Brevet FR3018124A1 — publié le 20150904

Système de visualisation de casque comportant un zoom numérique Le domaine de l'invention est celui des systèmes de visualisation de casque, utilisés notamment dans le domaine aéronautique. Les systèmes de visualisation de casque sont couramment utilisés pour des applications aéronautiques depuis plusieurs décennies. Un système de visualisation de casque comporte principalement deux sous-ensembles. Le premier est un casque équipé d'un système de visualisation projetant vers l'oeil ou les yeux de l'utilisateur une image collimatée en superposition sur l'extérieur. Le second est un système de détection de posture de casque permettant de repérer dans l'espace, par rapport à un repère connu, généralement lié à un aéronef, la position et l'orientation du casque. La principale fonction du système de visualisation de casque est de pouvoir présenter, en superposition sur le paysage extérieur, des informations dites « conformes », c'est-à-dire affichées virtuellement dans la direction exacte qu'elles occuperaient dans le paysage extérieur. Ainsi, si le système affiche une image vidéo issue d'un capteur et comportant un certain nombre d'objets, les objets représentés de cette image se superposent exactement aux objets présents sur le terrain. Actuellement, si l'utilisateur souhaite observer une zone agrandie du paysage extérieur, il doit avoir recours à des moyens de grossissement optiques qui peuvent être soit des jumelles optiques soit des capteurs vidéo comportant un zoom optique. Ces dispositifs présentent plusieurs inconvénients. Les jumelles optiques sont difficilement compatibles de l'utilisation de visuels de casque et plus généralement sont difficilement compatibles du pilotage d'aéronefs. L'ajout de zooms sur des capteurs optiques peut poser des problèmes importants de coût et d'encombrement. De plus, selon les conditions de visibilité extérieure liées à la pluie, au brouillard, à la nuit ou à l'éblouissement sous fort éclairement solaire, les capteurs ne sont pas toujours efficaces. Or, il existe aujourd'hui des bases de données cartographiques comportant une représentation tridimensionnelle de la surface terrestre. Ces bases sont complétées par des bases de données orthophotographiques comportant, en particulier, une représentation précise des infrastructures disposées au sol telles que les bâtiments, les routes et les ouvrages d'art. Le système de visualisation de casque selon l'invention utilise ces différentes bases de données couplées au système de détection de posture de casque pour présenter une image numérique dite « zoomée » d'une portion du terrain survolé, permettant ainsi au pilote de voir des détails qu'il ne percevrait pas autrement. Plus précisément, l'invention a pour objet un système de visualisation de casque comportant au moins : - un casque équipé d'un dispositif de visualisation apte à générer des images en superposition sur un terrain ; - un système de détection de posture dudit casque par rapport à un référentiel connu ; - des moyens de géolocalisation ; caractérisé en ce que le système de visualisation de casque comporte : - une base de données cartographiques et/ou orthophotographiques représentatives dudit terrain ; - des moyens de calcul permettant de déterminer la localisation d'une zone dudit terrain disposée à un emplacement connu du champ du dispositif de visualisation ; - des moyens de sélection et d'affichage de données cartographiques et/ou orthophotographiques par le dispositif de visualisation, lesdites données représentant une vue agrandie de ladite zone. Avantageusement, le système de visualisation comporte des 25 moyens permettant de faire varier le grossissement des données cartographiques et/ou orthophotographiques affichées. Avantageusement, les données cartographiques et/ou orthophotographiques affichées comportent des informations sur la zone agrandie. 30 L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre donnée à titre non limitatif et grâce aux figures annexées parmi lesquelles : La figure 1 représente une image d'un paysage extérieur dans un 35 visuel de casque ; La figure 2 représente une image partielle agrandie d'un paysage extérieur dans un visuel de casque. Un système de visualisation de casque selon l'invention comporte 5 principalement : - un casque équipé comprenant un ensemble optoélectronique d'affichage. Cet ensemble peut être monoculaire ou binoculaire. Lorsque le casque est porté par un utilisateur, cet ensemble donne une image collimatée issue d'un afficheur et superposée au paysage extérieur par un 10 combineur ou mélangeur optique qui peut être intégré à la visière ; - un système de détection de posture du casque permettant de déterminer la position et l'orientation du casque dans le repère de l'aéronef. Il existe différents systèmes de détection qui sont bien connus de l'homme du métier. On citera les systèmes à détection magnétique dans lesquels un 15 récepteur mesure les composantes d'un champ électromagnétique connu et les systèmes à détection optique comportant un émetteur et un récepteur apte à déterminer la position et l'orientation de cet émetteur par reconnaissance de forme. La position de l'aéronef dans un repère terrestre est elle-même connue au moyen de différents capteurs comme la centrale 20 inertielle de l'aéronef ; - une base de données cartographiques et/ou orthophotographiques représentatives dudit terrain. On entend par orthophotographie ou orthoimage une image obtenue par traitement d'une première image aérienne ou satellitaire dont la géométrie a été redressée de 25 sorte que chaque point soit superposable à une carte plane qui lui correspond. Par conséquent, une orthophotographie semble être prise à la verticale de tous les points qu'elle représente ; - un ensemble ou un calculateur électronique assurant plusieurs fonctions détaillées ci-dessous. 30 La première fonction du calculateur électronique est d'assurer la génération d'une symbologie conforme superposée sur le paysage extérieur par l'ensemble optoélectronique d'affichage. Cette symbologie comporte généralement les informations de base nécessaires au pilotage telles que les indications de vitesse, d'altitude ou d'assiette. Pour assurer cette fonction, 35 les différents capteurs de l'aéronef fournissent au calculateur les informations nécessaires. Le système de détection d'orientation du casque lui donne les informations de position et d'orientation permettant d'afficher la symbologie de façon conforme, c'est-à-dire dans un repère terrestre indépendant des mouvements de l'aéronef et des mouvements du casque. La seconde fonction du calculateur et qui est plus particulièrement dédiée à la mise en oeuvre de l'invention est la gestion de l'affichage des données de la base cartographiques et/ou orthophotographiques documentaire en fonction de la posture du casque. Toutes ces fonctions électroniques ne posent pas de difficultés de 10 réalisation particulière pour l'homme du métier. A titre d'exemple, les figures 1 et 2 illustrent la mise en oeuvre d'un système de visualisation de casque selon l'invention en conditions opérationnelles, le système étant monté dans un aéronef. Bien entendu, le 15 système selon l'invention peut être utilisé dans d'autres types de véhicules que les aéronefs. La figure 1 représente un paysage vu d'un utilisateur depuis son aéronef. Ce paysage comporte un certain nombre de bâtiments B1, B2, B3 et B4 représentés schématiquement par des parallélépipèdes rectangles. Les 20 limites du champ visuel CV occupées par la fonction d'agrandissement du dispositif de visualisation sont représentées par un premier rectangle en pointillés. Généralement, ce champ est centré sur le champ visuel du dispositif de visualisation et correspond à l'axe naturel du regard de l'utilisateur. Les limites du champ Z destiné à être agrandi ou zoomé sont 25 représentés par un second rectangle en pointillés plus petit que le premier rectangle. La position de ce champ est fournie au calculateur par les informations issues à la fois du système de détection de posture du casque et des systèmes de navigation classiques de l'aéronef tels que les centrales inertielles et les GPS. Dans le cas de la figure 1, ce champ Z est centré sur 30 le bâtiment B1. Sur commande, l'utilisateur déclenche la fonction « zoom ». Dans ce cas, Connaissant la position du champ Z, le calculateur calcule une image agrandie dudit champ de façon que cette image occupe la totalité du champ visuel CV. Dans le cas de la figure 2, on obtient une image agrandie B1z 35 d'une partie du bâtiment B1. Cette image agrandie peut provenir de différentes sources. Généralement, elle est issue d'une base de données cartographiques et/ou orthophotographiques. Cette image peut être représentée selon la même perspective que l'image vue, comme si elle était issue d'un zoom optique ou selon une perspective différente de façon à donner à l'utilisateur de meilleures informations sur la structure de la zone agrandie ou pour lui présenter des parties cachées. Bien entendu, la fonction zoom peut être réglable. Il est possible également sur commande de changer la perspective ou le point de vue de l'image agrandie. Un des avantages principaux de cette technique est que l'image fournie est, par nature, totalement indépendante des conditions météorologiques. REVENDICATIONS1. Système de visualisation de casque comportant au moins : - un casque équipé d'un dispositif de visualisation apte à générer des images en superposition sur un paysage ; - un système de détection de posture dudit casque par rapport à un référentiel connu ; - des moyens de géolocalisation ; caractérisé en ce que le système de visualisation de casque comporte : - une base de données cartographiques et/ou orthophotographiques représentatives dudit terrain ; - des moyens de calcul permettant de déterminer la localisation d'une zone dudit terrain disposée à un emplacement connu du champ du dispositif de visualisation ; - des moyens de sélection et d'affichage de données cartographiques et/ou orthophotographiques par le dispositif de visualisation, lesdites données représentant une vue agrandie de ladite zone. 2. Système de visualisation de casque selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système de visualisation comporte des moyens permettant de faire varier le grossissement des données cartographiques et/ou orthophotographiques affichées. 3. Système de visualisation de casque selon la revendication 1, caractérisé en ce que les données cartographiques et/ou orthophotographiques affichées comportent des informations sur la zone agrandie.