Brevet FR3013852A1 — publié le 20150529

METHODE ET DISPOSITIF D'AFFICHAGE D'INFORMATION A LISIBILITE AMELIOREE La présente invention concerne une méthode et un dispositif d'affichage tête haute permettant d'améliorer la visibilité des informations superposées à une scène extérieure à un véhicule, notamment un aéronef. De manière générale, dans un aéronef, un afficheur tête haute (appelé Head up display ou H UD en anglais) comprend un écran transparent sur lequel sont affichées des informations collimatées à l'infini et affichées en superposition à la scène extérieure à l'aéronef, dans le champ de vision du pilote. Les informations sont affichées sur l'écran transparent dans différentes couleurs en fonction de leur type (alarme, vitesses, cap) afin de permettre une meilleure perception de la situation de l'avion et de son entourage par le pilote. L'un des inconvénients de l'affichage couleur des informations réside en ce que que la lecture des informations par le pilote devient inconfortable lorsque la couleur des informations affichées, par exemple une information de pilotage affiché en vert, est trop proche de la couleur d'un objet, par exemple une forêt, située derrière l'information affichée, dans le champ de vision du pilote. Il s'avère en effet que l'oail humain a des capacités de distinction limitées des couleurs et cette limitation peut avoir comme effet la non acquisition d'une information nécessaire au pilotage de l'aéronef. . L'invention a pour but de remédier à cet inconvénient. L'objet de l'invention est ainsi une méthode d'affichage d'une information sur un écran d'affichage tête haute transparent superposé à une scène extérieur, l'écran comprenant une pluralité de pixels (Pi) polychromatiques adressables, chaque pixel adressé étant configuré pour afficher une couleur prise parmi au moins deux couleurs possibles de perception d'information, une couleur ayant une valeur dans au moins trois composantes, la méthode comprenant une étape de détection de la couleur, dite couleur de fond, de la scène extérieure située derrière chaque pixel, une étape de comparaison de la couleur de fond aux couleurs possibles de perception d'information du pixel, et une étape de détermination de la couleur de perception d'information affichée par le pixel parmi les au moins deux couleurs possibles de perception d'information, la couleur de perception d'information affichée ayant au moins une composante dont la valeur est distincte d'un écart prédéterminé d'une même composante de la couleur de fond de la scène extérieure. L'invention concerne en outre dispositif d'affichage d'une information arrangé dans un véhicule et comprenant un écran d'affichage transparent superposé à une scène extérieure au véhicule, l'écran d'affichage comprenant une pluralité de pixels polychromatiques dont une pluralité est susceptible d'être adressée de sorte à afficher une information sur ledit écran, chaque pixel adressé étant susceptible d'afficher au moins deux couleurs possibles de perception d'information, chaque couleur ayant une valeur dans au moins trois composantes, le dispositif comprenant en outre au moins une caméra configurée pour acquérir une image couleur de la scène extérieure à laquelle l'écran est superposée, et une unité centrale configurée pour adresser chacun desdits pixels selon une des couleur possibles de perception d'information ayant au moins une composante dont la valeur est distincte d'un écart prédéterminé d'une même composante d'une couleur de la scène extérieure à l'aéronef située derrière le pixel. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description détaillée non limitative ci-dessous. Cette description sera faite au regard des dessins annexés parmi lesquels : - la figure 1 est une vue schématique des éléments constituant le dispositif d'affichage d'information selon l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique en perspective d'un poste de pilotage d'aéronef dans lequel est installé un écran d'affichage du dispositif d'affichage tel que représenté à la figure 1 ; - la figure 3 est un logigramme représentant une succession d'étapes mises en oeuvre par le dispositif d'affichage de la figure 1 afin d'améliorer la visibilité d'une information affichée sur un écran d'affichage tel que représenté à la figure 2 ; - la figure 4 est une vue schématique illustrant la correspondance entre le champ de vision au travers de l'écran d'affichage de la figure 2 et le champ de vision d'une caméra du dispositif d'affichage représenté à la figure 1 ; et - la figure 5 est une vue schématique de l'écran d'affichage du dispositif d'affichage représenté à la figure 2 lorsque l'écran d'affichage affiche des informations suite à la mise en oeuvre des étapes représentées à la figure 3. En référence avec les figures 1 et 2, on a représenté un poste de pilotage d'un aéronef équipé de deux dispositifs d'affichage tête-haute 10, chaque dispositif d'affichage 10 comprend des moyens de détection 11 configurés pour détecter les couleurs d'une scène extérieure 20 à l'aéronef et située dans le champ de vision du pilote, une unité centrale 12 et un écran d'affichage tête haute 13 configuré pour afficher des informations en superposition de la scène extérieure 20 à l'aéronef, dans le champ de vision d'un pilote de l'aéronef. L'écran d'affichage 13 est un écran sensiblement plat, transparent à la lumière visible, disposé entre une vitre 15 du poste de pilotage 18 de l'aéronef et les yeux du pilote. Comme visible à la figure 2, l'écran d'affichage 13 est, par exemple, monté de façon rigide sur un châssis 16 du poste de pilotage 18, entre la vitre 15 et le siège 17 du pilote, et est par exemple réalisé en technologie OLED (acronyme anglais de organic light-emitting diode : diode électroluminescente organique) poly-chromatique. L'écran d'affichage 13 comporte une multitude de pixels polychromatique Pi dont chaque pixel est adressable individuellement de sorte à afficher des informations en différentes localisations de la surface de l'écran et en différentes couleurs. Les moyens de détection 11 comprennent une caméra lla et une unité de traitement d'image 11b. La caméra 11 a est, par exemple, fixée au fuselage de l'aéronef à l'extérieur de ce dernier. La caméra lla acquiert des données d'image en temps réel de la scène extérieure 20 située devant l'aéronef tandis que l'unité de traitement d'image llb effectue différents traitements d'un signal numérique S issu de la caméra 11 a afin d'obtenir une image couleur Cl exploitable, comme cela sera détaillé plus loin en relation avec la figure 3. De manière connue, la caméra 11 a est, par exemple, une caméra de type CMOS (acronyme anglais de Complementary Metal Oxide Semiconductor : semi-conducteur métal-oxyde complémentaire) comprenant une optique (objectif), un capteur d'image sous forme d'une matrice de photodétecteurs ainsi qu'un masque de couleur installé sur le capteur d'image, entre l'optique de la caméra et le capteur d'image. Le masque de couleur est un filtre optique décomposant la lumière reçue par la caméra 11 a en composantes de couleur. Le masque de couleur est, par exemple, un filtre de Bayer, également appelé filtre RVB (acronyme de Rouge-Vert-Bleu), séparant la lumière reçue par la caméra en trois composantes : rouge, verte et bleue. Un tel filtre présente une mosaïque de pixels de filtres rouge, de pixels de filtres vert et de pixels de filtres bleu ; un pixel de filtre étant installé directement devant un photodétecteur. Lorsque la caméra 11 a capte la lumière de la scène extérieure 20, chaque photodétecteur situé derrière un pixel de filtre, respectivement, rouge, vert, bleu fournit un signal électrique indiquant la valeur en composante respectivement rouge, verte, bleue de la lumière reçue. Le capteur d'image de la caméra 11a transmet ainsi à l'unité de traitement d'image 11b, le signal numérique S représentatif de ces valeurs en fonction des coordonnées de chaque photodétecteur dans la matrice de photodétecteurs. L'unité centrale 12 comprend un processeur et des mémoires dans lesquelles sont enregistrées une première DB1 et une seconde DB2 bases de données ainsi que des algorithmes de traitement d'image mis en oeuvre par le processeur. L'unité centrale 12 est connectée d'une part à l'unité de traitement 11 b des moyens de détection 11 et d'autre part à l'écran d'affichage 13. L'unité centrale 12 commande l'affichage d'information via l'adressage des pixels Pi de l'écran 13. En outre, l'unité centrale 12 reçoit des données de vols de différents capteurs 14 embarqués de l'aéronef et traite ces données de vol reçues de sorte à obtenir des informations à afficher sur l'écran 13. Les informations à afficher sont par exemple des informations de pilotage (vitesse, altitude, cap,...), et/ou des alarmes (carburant, feu, panne...), des informations de navigation (waypoints, aéroport...), des informations de contexte (trafic, météo ...), de la vidéo issue d'un capteur ou du traitement d'une base de donnée terrain. La première base de données DB1 comprend pour chaque information à afficher sur l'écran 13, les coordonnées des pixels Pi de l'écran 13 à adresser pour afficher l'information, et pour chaque information, les couleurs possibles, dites couleurs de perception d'information, que peuvent prendre chacun de ces pixels adressés afin de permettre la visibilité de l'information par le pilote. Il est à noter que dans la première base de données, au moins deux couleurs possibles de perception d'information sont associées à chaque information. Par exemple, la vitesse de l'aéronef (information de pilotage) est affichée sur l'écran 13 au moyen de l'adressage d'une pluralité de pixels, et chacun des pixels adressés peut afficher une couleur de perception d'information verte foncé ou bleu clair. Les couleurs de perception d'information ont été obtenues après des tests de différenciation de couleurs effectués auprès de plusieurs sujets humains auxquels a été présenté un panel de différentes couleurs. Ainsi, deux couleurs de perception d'information seront distinguables par un oeil humain. La seconde base de données DB2 comprend quant à elle une table de correspondance entre les pixels de l'image couleur Cl et les pixels Pi de l'écran d'affichage 13. Cette table de correspondance permet, en fonction de la zone de recouvrement du champ de vision de la caméra 11a par l'écran d'affichage 13 et de la relation pixel de l'image Cl/degré de la caméra 11a, d'associer chaque pixel Pi de l'écran d'affichage 13 à au moins un pixel de l'image Cl situé dans le champ de vision de l'écran 13. En référence avec la figure 3, lorsque le dispositif 10 est en opération, l'unité de traitement d'image 11b effectue différents traitements aux étapes El ,E2 (décrites ci-après) du signal numérique S issu de la caméra 11a afin d'obtenir une image couleur Cl, tandis que l'unité centrale 12 effectue des opérations de traitement d'image, aux étapes E3- E7,E9,E10 (décrites ci-après) de l'image Cl obtenue en sortie de l'unité de traitement d'image 11 b avant de commander l'affichage de l'écran 13. Dans une étape E1, l'unité de traitement d'image 11 b effectue un dématricage du signal S afin de former une image couleur de la scène extérieure 20 située devant l'aéronef. L'image couleur C obtenue à l'issu de l'étape El comporte ainsi de manière connue une pluralité de pixels de couleurs, chaque pixel étant une quantité vectorielle tridimensionnelle, ayant par exemple une valeur en composante rouge comprise entre 0 et 255, une valeur en composante verte comprise entre 0 et 255 et une valeur en composante bleue comprise entre 0 et 255 (codage RVB). Dans une étape optionnelle E2, l'unité de traitement d'image 11b effectue un profilage de l'image couleur C de sorte à rendre l'image couleur C conforme avec un profil générique lié aux facultés visuelles humaines. Le profilage E2 consiste notamment à modifier la température des couleurs, la saturation des couleurs, ou encore le contrôle de netteté. L'image couleur traitée, notée Cl, en sortie de l'unité de traitement 11b, est ensuite exploitée par l'unité centrale 12. Dans une étape E3, l'unité centrale 12 effectue une division de l'image Cl (ou C) en une pluralité de blocs de pixels, de préférence de taille limitée à 5X5. A l'issue de l'étape E3, et dans une étape E4, l'unité centrale 12 effectue, de manière connue, une analyse en histogramme de chaque bloc de pixels afin de déterminer dans quelle gamme de valeurs se situe la valeur en chacune des composantes (rouge, bleu et vert) de chaque pixel du bloc La valeur d'une composante étant codée de 0 à 255, on définit, par exemple, quatre gammes de valeurs pour chaque composante : une première gamme de valeurs allant de 0 à 89, une deuxième gamme allant de 90 à 180, une troisième gamme allant de 181 à 230, une quatrième gamme allant de 231 à 255. A l'issue de l'étape E4, et dans une étape E5, l'unité centrale 12 procède, de manière connue, à une identification dans chaque bloc, de groupe de pixels de plus grande taille. Un groupe de pixels étant défini comme étant un ensemble de pixels ayant sensiblement les mêmes valeurs pour les mêmes composantes, c'est-à-dire que leurs valeurs en composante rouge sont dans une même gamme, idem pour les valeurs en composantes verte et bleue. A l'issue de l'étape E5, et dans une étape E6, l'unité centrale 12 procède à une opération de calcul des coordonnées du centre mathématique du groupe de pixel de plus grande taille identifié à l'étape E4. Dans le cas où le centre mathématique se situe sur un pixel identifiable, dit pixel central, du groupe de pixel de plus grande taille identifié à l'étape E4, l'unité centrale attribue à tous les pixels du bloc, la valeur en composante rouge, la valeur en composante bleue et la valeur en composante verte du pixel central. Dans le cas où aucun pixel central n'est déterminable (par exemple, il se situe entre deux pixels du plus grand groupe), l'unité centrale attribue une valeur prédefinie en chaque composante, par exemple rouge=150, vert=150, bleu=150, à tous les pixels du bloc. L'image formée de bloc de pixels obtenue à l'issue de l'opération de calcul E6 du pixel central est nommée l'image T. En référence avec la figure 4, et dans une étape E7, l'unité centrale 12 attribue à un pixel de l'écran d'affichage 13, à partir de la table de correspondance enregistrée dans la base de données DB2, la couleur, dite couleur de fond, d'un bloc de pixel comprenant un pixel de l'image Cl associé au pixel de l'écran 13. Ainsi dans la figure 4, la couleur de fond d'un pixel P1 de l'écran 13 correspond à la couleur du bloc de pixels B1 et la couleur de fond du pixel P2 correspond à la couleur du bloc de pixels B2. Dans une étape E8, effectué parallèlement aux étapes El à E7, l'unité centrale 12 détermine si elle reçoit une donnée de vol de la part des capteurs embarquées 14. Dans l'affirmative, et dans une étape E9, l'unité centrale 12 à partir des données enregistrées dans la première base de données DB1, détermine : a) les coordonnées des pixels Pi de l'écran 13 à adresser pour afficher l'information reçue, et b) pour l'information reçue, les couleurs de perception d'information que peuvent prendre chacun de ces pixels adressés PiA. Dans une étape El 0 successive à l'étape E9, l'unité centrale 12 compare la couleur de fond de chaque pixel de l'écran 13 à adresser pour afficher l'information reçue et les couleurs de perception d'information que peut prendre chaque pixels adressés PiA. Suite à cette comparaison, l'unité centrale 12 détermine, parmi les couleurs possibles de perception d'information que peut prendre chacun des pixels adressé PiA, d'afficher le pixel adressé PiA dans la couleur ayant au moins une composante (ici, rouge ou vert ou bleu) dont la valeur est distincte d'un écart prédéterminé d'une même composante (ici, rouge , vert ou bleu) de la couleur de fond du bloc de ce pixel Pl, P2. Dans le cas d'un codage RVB décimal (0-255), cet écart prédéterminé est d'au moins 1401. A l'issue de cette étape, les pixels adressées Pia sont affichés dans la couleur déterminée à l'issue de l'étape E10, aux coordonnées définies à l'étape E9. La figure 5 illustre un exemple d'affichage d'information sur l'écran d'affichage tête-haute 13 selon l'invention, tel que vu par le pilote de l'aéronef. On retrouve à droite de la figure 5 une échelle 2 d'altitude en pieds, à gauche une échelle 3 de vitesse en noeuds, et au centre un indicateur d'horizon 8 de l'aéronef 30. . Dans cette exemple, on considère que la première base de données DB1 indique que les informations peuvent être affichées soit en vert codé (R=20, V=148, B=20) en code RVB décimal, soit en bleu clair codé (R=0,V=255,B=255) en code RVB décimal. Ainsi, une zone forestière verte 50 dont le code RVB décimal est approximativement (R=9, V=82, B=40) couvre une partie du champ de vision du pilote au travers de l'écran 13 puisque la moitié haute de l'écran 13 est superposée à cette zone forestière. Une zone de champs de couleur jaune 51 dont le code RVB décimal est approximativement (R=234, V=214, B=48) couvre la moitié basse du champ de vision du pilote au travers de l'écran 13. A l'issue de l'étape E9, l'unité centrale détermine les pixels a adresser PiA pour afficher les informations 2,3,8 et consulte la base de donnée DB1 afin de déterminer que ces informations peuvent être affichées dans l'une des deux couleurs possibles de perception d'information suivantes : soit en vert codé (R=20, V=148, B=20) en code RVB décimal, soit en bleu clair codé (R=0,V=255,B=255) en code RVB décimal. A l'issue de l'étape E10, l'unité centrale 12 détermine que les pixels à adresser PiA situés dans la moitié haute de l'écran d'affichage 13 ont une couleur de fond verte (R=9, V=82, B=40) tandis que les pixels à adresser PiA situés dans la moitié basse de l'écran d'affichage 13 ont une couleur de fond jaune (R=234, V=214, B=48), et compare pour chacun des pixels à adresser PiA, la couleur de fond du pixel à la couleur verte codée (R=20, V=148, B=20) en code RVB décimal et à la couleur en bleu clair codé (R=0,V=255,B=255) en code RVB décimal. A l'issue de cette comparaison, l'unité centrale 12 transmet la couleur de perception d'information des pixels sur l'écran d'affichage 13 pour afficher les pixels adressés situés dans la moitié basse de l'écran d'affichage 13 dans une couleur verte codée (R=20, V=148, B=20), et pour afficher les pixels adressés situés dans la moitié haute dans la couleur bleu clair codée (R=0,V=255,B=255) en code RVB décimal, cette dernière couleur ayant ses valeurs en composantes rouge, verte et bleu plus éloignées des valeurs en composantes rouge, verte et bleu de la couleur verte de la zone forestière (R=9, V=82, B=40) que ne le sont celles de la couleur verte codée (R=20, V=148, B=20). On comprend à la lecture de la description ci-dessus de l'invention que la couleur des informations à afficher sur l'écran 13 est optimisée afin d'améliorer la lisibilité, par le pilote, desdites informations affichées sur le dispositif d'affichage 13. Les avantages de l'invention en termes de confort de lecture sont donc évidents pour le pilote qui peut distinguer et lire toutes les informations affichées sur l'écran 13 qu'importe la scène de fond. Selon une variante de réalisation de l'invention, l'écran d'affichage 13 transparent est rapporté sur un casque du pilote et suit donc les mouvements de la tête du pilote. Dans ce cas, la caméra 11a est remplacée une caméra grand angle, ou une caméra qui est actionnée de sorte à suivre les mouvements de la tête du pilote, ou encore les moyens de détection 11 comprennent une pluralité de caméra 11a de sorte à capter l'ensemble de la scène 20 du monde réel que peut voir le pilote au travers de toutes les fenêtres du poste de pilotage. De même, la seconde base de donnée DB2 comprend une table de correspondance entre les pixels de l'image couleur Cl et les pixels Pi de l'écran d'affichage 13 en fonction des lignes de visée (LOS pour line of sight en langue anglaise) possibles du pilote. Dans ce cas, la position de la tête du pilote est mesurée au moyen de dispositifs, par exemple de type optiques à infrarouge, afin de déterminer la couleur de fond des pixels de l'écran d'affichage transparents en fonction de la position de la tête du pilote. Sans sortir du cadre de la présente invention, des technologies de filtre autre que la technologie Bayer RVB peuvent être utilisées, par exemple, des filtres de type CMJN (cyan, magenta, jaune, noir) a quatre composantes. Les traitements d'images mis en oeuvres par l'unité de traitement d'image 11 b ou l'unité centrale 12, ainsi que les codages de couleurs utilisés, seront en accord avec la technologie de filtre utilisée. Sans sortir du cadre de la présente invention, d'autres technologies que la technologie CMOS peuvent être utilisés pour la réalisation de la caméra 11 a. Ainsi, la caméra 11 a peut être réalisée en technologie CCD (acronyme anglais de charge coupled device, ou dispositif à transfert de charge). De préférence, l'optique de la caméra 11a (ou des caméras) des moyens de détection 11 est une lentille qui offre un champ de vision proche de celui de l'écran d'affichage, avec une distance focale de l'ordre de 4 mm à 6 mm. Le dispositif d'affichage 10 selon l'invention est également transposable aux dispositifs tête-hautes utilisées dans l'automobile. Dans une telle application, les informations sont par exemple la vitesse du véhicule ou bien encore des alarmes relatives à conduite. REVENDICATIONS1. Méthode d'affichage d'une information sur un écran d'affichage tête haute transparent (13) superposé à une scène extérieur (20), l'écran comprenant une pluralité de pixels (Pi) polychromatiques adressables, chaque pixel adressé (PiA) étant configuré pour afficher une couleur prise parmi au moins deux couleurs possibles de perception d'information, une couleur ayant une valeur dans au moins trois composantes (R, V, B), caractérisée en ce que la méthode comprend une étape de détection de la couleur, dite couleur de fond, de la scène extérieure (20) située derrière chaque pixel (Pi), une étape de comparaison de la couleur de fond aux couleurs possibles de perception d'information du pixel (Pi), et une étape de détermination de la couleur de perception d'information affichée par le pixel (Pi) parmi les au moins deux couleurs possibles de perception d'information, la couleur de perception d'information affichée ayant au moins une composante dont la valeur est distincte d'un écart prédéterminé d'une même composante de la couleur de fond de la scène extérieure. 2. Méthode d'affichage d'une information selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'étape de détection de la couleur de la scène extérieure (20) située derrière chaque pixel comprend les étapes suivantes : a) Acquisition (El) d'une image couleur (C, C1) de la scène extérieure (20) via au moins une caméra (11a) ; b) Association de chaque pixel (Pi) de l'écran d'affichage (13) à au moins un pixel de l'image couleur (C, C1) à partir d'une table de correspondance entre les pixels de l'image couleur (C,C1) et les pixels (Pi) de l'écran d'affichage (13); c) Division (E3) de l'image couleur en une pluralité de blocs de pixels ; d) Analyse en histogramme (E4) de chaque bloc de pixels afin de déterminer la couleur de chacun des pixels du bloc de pixels ; e) Identification (E5) d'un groupe de pixels de plus grande taille dans chaque bloc de pixels, f) Calcul du centre mathématique de groupe de pixels de plus grande taille : - si le centre mathématique est situé sur un pixel identifiable, dit pixel central, du groupe de pixel: attribution de la couleur du pixel central à tous les pixels du bloc de pixels ; - sinon, attribution d'une couleur prédéterminée à tous les pixels du bloc de pixels.g) Attribution (E7) au pixel (Pi) associé à un pixel du bloc de pixels, de la couleur, dite couleur de fond, du pixel du bloc de pixels de l'image couleur (C, C1). 3. Dispositif d'affichage (10) d'une information arrangé dans un véhicule et comprenant un écran d'affichage transparent (13) superposé à une scène extérieure (20) au véhicule, l'écran d'affichage (13) comprenant une pluralité de pixels (Pi) polychromatiques dont une pluralité est susceptible d'être adressée de sorte à afficher une information sur ledit écran, chaque pixel adressé (PiA) étant susceptible d'afficher au moins deux couleurs possibles de perception d'information, chaque couleur ayant une valeur dans au moins trois composantes (R, V, B), caractérisée en ce que le dispositif comprend en outre au moins une caméra (11a) configurée pour acquérir une image couleur (C, C1) de la scène extérieure (20) à laquelle l'écran (13) est superposée, et une unité centrale (12) configurée pour adresser chacun desdits pixels (Pi) selon une des couleur possibles de perception d'information ayant au moins une composante dont la valeur est distincte d'un écart prédéterminé d'une même composante d'une couleur de la scène extérieure à l'aéronef située derrière le pixel (Pi). 4. Dispositif d'affichage (10) selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'unité centrale comprend une première base de données (DB1), la première base de donnée comprenant pour chaque information à afficher sur l'écran (13), les coordonnées des pixels Pi de l'écran (13) à adresser pour afficher l'information, la première base de données comprenant en outre pour chaque d'information, les couleurs possibles de perception d'information que peuvent prendre chacun des pixels adressés. 5. Dispositif d'affichage (10) selon l'une quelconque des revendications 3 à 4, caractérisé en ce que l'unité centrale (12) comprend une seconde base de donnée (DB2), la seconde base de données comprenant une table de correspondance entre les pixels de l'image couleur (C, C1) et des pixels (Pi) de l'écran d'affichage (13).35