Brevet FR2989486A1 — publié le 20131018

SYSTEME POUR DESIGNER ET ACTIVER UNE CI BLE DANS UNE SCENE DE L'ENVIRONNEMENT VISUEL D'UN OPERATEUR La présente invention concerne un système pour désigner et activer une cible dans une scène de l'environnement visuel d'un opérateur et en particulier dans une scène réelle ou dans une scène virtuelle ou encore, en combinant les deux types de scène précédents, dans une scène dite de réalité augmentée. La présente invention s'applique notamment à un système pour désigner et activer une cible dans une scène de l'environnement visuel d'un occupant d'un véhicule automobile et en particulier dans une scène de l'environnement visuel se situant à l'avant du véhicule vis-à-vis du conducteur du véhicule. Les fonctions d'affichage et de manipulation d'informations dans un véhicule, et notamment un véhicule automobile, sont des fonctions qui doivent être compatibles avec les exigences d'ergonomie nécessaires à la conduite sans impacter la vigilance du conducteur dont l'attention ne doit pas être détournée de la route au moment de saisir ou lire une information. C'est là une des principales contraintes qui distingue les applications multimédia grand public de type « Smartphone » ou tablette, d'une application 20 automobile. Depuis ces dernières années, on assiste à la multiplication d'écrans dans le véhicule, au niveau du combiné d'instrumentation face au conducteur, et également en différents endroits du cockpit, appelé également poste de conduite, par exemple pour des fonctions de confort telles que la radio ou la 25 climatisation. A tous ces écrans peut aussi se rajouter un afficheur d'aide à la navigation, situé au centre du cockpit automobile. Pour permettre au conducteur de garder toute son attention sur l'environnement routier, un nouveau système optique encore nommé « afficheur tête haute » VTH (Vison Tête Haute) ou HUD (acronyme anglo-saxon pour 30 « Head Up Display ») commence à apparaître : il s'agit de créer une image virtuelle face au conducteur dans une zone située sur la planche de bord, à la base du pare-brise. Avantageusement, cette visualisation ne nécessite pas de mouvement de la tête et des yeux du conducteur. Ce système d'affichage évite aussi la fatigue visuelle qui résulte d'une accommodation de l'oeil à courte distance au niveau du cockpit puis à longue distance sur la route. A terme, on pourrait disposer d'une plus grande image virtuelle située plus en avant du véhicule, proche de la route, avec une animation qui mette en oeuvre différentes fonctions, en superposition et éventuellement en transparence avec l'environnement réel. Ces fonctions peuvent par exemple permettre de sélectionner un monument pour obtenir l'affichage de son nom en superposition avec celui-ci, par la fonction que l'on nomme la réalité augmentée. Une autre fonction peut aussi déclencher l'énoncé d'un commentaire sur un monument. D'autres usages peuvent, par exemple, permettre de sélectionner un objet pour demander une adresse, demander de faire un zoom sur une carte affichée, etc. Mais, il faut aussi pouvoir désigner et activer ces fonctions à partir d'une liste de fonctions ou d'objets affichés en image virtuelle, dans un contexte de conduite automobile : c'est un des objectifs de la présente invention. On utilisera le terme « désignateur » pour définir le moyen permettant de désigner et activer à distance une fonction désirée. Un tel désignateur devra s'intégrer dans le cockpit au plus près des mains du conducteur dans leur position de conduite normale. L'ensemble des désignateurs existants ne sont pas adaptés à un environnement de conduite qui vibre, secoue et qui met en jeux de la réalité augmentée ou des scènes virtuelles projetées à distance du conducteur, par exemple dans un contexte de vision tête haute pour le conducteur. Le problème est qu'il faut que le conducteur garde les yeux sur l'environnement routier, tout en manipulant un désignateur qui est à l'intérieur du véhicule et tout en gardant les mains en position de conduite, c'est-à-dire avec au moins une main sur le volant et l'autre disponible à proximité immédiate du volant, alors que l'objet désigné se trouve dans une scène virtuelle à l'extérieur du véhicule, par exemple devant le pare-brise, en superposition de la route. Les organes de commande manuelle de type boutons ou molette : poussé, rotatif, haut-bas, droite-gauche, de type souris ou joystick, ... ne conviennent pas parce qu'il faut regarder où se trouve le bouton avant de pouvoir l'activer. Cela nécessite de quitter la route des yeux une fraction de seconde ou plus. D'autre part, ces boutons ne permettent pas l'acquisition de commandes complexes à l'instar de celles faites avec des écrans tactiles de Smartphones, comme par exemple des demandes d'agrandissement en écartant deux doigts, des demandes de déplacement en balayant le doigt, ou de rotation par mouvement circulaire d'un doigt, etc. Les pointeurs informatiques de type souris ne conviennent pas parce qu'il faut saisir un objet en pleine main au lieu de tenir le volant. Les surfaces tactiles d'ordinateur de bureau, ne conviennent pas plus parce qu'il manque un point de repère physique et un dispositif d'actionnement de type « clic » qui permettent de positionner la main sans regarder et de 15 déclencher des commandes dans un environnement instable. Les écrans tactiles, de type résistif ou capacitif, ne conviennent pas non plus parce que leur emploi nécessite de regarder ces surfaces tactiles et que l'image est superposée à l'écran tactile. Des caméras associées à un système de traitement d'images peuvent 20 capter et interpréter des gestes, mais cela nécessite un logiciel de détection de mouvement assez lourd. D'autre part, puisqu'il n'y aurait pas de contact physique, il faudrait savoir à quel moment enclencher le détecteur de mouvement pour éviter des commandes intempestives. Un but de la présente invention est de proposer un système moins 25 complexe qu'une caméra avec un circuit électronique de traitement de l'image pour la reconnaissance de gestes, fiable, apte à décoder les ordres sans nécessiter de traitement logiciel lourd, facilement intégrable dans le cockpit d'une automobile et à moindre coût. La présente invention permet d'une façon générale, d'utiliser un 30 désignateur sans avoir besoin de le regarder, sans avoir besoin de le saisir à pleine main, en mettant en oeuvre des gestes simples pour pouvoir désigner un objet dans une scène virtuelle, sans quitter celle-ci des yeux. La présente invention exploite avantageusement les mouvements de la main et des doigts à l'instar de ce qu'il est possible de faire avec des écrans tactiles de Smartphones, comme par exemple des demandes d'agrandissement en écartant deux doigts, ou des demande de déplacement par balayage d'un ou plusieurs doigts, ou de rotation par mouvement circulaire d'un doigt. Le conducteur a ainsi la possibilité d'activer une fonction en gardant la main proche du volant, au niveau du cockpit, sans quitter la route du regard, par simple tâtonnement et par geste. A cet effet, l'invention a pour premier objet un système pour désigner une cible dans une scène de l'environnement visuel d'un opérateur, et pour activer au moins une fonction associée à la cible désignée, ledit système étant caractérisé en ce qu'il comporte : - des moyens de pointage et de commande tactile disposés à portée de main de l'opérateur et accessibles sans que l'opérateur ne quitte la scène des yeux ; - des moyens de guidage d'au moins un doigt de l'opérateur, lesdits moyens étant disposés sur une surface située au voisinage des moyens de pointage et de commande ; les moyens de guidage étant aptes à guider le doigt le long des moyens de guidage jusqu'aux moyens de pointage et de commande ; - des moyens de détection de mouvement du doigt couplé aux moyens de pointage et de commande; - des moyens de traitement des informations de mouvements délivrées par les moyens de détection ; et - des moyens de commande convertissant les informations délivrés par les moyens de traitement en actions de commande matérialisant la désignation de la cible et l'activation de la fonction associée à la cible. Selon une caractéristique, les moyens de guidage sont constitués par des arrangements tactilement identifiables aménagés sur la surface ; lesdits arrangements étant organisés de manière à faire converger le doigt vers les moyens de pointage et de commande. Les arrangements tactilement identifiables sont par exemple des sillons creusés dans la surface. Selon une autre caractéristique, les moyens de pointage, de commande tactile et de détection de mouvements sont réunis dans un même boîtier définissant le boîtier d'un bouton de commande ; ledit boîtier servant de guide pour la partie mobile du bouton. Selon une autre caractéristique, les moyens de traitement des informations de mouvement délivrées par les moyens de détection sont également dans le boîtier du bouton de commande. Selon une autre caractéristique, les moyens de commande convertissant les informations délivrées par les moyens de traitement en actions de 10 commande, sont également dans le boîtier du bouton de commande. Selon une autre caractéristique, les moyens de détection de mouvements comportent un capteur optoélectronique utilisant une architecture de traitement en bio-mimétisme de type oeil de mouche ou autre. Selon une autre caractéristique, les moyens de guidage comportent des 15 moyens de détection de mouvements couplés aux moyens de traitement des moyens de pointage et de commande tactile. L'invention a pour second objet un véhicule comportant un système tel que décrit précédemment. Il est agencé, par exemple, sur une partie du véhicule et accessible par 2 0 au moins un occupant du véhicule et en particulier, sur une partie interne du véhicule en vis-à-vis d'un vitrage ou d'un écran du véhicule. Il peut être également agencé sur le cockpit ou une partie rattachée au cockpit du véhicule en étant accessible par le conducteur du véhicule. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages ressortiront à la 25 lecture de la description qui suit, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins sur lesquels : - la figure 1 illustre une vue de dessus, schématique, d'un exemple de mode de réalisation d'un système selon l'invention ; et - la figure 2 illustre un exemple de désignateur optoélectronique selon 30 l'invention, selon une coupe faite suivant l'axe de coupe Il-Il de la figures1. Dans le mode de réalisation, illustré à la figure 1, le système 1 selon l'invention comporte des moyens de guidage constitués par des arrangements tactilement identifiables aménagés à la surface du cockpit. Ces arrangements sont organisés de manière à faire converger le doigt vers les moyens de pointage et de commande. Comme illustré, ces moyens de guidage comportent des premiers moyens 2 formant un premier type de « guide d'approche » pour un doigt permettant de déplacer le doigt linéairement le long de ce premier guide 2 pour s'approcher progressivement d'un organe de commande de type bouton 3 associé à un désignateur optoélectronique 4, appelé également moyen de pointage. On désignera, par la suite, l'ensemble formé par le désignateur 4 optoélectronique et le bouton de commande 3 par le terme « bouton optoélectronique » ou plus simplement par le terme bouton 3, 4. Le moyens de guidage comportent des deuxièmes moyens 5 formant un deuxième type de « guide local » autour du bouton 3,4 permettant de guider le ou les mouvements d'un ou plusieurs doigts de la main sur ou au voisinage immédiat du bouton 3, 4 selon différents angles d'attaque du bouton 3, 4. Un exemple de réalisation d'un guide d'approche 2, 5 le plus simple consiste en un sillon creusé dans la peau d'une partie de cockpit, dans le même plan que celui dans lequel est disposé le bouton 3, 4. Une extrémité 21 du guide d'approche 2 est située au voisinage d'une des mains du conducteur qui se trouve dans une position naturelle de conduite ou de repos, avant utilisation du bouton. L'autre extrémité 22 est disposée au voisinage du bouton 3, 4. On peut avantageusement réaliser une combinaison de sillons horizontaux 51, ou portions de sillons horizontaux, avec des sillons verticaux 52, ou portions de sillon verticaux (dans de sens de la figure), et avec des sillons curvilignes 53, ou portions de sillons curvilignes, adaptée à la forme de la partie de cockpit ou planche de bord considérée, ou d'une autre partie ou équipement interne du véhicule comme par exemple : une console centrale, un accoudoir, un montant de baie, une portière, un pavillon, un volant, un siège, etc. Comme illustré à la figure 1, un exemple de « guide local » au bouton est formé par un « guide cardinal » : il comporte deux portions de sillons verticaux 52 et deux portions de sillons horizontaux 51 de part et d'autre du bouton 3, 4. Le guide cardinal est associé, dans cet exemple, à un « guide périphérique » au bouton : il comporte des portions de sillons circulaires 53 en périphérie du bouton. La largueur des sillons est avantageusement choisie inférieure mais proche de la largeur de celle d'un doigt pour permettre un guidage tactile naturel et donc facilement reconnaissable tactilement. Les sillons peuvent contenir des capteurs de mouvements, disposés dans le fond des sillons et disposés par exemple à intervalles réguliers ou se réduisant progressivement plus on se rapproche du bouton ou autour du bouton, pour faciliter la détection des mouvements du ou des doigts à proximité du bouton. Les capteurs peuvent être de différentes natures de façon à détecter la présence et le mouvement du ou des doigts. Parmi ces capteurs, on peut citer notamment : - les capteurs capacitifs ; - les capteurs résistifs ; - les capteurs optiques, sensibles aux longueurs d'onde dans le domaine de l'infrarouge ou à d'autres longueurs d'onde (photodiodes en semi-conducteur, par exemple en silicium dans le domaine du visible ; - les capteurs de chaleur ; - etc. Des émetteurs peuvent être associés aux capteurs afin de fiabiliser le signal capté ou le guidage des doigts. Parmi ces émetteurs, on peut citer notamment : - les émetteurs de lumière, dans l'infrarouge ou dans d'autres spectres de fréquences (émetteurs pouvant être réalisés par des diodes électroluminescentes) ; - les émetteurs de vibration ; - les émetteurs de chaleur ; - les émetteurs de sons liés à la détection d'approche ou de passage des doigts sur le capteur ; 2 9894 86 8 - les émetteurs d'odeurs spécifiques à l'usage de ce bouton peuvent encourager son utilisation ; - etc. Ces émetteurs peuvent se trouver dans les sillons et/ou au voisinage du 5 bouton. On peut également prévoir des repères mécaniques, en plus des capteurs avec ou sans émetteurs associés, comme par exemple : - un système de crantage sur un bouton rotatif ; - un système mécanique de type « clic » sur un bouton en appui ; 10 - etc. Un exemple de mode de réalisation du bouton d'un système selon l'invention est décrit schématiquement ci-après en référence à la figure 2. Le bouton 3, 4 comporte un boîtier 6 formé d'un fond 61 et d'une paroi latérale 62 qui remonte en périphérie du fond 61. 15 Cette paroi latérale 62 sert de guide à une partie mobile 7 supérieure du bouton 3, 4 lors de son déplacement. La partie mobile supérieure 7 forme un couvercle pour le boîtier 6. La face extérieure 71 de la partie mobile 7 est conformée pour être ergonomique et facilement reconnaissable au toucher. Elle définit une face 2 0 d'appui 72 pour au moins un doigt. La partie mobile 7 est apte à coulisser selon une direction orthogonale au centre de la face d'appui 72 du bouton 3, 4. Le boîtier 6 du bouton 3, 4 est fixé dans la peau P du cockpit. La face extérieure 71 de la partie mobile 7 affleure ou dépasse 25 sensiblement à l'extérieur de la peau P du cockpit. Un moyen 8 formant ressort, de type membrane ou autre, relie la partie mobile 7 au boîtier 6. Ce moyen 8 assure en outre une position stable en extension du bouton 3, 4 (position de repos). Un dispositif mécanique, non représenté, peut être aménagé dans le 3 0 boîtier 6 et coopérer avec la partie mobile 7 pour créer un retour haptique de type « clic » en position de compression (position de travail) pour signaler la prise en compte d'un appui au centre du bouton 3, 4 ou sur l'un de ses bords. La face extérieure 71 de la partie mobile 7 du bouton 3, 4 laisse passer la lumière. Le bouton 3, 4 comprend des moyens de détection de mouvements ou gestes 9, disposés au coeur du boîtier 6 sous la face extérieure 71 qui, étant transparente, permet aux moyens de détection de détecter une variation du flux lumineux quand le doigt est sur ou à proximité du bouton 3, 4. Les moyens de détection 9 comportent un ou plusieurs capteurs de lumière 91 et un ou plusieurs capteurs de déplacement 92 de la partie mobile 7 du bouton 3, 4. On peut prévoir d'utiliser deux ou plusieurs capteurs latéraux de compression des bords du bouton, à la place d'un seul capteur de déplacement central. Le bouton 3, 4 comporte en outre des moyens 10 électronique de traitement des signaux reçus par les capteurs 91, 92, disposés dans le boîtier 6 entre le fond 61 du boîtier 6 et les moyens de détection 9. Les moyens de détection 9 peuvent être également directement intégrés au dispositif de traitement 10 ou inversement. Les moyens de traitement 10 comprennent des moyens 11 de décodage et de mise en forme des signaux délivrés par les capteurs 91, 92. Le bouton 3, 5 comporte également une interface de communication 12 couplée au dispositif de traitement 10 permettant de transmettre les informations traitées vers un calculateur automobile, non représenté, apte à gérer les différents équipements électroniques présents dans le cockpit et notamment les dispositifs de commande et d'affichage du poste de conduite du véhicule. La mise en forme peut comprendre une simple mise à l'échelle des signaux ou aussi une acquisition et détection des mouvements des doigts, jusqu'à détection de mouvements complexes. Le fond 61 du boîtier 6 comporte une interface d'interconnexion, non représentée, avec le réseau de bord du véhicule pour l'alimentation électrique des moyens de détection, de traitement et l'interface de communication et pour la transmission des informations au calculateur. On peut également prévoir par exemple des moyens de transmission sans fil de type Wifi ou Bluetooth. Les moyens de décodage peuvent être déportés du bouton 3, 4 et être hébergés dans le calculateur. Les signaux transmis peuvent être des signaux analogiques ou numériques avec un codage de l'information qui peut utiliser un protocole de 5 communication complexe comme le bus LIN, acronyme anglo-saxon pour « Local Interconnect Network » ou le bus CAN, acronyme anglo-saxon pour « Controller Aera Network ». Les moyens de détection 9 peuvent comprendre avantageusement un capteur optoélectronique utilisant une architecture de traitement en bio- 10 mimétisme de type oeil de mouche ou autre pour détecter les mouvements ou gestes du conducteur. Le système selon l'invention peut inclure les variantes suivantes : Des capteurs de tout type peuvent être disposés dans les guides en plus des capteurs disposés dans le bouton. 15 La forme du bouton peut être carrée ou autre pour être facilement reconnaissable tactilement. La taille du bouton peut être de l'ordre du centimètre ou de la dizaine de centimètre. Il peut y avoir au moins deux capteurs optiques ou des dizaines. Lorsqu'il 20 y a deux capteurs, en les plaçant par exemple sous le doigt, au centre du bouton, il est encore possible de détecter dans quel sens et à quelle vitesse le doigt se déplace longitudinalement dans l'axe des deux capteurs. Avec trois capteurs, il est possible de capter le déplacement horizontal et le déplacement vertical avec la vitesse de déplacement. 25 Le dispositif de traitement peut comprendre un processeur de traitement des signaux capteurs, ou des circuits logiques éventuellement intégrés sous la forme d'un circuit microélectronique de type ASIC, acronyme anglo-saxon pour « Application Specific Integrated Circuit ». Les informations transmises peuvent prendre la forme d'un signal logique 30 haut ou bas sur plusieurs fils (par exemple niveau 0/12V ou niveau TTL), ou bien par un nombre limité de fils qui codent en niveaux de tension (par exemple un signal qui code quatre signaux de 3 volts en 3 volts). La scène peut être projetée sur toute partie vitrée du véhicule comme par exemple : le pare-brise, les vitres latérales du véhicule ou le toit vitré ou sur un ou plusieurs écrans disposés dans l'habitacle. Ainsi, tout occupant du véhicule sera en mesure de désigner et activer une ou plusieurs fonctions associées à la cible affichée dans la scène à partir de son siège sans avoir à effectuer de gestes amples ou brusques, susceptibles de gêner le conducteur. REVENDICATIONS1. Système (1) pour désigner une cible dans une scène de l'environnement visuel d'un opérateur, et pour activer au moins une fonction associée à la cible désignée, caractérisé en ce qu'il comporte : - des moyens de pointage (4) et de commande tactile (3) disposés à portée de main de l'opérateur et accessibles sans que l'opérateur ne quitte la scène des yeux ; - des moyens de guidage (2, 5) d'au moins un doigt de l'opérateur, lesdits moyens étant disposés sur une surface (P) située au voisinage des moyens de pointage et de commande (4, 3) ; les moyens de guidage étant aptes à guider le doigt le long des moyens de guidage jusqu'aux moyens de pointage et de commande ; - des moyens (9) de détection de mouvement du doigt couplé aux moyens de pointage et de commande ; - des moyens (10) de traitement des informations de mouvements délivrées par les moyens de détection ; et - des moyens (11, 12) de commande convertissant les informations délivrés par les moyens de traitement en actions de commande matérialisant la désignation de la cible et l'activation de la fonction associée à la cible. 2. Système (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens de guidage (2, 5) sont constitués par des arrangements tactilement identifiables aménagés sur la surface (P) ; lesdits arrangements étant organisés de manière à faire converger le doigt vers les moyens de pointage et de commande. 3 0 3. Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les arrangements tactilement identifiables sont des sillons creusés dans la surface (P). 4. Système (1) selon l'une des revendications précédente, caractérisé en ce que les moyens de pointage (4), de commande tactile (3) et de détection de mouvements (9) sont réunis dans un même boîtier définissant le boîtier (6) d'un bouton de commande ; ledit boîtier (6) servant de guide pour la partie mobile (7) du bouton. 5. Système (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens (10) de traitement des informations de mouvement délivrées par les moyens de détection (9) sont dans le boîtier (6) du bouton de commande (4, 3). 6. Système (1) selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que les moyens de commande (11) convertissant les informations délivrées par les moyens de traitement (10) en actions de commande, sont dans le boîtier (6) du bouton de commande (4, 3). 7. Système (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de détection (9) de mouvements comportent un capteur optoélectronique utilisant une architecture de traitement en bio-mimétisme de type oeil de mouche ou autre. 8. Système (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de guidage (2, 5) comportent des moyens de détection de mouvements couplés aux moyens de traitement (10) des moyens de pointage (4) et de commande tactile (3). 9. Véhicule comportant un système selon l'une des revendications précédentes. 10. Véhicule selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le 3 0 système est agencé sur une partie du véhicule et accessible par au moins un occupant du véhicule. 15 20 25 11. Véhicule selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le système est agencé sur une partie interne du véhicule en vis-à-vis d'un vitrage ou d'un écran du véhicule. 12. Véhicule selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le système est agencé sur le cockpit ou une partie rattachée au cockpit du véhicule en étant accessible par le conducteur du véhicule.