Brevet FR2938660A1 — publié le 20100521

Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé pour déterminer les paramètres photométriques d'un signe projeté sur un pare-brise de véhicule, ainsi qu'un procédé de projection d'un tel signe et un appareil de commande. L'invention concerne également le produit programme d'ordinateur d'un tel procédé. Etat de la technique Le document DE 198 13 300 C2 concerne la position de l'affichage d'un afficheur frontal. La position de l'affichage peut se choisir pour se trouver dans le champ de vision du conducteur en évitant si possible de le gêner. L'affichage frontal encore appelé � affichage tête haute � ou � visualisation tête haute � permet d'afficher une image ou un symbole non travaillé ou l'image travaillée d'une caméra. Dans la suite de la description, l'image ou le symbole de l'affichage frontal sera appelé "signe". Le signe apparaît au conducteur du véhicule comme image virtuelle devant un fond dont les caractéristiques ne peuvent se contrôler. Le fond peut avoir une densité lumineuse et des couleurs très différentes. Dans le cas extrême, il s'agit par exemple d'une route hivernale enneigée avec du soleil ou le passage dans un tunnel. Le fond peut avoir une densité lumineuse très homogène mais aussi très fortement structurée. Un fond homogène est par exemple celui d'une chaussée en béton sous une lumière diurne diffuse. Un fond fortement structuré est par exemple l'environnement urbain avec des véhicules et des façades de maisons. Dans tous ces cas, il faut garantir que le conducteur perçoive un signe nettement différencié par rapport au fond. Le document DE 10 2005 052 424 Al concerne un affichage par projection selon lequel, l'image est projetée sur le pare-brise d'un véhicule. Le contraste de la représentation de l'image se règle en fonction de la couleur et/ou de la luminosité de l'environnement du véhicule. Les systèmes connus de projection d'un signe sur une vitre, n'intègrent pas la position du signe et ni les paramètres 2 photométriques du fond. C'est pourquoi, souvent la représentation de l'image n'est pas optimale, surtout dans les conditions d'observation difficiles. But de l'invention Vis-à-vis de cet arrière-plan technologique, la présente invention se propose de développer un procédé permettant de déterminer les paramètres photométriques d'un signe projeté sur un pare-brise de véhicule, ainsi qu'un procédé de projection d'un signe sur un pare-brise de véhicule et aussi un produit-programme d'ordinateur mettant en oeuvre ce procédé. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention concerne un procédé pour déterminer les paramètres photométriques d'un signe projeté comme image virtuelle devant une vitre de véhicule, procédé comprenant les étapes suivantes consistant à : - recevoir une information concernant les paramètres photométriques de l'environnement extérieur du véhicule par une interface, - déterminer une plage angulaire de l'environnement extérieur devant le signe à partir de la direction de visée d'un occupant du véhicule, - déterminer les paramètres photométriques dans la plage angulaire en fonction de l'information concernant les paramètres photométriques dans l'environnement extérieur du véhicule, et - déterminer au moins un paramètre photométrique adapté aux paramètres photométriques dans la plage angulaire du signe. L'invention repose sur la considération selon laquelle, la lisibilité de l'affichage de l'afficheur frontal doit être garantie même dans des conditions d'observation difficiles si le signe affiché est adapté de manière optimale au fond qui se trouve directement derrière le signe. Pour cela, d'une part, il faut adapter la densité lumineuse du signe à la densité lumineuse du fond. D'autre part, il convient également de déterminer la couleur optimale du signe ou l'affichage frontal et la représentation du signe avec cette couleur optimale par rapport au fond pour garantir la lisibilité de l'affichage. La vitre peut être le pare-brise du véhicule et les occupants peuvent être le conducteur du véhicule. Les paramètres 3 photométriques peuvent être la densité lumineuse (cd/m2) et une couleur qui se décrit au moins approximativement par un emplacement de couleur, c'est-à-dire par les coordonnées de la couleur. Le signe peut être une image, un symbole, une inscription ou d'une manière générale un ou plusieurs points image. Le signe peut être défini par la densité lumineuse du signe, une couleur et une plage angulaire (extension) ainsi qu'une position angulaire. Le signe peut être projeté à l'aide d'un dispositif de projection ou d'un afficheur frontal sur la vitre de façon à apparaître pour les occupants du véhicule comme signe virtuel sur ou devant la vitre. L'expression "devant la vitre" peut signifier ici à l'extérieur du véhicule. L'environnement du véhicule est l'environnement du véhicule au niveau de la vitre. L'information concernant les paramètres photométriques de l'environnement et l'information qui en est déduite concernant la répartition de la densité lumineuse et la couleur du fond, peut également se déterminer par un signal d'image généré par une caméra. L'information concernant les paramètres photométriques de l'environnement peut correspondre à un ensemble de valeurs de mesure, associées à différentes zones de l'environnement. Le signe du fond peut représenter une partie de l'environnement. La plage angulaire peut ainsi définir une partie de l'ensemble de l'environnement défini par la position du signe selon l'angle de visée du signe par les occupants. La position du signe peut apparaître selon les occupants suivant une position angulaire fixe et à l'intérieur d'une plage angulaire fixe, si le signe n'a pas de relation directe avec un objet dans l'environnement. En revanche, si le signe est lié à un objet dans l'environnement, par exemple un symbole avertisseur, sa position angulaire et sa plage angulaire ne pourront être modifiées par la vision des occupants. L'information concernant les paramètres photométriques de l'environnement peut être une information concernant la densité lumineuse et/ ou une distribution de couleur dans la plage angulaire du fond. A partir de ces paramètres photométriques relatifs au fond, on détermine une densité lumineuse optimale et/ou une couleur du signe. Les paramètres photométriques dans la plage angulaire peuvent se déterminer par une fonction de pondération à partir de 4 l'information des paramètres photométriques de l'environnement du véhicule; une information relative à une zone de l'environnement à proximité du signe sera pondérée plus fortement qu'une information d'une zone plus éloignée du signe dans l'environnement. Cela permet d'éviter une mauvaise adaptation du signe qui serait liée à des conditions d'éclairage non homogènes. Selon un développement, le procédé comporte une étape de détermination d'une source de lumière aveuglante dans l'environnement, en fonction de l'information relative aux paramètres photométriques dans l'environnement du véhicule et une étape de détermination d'au moins un paramètre photométrique adapté du signe en tenant compte de la source de lumière aveuglante. Cela permet par exemple de tenir compte de la diffraction de la source de lumière aveuglante dans l'oeil de l'occupant, qui peut générer une densité lumineuse formant un voile sur le fond de l'oeil et nécessiter pour cela une densité d'éclairage plus importante pour le signe. En outre, le procédé peut comporter une étape de détermination de la densité d'éclairage d'adaptation de l'occupant, consistant à déterminer au moins un paramètre photométrique adapté du signe en tenant compte de la densité d'éclairage d'adaptation. Cela permet par exemple d'augmenter la densité d'éclairage du signe si le conducteur a été adapté sur un éclairage très clair à l'instant qui précède directement. En outre, le procédé comporte une étape de réception d'une information concernant une anomalie de l'occupant par l'intermédiaire de l'interface, et la détermination d'au moins un paramètre photométrique adapté pour le signe, peut se faire en tenant compte de l'information concernant l'anomalie de l'occupant. Cela permet d'adapter individuellement la représentation du signe à l'occupant. Les paramètres photométriques peuvent définir une densité d'éclairage. En plus ou en variante, les paramètres photométriques peuvent définir une distribution de couleur. Cela permet d'augmenter la densité lumineuse du signe dans le cas d'un fond clair et réciproquement, de diminuer cette densité dans le cas d'un fond plus sombre. La couleur du signe peut également être choisie en fonction de la couleur du fond et s'adapter à une couleur de fond variable. La présente invention concerne également un procédé de 5 projection d'un signe devant une vitre de véhicule comprenant les étapes suivantes consistant à : - recevoir une information de signe représentant le signe par l'intermédiaire d'une interface, - déterminer au moins un paramètre photométrique adapté du signe selon le procédé de l'invention pour déterminer les paramètres photométriques d'un signe projeté devant une vitre du véhicule, - déterminer un signal de commande pour afficher le signe en fonction de l'information de signe et d'au moins un paramètre photométrique adapté, et - fournir le signe de commande à l'installation d'affichage pour afficher le signe. Ainsi, l'invention s'applique avantageusement à des dispositifs de projection connus. Cela permet par exemple d'adapter l'affichage d'un afficheur frontal. Selon également une variante de réalisation de l'invention sous la forme d'un appareil de commande, l'invention permet de résoudre rapidement et efficacement le problème posé. L'appareil de commande peut être un appareil électrique qui traite des signaux fournis par les capteurs et génère en fonction de cela, des signaux de commande. L'appareil de commande peut comporter une interface réalisée sous la forme d'un circuit et/ou d'un programme. Dans le cas d'une réalisation sous la forme d'un circuit, les interfaces peuvent par exemple appartenir à des systèmes dédiés (systèmes ASIC) contenant les différentes fonctions de l'appareil de commande. Mais il est également possible d'avoir une interface propre, sous forme de circuit intégré ou du moins réalisée partiellement avec des composants discrets. Dans le cas d'une réalisation sous la forme d'un programme, les interfaces peuvent être des modules de programme enregistrés par exemple dans le microcontrôleur à côté d'autres modules de programme. 6 L'invention concerne également de façon avantageuse un produit programme d'ordinateur comportant un code programme sur un support lisible par une machine tel qu'une mémoire à semi-conducteurs, une mémoire sous forme de disque dur ou une mémoire optique permettant d'exécuter le procédé selon les caractéristiques exposées ci-dessus lorsque le programme est appliqué à l'appareil de commande. Dessins La présente invention sera décrite ci-après à l'aide du dessin annexé dans lequel : - l'unique figure montre un ordinogramme du procédé selon un exemple de réalisation de l'invention. Description d'un mode de réalisation Dans la description et les figures, les mêmes références ou des références analogues désignent les mêmes éléments ou des éléments analogues. La figure unique montre un ordinogramme d'un procédé servant à déterminer les paramètres photométriques d'un signe projeté devant une vitre de véhicule correspondant à un exemple de réalisation de la présente invention. Ainsi, selon l'invention, dans plusieurs étapes, on calcule les valeurs des paramètres photométriques du signe affiché par un afficheur frontal (visualisation tête haute) pour que les signes puissent être perçus facilement. Ces paramètres se règlent sur l'afficheur frontal (ou viseur tête haute). Une première étape 100 concerne la réception des paramètres photométriques relatifs à l'environnement extérieur du véhicule. Cette information est fournie par exemple par une interface à partir d'une caméra. L'image de la caméra permet de déterminer la densité lumineuse et la répartition des couleurs. Au cours d'une seconde étape, on détermine la plage angulaire de l'environnement dans laquelle apparaît le signe selon la direction de visée de l'occupant. Pour cela, dans une étape 102, on détermine tout d'abord si l'angle de visée de l'occupant est variable par rapport au signe. Si l'angle de visée est fixe, alors dans l'étape 103, on détermine la partie de l'image du fond correspondant à cet angle 7 d'image. Si l'angle d'image est variable, alors dans l'étape 104, on définit l'angle d'image correspondant d'un objet dans la scène apparaissant pour la conduite. Ensuite, dans l'étape 103, on définit l'extrait de l'image du fond correspondant à cet angle d'image. La détermination de la plage angulaire peut se fonder par exemple sur les données fournies par l'appareil de commande du dispositif d'affichage frontal. Cela permet selon l'invention, de prendre tout d'abord la scène qui se situe devant le conducteur avec une caméra ayant une dynamique appropriée. Dans l'image du fond prise par la caméra, on calcule les plages angulaires devant lesquelles apparaîtra le signe d'affichage frontal selon la direction de visée du conducteur. Pour cela, il faut distinguer plusieurs cas. Dans le premier cas, le signe apparaît dans une plage angulaire fixe selon la direction de visée du conducteur. Cette situation est habituelle si l'information qui porte le signe n'a pas de relation directe avec des objets de la scène de conduite, extérieurs au véhicule. Il s'agit par exemple de l'affichage de la vitesse ou d'un symbole de navigation. Dans ce cas, on détermine l'extrait de l'image du fond qui correspond alors à une plage angulaire fixe. Dans le second cas, le signe du dispositif d'affichage frontal est directement lié à un objet extérieur au véhicule. Le dispositif d'affichage frontal peut, par exemple, indiquer un symbole avertisseur ou un marquage comprenant un objet caractéristique de la chaussée. On pourra par exemple afficher un cadre autour d'un piéton. Dans ce cas, la plage angulaire du signe d'affichage frontal vu par le conducteur variera en continu. Vis-à-vis de cette image de fond, on pourra déterminer la plage angulaire actuelle correspondant à cette partie d'image. Dans une troisième étape, on détermine une répartition lumineuse dans la plage angulaire à partir de l'information concernant les paramètres photométriques dans l'environnement du véhicule. Pour cela, dans l'étape 105, on détermine la densité lumineuse et la répartition des couleurs dans l'environnement de l'angle d'image du signe. 8 Pour calculer la densité lumineuse de l'environnement et la densité lumineuse du signe, on détermine tout d'abord la densité lumineuse de l'environnement pour déterminer la plage angulaire de l'afficheur frontal à partir d'une image de la caméra. Dans le cas d'un fond non homogène, les zones situées directement autour de l'afficheur frontal, sont pondérées plus fortement que les zones éloignées. Cela se réalise par une fonction de pondération à deux dimensions à l'aide de laquelle on pondère les différentes valeurs de l'intensité d'éclairage de l'image du fond. Le maximum de la fonction se trouve au centre du signe d'affichage frontal. En faisant la somme et en formant la moyenne des différentes densités distinctes, pondérées, on calcule la densité effective de l'éclairage environnant. A partir de modèles connus de la densité d'éclairage minimale du signe (reposant sur de nombreuses analyses avec des testeurs, publiées par Blackwell, Bhise), on peut calculer la densité minimale d'éclairage de signe ainsi qu'une densité d'éclairage de signe garantissant une lisibilité certaine et confortable. Au cours d'une autre étape 106, on détermine s'il y a une source de lumière aveuglante. Dans l'affirmative, dans l'étape 107, on calcule une plus forte demande de lumière d'éclairage avec la source de lumière aveuglante. Dans au moins une autre étape, on détermine au moins un paramètre photométrique du signe adapté à la répartition lumineuse. Par exemple, dans une étape 108, on pourra calculer une densité d'éclairage de signe. On peut tenir compte de la nécessité d'augmenter la densité d'éclairage comme cela résulte du calcul de l'étape 107. Ainsi, l'invention permet de tenir compte de sources de lumière aveuglante. Dans le cas où une source lumineuse se trouve dans l'image du fond dont la densité lumineuse dépasse très fortement celle des autres sources lumineuses ou surfaces, on peut tenir compte séparément de cette source de lumière aveuglante. Elle augment la demande de densité d'éclairage du signe en ce que par exemple elle génère une densité de lumière formant un voile sur le fond de l'oeil par diffraction dans l'oeil du conducteur. Pour cela, on connaît également 9 des modèles de calcul (par exemple ceux de Adrian) qui nécessitent comme grandeur d'entrée, la position angulaire, l'extension, la densité lumineuse de la source de lumière aveuglante. Ces grandeurs peuvent également se déterminer à partir de la vue de la caméra. Dans l'étape 109, on évalue l'état d'adaptation du conducteur. L'état d'adaptation du conducteur ne peut être pris en compte pour calculer la densité d'éclairage des signes dans l'étape 108. Cela permet de tenir compte de l'état d'adaptation de l'oeil du conducteur à partir des impressions lumineuses précédentes. Ainsi, l'invention permet de tenir compte de l'état d'adaptation du conducteur. Pour cela, à partir de la connaissance de la répartition de la densité lumineuse dans l'image de la caméra et selon la direction de visée du conducteur, dans la période qui précède directement, on peut conclure à l'état d'adaptation instantané du conducteur. Cet état sera intégré dans le modèle de la densité lumineuse du signe. Pour la densité lumineuse du signe, on pourra calculer un coefficient de correction de sorte que par exemple, pour un conducteur adapté à un niveau très clair, il faudra une plus grande densité d'éclairage du signe pour obtenir la même qualité de lisibilité du signe. En particulier, il faut tenir compte de sources de lumière aveuglante. Si l'on mesure en continu la direction visée du conducteur, on pourra tenir compte de son évolution chronologique dans les coups d'oeil antérieurs. Les directions de visée antérieures et ainsi les densités d'éclairage de vue seront pondérées moins fortement selon une fonction décroissante que les densités d'éclairage actuelles dans la direction de visée. De telles fonctions sont en principe également connues. S'il n'y a pas de saisie de la direction de visée, on pourra déterminer une fonction de pondération à partir de la connaissance de distribution caractéristique de direction de visée. Avec la fonction de pondération, on pourra pondérer les densités d'éclairage du fond dans la direction de visée du conducteur, et les combiner en une densité d'éclairage d'adaptation caractéristique. Par exemple, on pourra utiliser des répartitions caractéristiques de direction de visée du conducteur sur des classes de caractéristiques de chaussée. Il est également convenu que l'état d'adaptation du conducteur est déterminé par des intensités 10 d'éclairage photopiques c'est-à-dire de vision de jour, essentiellement par un étroit angle de visée dans la direction de visée. Cela permet de pondérer très fortement cette plage angulaire. Après le calcul de la densité d'éclairage de signe, nécessaire, on vérifie dans l'étape 110 si cette densité peut se réaliser avec l'afficheur frontal. Dans ce cas, on représente le signe dans l'étape 111 avec la densité lumineuse nécessaire, calculée. Si le dispositif d'affichage frontal ne permet pas d'atteindre la densité d'éclairage de signe, nécessaire, on vérifie dans l'étape 112, si l'afficheur frontal peut représenter le signe avec des couleurs différentes. Si la couleur du signe est variable, alors dans l'étape 113, on choisit pour le signe une couleur contrastée par rapport à celle du fond. Dans l'étape 114, on représente le signe avec une couleur contrastée. Suivant qu'il est nécessaire d'adapter la couleur du signe ou que cela est possible, l'étape 114 pourra se faire après l'étape 111 ou l'étape 113. La solution selon l'invention permet ainsi de vérifier le codage de couleur. Si la densité lumineuse maximale du signe n'est pas suffisante pour créer un contraste suffisant en densité lumineuse par rapport au fond, on pourra déterminer si un contraste de couleur supplémentaire du signe permet une reconnaissance suffisante du signe. Cela se réalise de préférence pour des signes dont la couleur n'a pas de signification précise, c'est-à-dire pour lesquels il n'y a pas de code couleur connu de manière générale. Dans le cas par exemple, d'un signe de couleur rouge et si ce signe doit indiquer "danger" ou jaune comme "attention", on conservera si possible la couleur de ce signe. Mais si le signe ne doit donner qu'une indication, par exemple une flèche verte pour l'affichage d'un système de guidage vers la destination, on pourra modifier la couleur. On pourra par exemple changer la couleur et passer du vert au pourpre pour avoir un contraste de couleur supplémentaire par rapport à un fond constitué par une prairie verte. Pour cela, on décide tout d'abord si l'on veut obtenir un contraste de densité lumineuse suffisante. Dans la négative, on détermine tout d'abord dans l'image vidéo, la couleur du fond devant lequel le signe 11 doit apparaître. Ensuite, on calcule une couleur et on règle le dispositif d'affichage frontal qui possède une distance suffisamment grande dans l'espace couleur pour réaliser une différenciation suffisante pour un conducteur ayant une vision normale. Selon l'invention, on peut également tenir compte des particularités propres à chaque conducteur. Pour cela, on peut tenir compte des particularités de l'utilisateur dans chacune des étapes décrites. Il peut s'agir par exemple de l'acuité visuelle pour des conditions d'éclairage photopiques ou scotopiques ou des anomalies de la vision du conducteur. De telles particularités peuvent s'évaluer à partir de l'âge du conducteur mais de préférence, on les introduit de façon connue, selon la personnalisation du véhicule, par exemple avec une clef propre à une personne qui transmet au véhicule de telles informations complémentaires concernant l'utilisateur. Pour cela, dans l'étape 115, on identifie le conducteur. Dans l'étape 116, on vérifie s'il y a une anomalie pour le conducteur. En l'absence d'anomalie, le procédé sera exécuté comme décrit, en revanche, s'il y a une anomalie du conducteur, elle pourra être lue dans l'étape 117. Si l'anomalie concerne le besoin en densité d'éclairage, alors dans l'étape 107, on pourra calculer en plus une plus forte demande de densité d'éclairage par la source de lumière aveuglante en tenant compte de la densité d'éclairage augmentée nécessaire à cause de l'anomalie. Si l'anomalie concerne l'aptitude à l'adaptation du conducteur, elle peut être prise en compte dans l'étape 109 en ce qu'on évalue l'état d'adaptation du conducteur. Si l'anomalie concerne la perception des couleurs, elle pourra être prise en compte dans l'étape 113 concernant le choix de la couleur contrastée. Après les étapes 111 et 114, consistant à représenter les signes, on pourra répéter le cycle de la figure avec l'image de caméra suivante. Les étapes de procédé telles que décrites peuvent être exécutées par un dispositif approprié comportant les interfaces et les unités logiques appropriées. En particulier, les étapes de procédé peuvent être exécutées par un appareil de commande d'un dispositif d'affichage frontal. 12 Les exemples de réalisation décrits ne sont choisis qu'en tant qu'exemples et peuvent être combinés. En particulier, certaines ou plusieurs étapes de procédé pourront être supprimées ou être exécutées dans un ordre différent ou de manière multiple.5 REVENDICATIONS1 °) Procédé pour déterminer les paramètres photométriques d'un signe projeté comme image virtuelle devant une vitre de véhicule, procédé comprenant les étapes suivantes consistant à : - recevoir (100) une information concernant les paramètres photométriques de l'environnement extérieur du véhicule par une interface, - déterminer (103) une plage angulaire de l'environnement extérieur devant le signe à partir de la direction de visée d'un occupant du véhicule, - déterminer (105) les paramètres photométriques dans la plage angulaire en fonction de l'information concernant les paramètres photométriques dans l'environnement extérieur du véhicule, et - déterminer (108, 113) au moins un paramètre photométrique adapté aux paramètres photométriques dans la plage angulaire du signe. 2°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' - on détermine (105) les paramètres photométriques dans la plage angulaire par une fonction de pondération à partir de l'information relative aux paramètres photométriques dans l'environnement du véhicule, et - pour cela, on pondère plus fortement une information d'une zone de l'environnement proche du signe, qu'une information dans une zone de l'environnement plus éloigné du signe. 3°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé par l'étape (106) consistant à déterminer une source de lumière aveuglante dans l'environnement en fonction de l'information concernant les paramètres photométriques de l'environnement du véhicule, la détermination (108, 113) d'au moins un paramètre photométrique adapté du signe se faisant en tenant compte de la source de lumière aveuglante. 20 14 4°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé par une étape (109) de détermination d'une densité d'éclairage d'adaptation de l'occupant du véhicule, la détermination (108, 113) d'au moins un paramètre photométrique adapté du signe se faisant en tenant compte de la densité lumineuse d'adaptation. 5°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé par une étape (117) de réception par l'interface d'une information concernant une anomalie de l'occupant, la détermination (108, 113) d'au moins un paramètre photométrique adapté du signe se faisant en tenant compte de l'information 15 concernant l'anomalie de l'occupant. 6°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le paramètre photométrique est une densité lumineuse. 7°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le paramètre photométrique est une répartition de couleur. 25 8°) Procédé de projection d'un signe comme image virtuelle devant une vitre d'un véhicule comprenant les étapes suivantes consistant à : - recevoir par l'intermédiaire d'une interface une information de signe que doit représenter le signe, - déterminer au moins un paramètre photométrique adapté du signe 30 selon les revendications 1 à 7, - déterminer un signal de commande pour afficher le signe en fonction de l'information de signe d'au moins un paramètre photométrique adapté, et - fournir (111, 114) le signal de commande à l'installation d'affichage 35 pour afficher le signe. 15 9°) Appareil de commande d'une installation de projection pour projeter un signe, pour exécuter toutes les étapes d'un procédé selon les revendications 1 à 8. 10°) Produit programme d'ordinateur comportant un code programme enregistré sur un support lisible par une machine pour la mise en oeuvre du procédé selon les revendications 1 à 8 lorsque le programme est lu par un appareil de commande selon la revendication 9. lo