 19. 2) Méthode selon la revendication 1 caractérisée en ce que, ladite zone de localisation 13 comportant une deuxième surface de séparation 32 disposée entre ladite première surface de séparation 31 et ladite surface d'appui 14, elle produit une commande de troisième rang lorsque ledit objet mobile a traversé ladite deuxième surface de séparation 32, cette commande de troisième rang étant également fonction du secteur 20 identifié b2 en regard duquel se trouve ledit objet mobile 19 et différant de la commande correspondante de deuxième rang. 3) Méthode selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisée en ce que, une zone de surveillance 16 jouxtant la surface d'accès 15 de ladite zone de localisation 13, elle produit une commande d'activation 25 lorsque ledit objet mobile 19 a pénétré dans cette zone de surveillance 16. 4) Dispositif comprenant des moyens 11, 12, 17 pour la mise en oeuvre de la méthode selon l'une quelconque des revendications précédentes.