Brevet FR3163465A1 — publié le 20251219

Système de vision en réalité augmentée comportant un module (MRA) de gestion d’affichage d’objets virtuels en réalité augmentée embarqué dans un cockpit (COK) de véhicule automobile (VHL), apte à coopérer avec un équipement optique d’affichage en réalité augmentée porté devant les yeux d’un utilisateur (UTI), dans le cockpit (COK), permettant d’afficher un ensemble d’un nombre déterminé d’objets virtuels (1-6) en superposition sur la planche de bord (PDB), ou en interface avec la planche de bord (PDB) et le pare-brise (PRB) du véhicule (VHL), agencés selon un agencement déterminé, dans le champ de vision (CVL) de l’équipement (LRA) qui est inférieur au champ de vision de l’utilisateur (UTI) ; ledit module (MRA) comportant des moyens de calcul (MDC) aptes à ajuster dynamiquement le dimensionnement et le positionnement des objets virtuels (1-6) dans le champ de vision de l’équipement en fonction de la position ou de l’orientation de la tête de l’utilisateur. (Figure 4) Système de vision en réalité augmentée adaptatif pour cockpit de véhicule automobile La présente invention concerne de manière générale les systèmes de vision en réalité augmentée pour cockpit de véhicule automobile et se rapporte plus particulièrement à un système de vision en réalité augmentée adaptatif apte à afficher des objets virtuels à divers endroits du cockpit en adaptant de manière dynamique et évolutive le positionnement et le dimensionnement des objets en fonction de la position ou de l’orientation de la tête de l’utilisateur. Par objets virtuels, on entend des représentations graphiques et/ou des images en deux ou trois dimensions se rapportant à des informations de contrôle/d’état du véhicule, des informations de type multimédia, des informations d’aide à la conduite, … qui seront affichées spatialement dans l’environnement de l’utilisateur. Aujourd’hui, ces informations sont principalement affichées sur des supports physiques fixes comme des écrans, généralement des écran tactiles, implantés sur la planche de bord, la console centrale, …, dans le champ de vision du conducteur. Avec le développement des techniques de réalité augmentée et notamment celles utilisant un support d’affichage de type lunettes, casque, … qui sont tous des équipements optiques portés sur la tête d’un utilisateur, conducteur ou passager du véhicule, et qui recouvre au moins les yeux de l’utilisateur, il devient possible de positionner ces informations visuelles à différents emplacements dans l’habitacle ou cockpit du véhicule voire en dehors du cockpit, à l’extérieur du pare-brise. Cependant, le champ de vision du support d’affichage porté par l’utilisateur, par exemple des lunettes de réalité augmentée, est limité à environ 50° aujourd’hui, ce qui reste inférieur au champ de vision humain qui lui est de l’ordre de 180°, ce qui limite, d’une part, le nombre et la taille des objets virtuels représentatifs des informations visuelles à afficher et, d’autre part, certains objets virtuels peuvent ne plus être visibles par l’utilisateur lorsque ce dernier tourne la tête ou change de position. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients en proposant une solution permettant à l’utilisateur, porteur de lunettes de réalité augmentée, de visualiser des objets virtuels dans son environnement à différents emplacements notamment dans le cockpit voire à l’extérieur du cockpit, avec un agencement évolutif, dynamique, en fonction de la position de la tête ou de l’orientation de la tête de l’utilisateur. A cet effet, l’invention a pour premier objet un système de vision en réalité augmentée comportant un module de gestion d’affichage d’objets virtuels en réalité augmentée apte à coopérer avec un équipement optique d’affichage en réalité augmentée porté devant les yeux d’un utilisateur dudit équipement, présent dans le cockpit d’un véhicule automobile, permettant d’afficher un ensemble d’un nombre déterminé d’objets virtuels, dans l’environnement de l’utilisateur, depuis le cockpit, agencés selon un agencement déterminé dans le champ de vision de l’équipement qui est inférieur au champ de vision de l’utilisateur ; ledit module comportant des moyens de calcul aptes à ajuster dynamiquement le dimensionnement et le positionnement des objets virtuels dans le champ de vision de l’équipement en fonction de la position ou de l’orientation de la tête de l’utilisateur. Selon une caractéristique, le système comporte en outre un dispositif de détection de la position ou de l’orientation de la tête de l’utilisateur, couplé au module, permettant de fournir des données de position ou d’orientation de la tête de l’utilisateur aux moyens de calcul pour adapter l’agencement des objets virtuels dans le champ de vision de l’équipement avec le déplacement du champ de vision de l’équipement. Selon une autre caractéristique, le dispositif de détection est une caméra agencée dans le cockpit du véhicule ou sur l’équipement de manière à être apte à détecter la position ou l’orientation de la tête de l’utilisateur. Selon une autre caractéristique, le module de gestion est hébergé dans l’équipement couplé au module par la voie des ondes ou par liaison filaire. Selon une autre caractéristique, le module de gestion est hébergé dans un serveur distant communiquant par la voie des ondes avec l’équipement. Selon une autre caractéristique, l’équipement optique est une paire de lunettes de réalité augmentée. Selon une autre caractéristique, les moyens de calcul mettent en œuvre un premier logiciel de repositionnement et de redimensionnement des objets virtuels et un deuxième logiciel, coopérant avec le premier, de suivi de la position ou de l’orientation de la tête de l’utilisateur. Selon une autre caractéristique, les objets virtuels sont fournis par une base de données d’objets virtuels définissant une bibliothèque couplée au module de gestion. Selon une autre caractéristique, les objets virtuels sont prédéfinis par défaut ou sélectionnables par l’utilisateur dans la bibliothèque ; certains objets virtuels sélectionnés pouvant être choisis fixes donc potentiellement non visibles pour certaines positions ou orientations de la tête de l’utilisateur. Selon une autre caractéristique, les objets virtuels définissent des interfaces homme-machine choisies parmi : un panneau d’affichage d’au moins une information du véhicule, un objet en trois dimensions représentatif d’un avatar en relation avec un assistant virtuel, une cartographie d’un itinéraire de navigation, un paramètre de réglage d’une fonction du véhicule, une information d’aide à la conduite, une information d’info-divertissement. La présente invention a pour avantage de positionner et redimensionner dynamiquement les objets virtuels de façon à ce que la totalité ou certains d’entre eux préalablement définis, soient toujours entièrement visibles par l’utilisateur quelles que soient la position ou l’orientation de la tête de l’utilisateur D’autres avantages et caractéristiques de la présente invention, pourront ressortir plus clairement de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif et faite en se référant aux dessins dans lesquels : FIG. 1 illustre une première vue schématique d’un cockpit de véhicule avec un premier agencement fictif d’un ensemble d’objets virtuels qui apparaitraient à un utilisateur porteur de lunettes de réalité augmentée sans limitation du champ visuel de l’utilisateur ; FIG. 2 illustre une deuxième vue schématique du cockpit avec le même premier agencement mais avec limitation du champ visuel par les lunettes de réalité augmentée ; FIG. 3 illustre une troisième vue schématique du cockpit avec un deuxième agencement de l’ensemble des objets virtuels traité par le système selon l’invention ; et FIG. 4 illustre une quatrième vue schématique du cockpit avec un troisième agencement de l’ensemble des objets virtuels traité par le système selon l’invention suite à un changement de position ou d’orientation de la tête de l’utilisateur. La FIG. 1 illustre schématiquement, une première vue de l’intérieur d’un cockpit COK d’un véhicule automobile VHL dans lequel un utilisateur UTI de lunettes de réalité augmentée, ici le conducteur du véhicule VHL, est installé au volant VOL du véhicule VHL et donc face à la planche de bord PDB du véhicule VHL. Il est précisé que l’utilisateur UTI n’est pas forcément le conducteur mais peut être un passager du véhicule VHL installé sur l’une quelconque des places du véhicule VHL. L’utilisateur UTI, ici le conducteur, est représenté schématiquement par sa tête qui, sur la figure est dans une première position de conduite dite « tête droite » c’est-à-dire, une position de conduite dans laquelle le visage de l’utilisateur UTI est orientée vers l’avant du véhicule VHL avec un champ de vision sensiblement centré par rapport au volant de direction VOL. Dans l’exemple de la FIG. 1 , on a représenté « fictivement » un premier agencement d’un ensemble de six objets virtuels 1 à 6 que pourraient visualiser l’utilisateur UTI porteur de lunettes de réalité augmentée LRA (représentées en trait interrompu) si les lunettes LRA avaient un champ de vision supérieur ou égal au champ de vision humain. Ces objets virtuels 1-6 sont autant d’interfaces Homme-Machine (IHM) virtuelles qui se rapportent par exemple et non limitativement à des panneaux virtuels comportant des informations du véhicule VHL, des objets à trois dimensions (3D) comme un avatar lié à un assistant virtuel, une cartographie d’un itinéraire de navigation, une photo, des informations d’aide à la conduite et toute autre information d’info-divertissement (multimédia), un paramètre de réglage d’une fonction du véhicule, … On rappelle que des lunettes de réalité augmentée permettent à l’utilisateur de percevoir l’environnement réel dans lequel il se trouve avec des indications visuelles (objets virtuels) superposées à l’environnement réel, affichées par réalité augmentée. L’environnement réel étant ici essentiellement la planche de bord PDB et son interface avec le pare-brise PRB (essentiellement le bas du pare-brise). Il est précisé que l’environnement réel peut être plus largement, tout ce qui se trouve à l’intérieur du véhicule mais également à l’extérieur du véhicule VHL vu au travers du pare-brise PRB et les autres vitres du véhicule VHL. Les verres des lunettes LRA sont utilisés comme support d’affichage, ou écran, pour les objets virtuels 1-6. Dans cet exemple, l’agencement des six objets virtuels 1-6 s’étend globalement sur toute la longueur de la planche de bord PDB en débordant légèrement sur la vitre latérale gauche du véhicule VHL (côté conducteur) et sur le bas du pare-brise PRB. Le choix des informations portées par les objets virtuels, leur positionnement les uns par rapport aux autres ainsi que leur taille (dimensionnement) ont été préalablement définis. Dans l’exemple considéré, un module de gestion de l’affichage en réalité augmentée MRA est implanté dans le véhicule VHL, par exemple dans un système multimédia du véhicule VHL, non représenté. Une base de données définissant la bibliothèque BOV d’objets virtuels disponibles pour l’affichage, est couplée au module MRA. Le module MRA communique par voie d’ondes, Bluetooth ou Wifi, ou par une liaison filaire avec les lunettes de réalité augmentée LRA pour l’affichage d’objets virtuels déterminés avec un agencement déterminé défini par le module MRA. En variante, le module de gestion MRA pourrait être embarqué dans les lunettes LRA voire dans un serveur distant « cloud », non représenté ; les lunettes LRA disposant alors de moyens de communication sans fil, non représentés, avec le « cloud ». Un dispositif de détection de la position ou orientation CAM de la tête de l’utilisateur UTI (ici le conducteur), comportant par exemple une caméra fixée dans le cockpit COK, sur la planche bord, en regard du conducteur UTI, ou sur le pavillon à proximité du rétroviseur intérieur (comme représenté sur la figure) et pointant vers la tête du conducteur UTI, est couplé au module MRA. Les lunettes LRA peuvent par ailleurs être équipées d’un dispositif de détection de mouvement, non représenté, couplé au module MRA par la voie des ondes ou par liaison filaire. La FIG. 2 illustre le même premier agencement des six objets virtuels 1-6 introduits ci-dessus, mais en prenant en compte le champ de vision CVL des lunettes LRA, représentées en trait plein, qui est inférieur au champ de vision humain, et qui est représenté sur la figure par un cadre rectangulaire en trait interrompu. L’utilisateur UTI, porteur des lunettes LRA, ne visualise que la partie des objets virtuels qui se trouvent à l’intérieur du cadre CVL, ici les objets 1, 2, 3 et 5, et l’objet 6 dans sa totalité. L’objet 4 qui se trouve à l’extérieur du cadre CVL, n’est donc pas visible par l’utilisateur UTI. L’objectif de la présente invention est donc de repositionner et éventuellement de redimensionner dynamiquement ces objets 1-6 pour les rendre toujours entièrement visibles par l’utilisateur UTI à l’intérieur du cadre CVL. De cette manière, l’utilisateur UTI n’a pas besoin de tourner la tête pour visualiser soit entièrement un objet virtuel qui était partiellement visible, soit un objet virtuel qui n’était pas du tout visible. La FIG. 3 illustre un exemple d’un deuxième agencement dans lequel les six objets 1-6 sont contenus à l’intérieur du cadre CVL avec de nouveaux positionnements et dimensionnements des objets 1-6. Pour cela, le module MRA comporte des moyens de calcul MDC mettant en œuvre un premier logiciel qui gère le positionnement et le dimensionnement des objets 1-6 pour les afficher sur les lunettes de réalité augmentée LRA, représentées en trait plein, dans le champ de vision CVL des lunettes LRA. Ce premier logiciel est apte à ajuster les objets 1-6 en taille, et en positionnement en fonction du champ de vision des lunettes LRA. De manière avantageuse, la caméra CAM et le module MRA permettent également de suivre le déplacement de la tête de l’utilisateur UTI pour afficher un nouvel agencement des six objets virtuels 1-6 dans un autre emplacement du cockpit COK correspondant à la nouvelle position ou à l’orientation de la tête de l’utilisateur, lui permettant de toujours visualiser l’ensemble des objets ou certains d’entre eux seulement si des objets déterminés parmi l’ensemble des objets, ont été sélectionnés pour rester fixes quelles que soient la position ou l’orientation de la tête de l’utilisateur UTI. La FIG. 4 illustre un exemple de troisième agencement de l’ensemble des six objets 1-6 dans le cadre CVL qui est ici superposé sur la partie droite de la planche de bord PDB et sur l’interface entre la planche de bord PDB et le pare-brise PRB ; l’utilisateur UTI ayant tourné la tête vers la droite. Pour cela les moyens de calcul MDC mettent en œuvre, en outre, un deuxième logiciel, coopérant avec le premier logiciel, et qui à partir de la position de la tête de l’utilisateur UTI, obtenue par exemple par un procédé de type « suivi de tête », « Head Tracking » en terminologie anglosaxonne, ou autre, gèrent le déplacement du champ de vision CVL en repositionnant et en redimensionnant les objets 1-6 de manière dynamique et adaptative pour les afficher sur les lunettes de réalité augmentée LRA, représentées en trait plein, en fonction du déplacement de la tête de l’utilisateur UTI. Les moyens de calcul MDC sont aptes à ajuster les objets en taille, et en positionnement, en tenant compte éventuellement de l’angle de vue, en fonction des données de changement de position ou d’orientation de la tête de l’utilisateur UTI. La présente invention permet ainsi de créer de nouvelles configurations d’affichage d’informations dans un cockpit de véhicule automobile intégrant des IHMs virtuelles et permet potentiellement de réduire voire supprimer des écrans et autres dispositifs d’affichage « physique » (gain en masse et en coût). Système de vision en réalité augmentée comportant un module (MRA) de gestion d’affichage d’objets virtuels en réalité augmentée apte à coopérer avec un équipement optique d’affichage en réalité augmentée (LRA) porté devant les yeux d’un utilisateur (UTI) dudit équipement (LRA), présent dans le cockpit d’un véhicule automobile (VHL), permettant d’afficher un ensemble d’un nombre déterminé d’objets virtuels (1-6) dans l’environnement de l’utilisateur (UTI), depuis le cockpit (COK), agencés selon un agencement déterminé, dans le champ de vision (CVL) de l’équipement (LRA) qui est inférieur au champ de vision de l’utilisateur (UTI) ; ledit module (MRA) comportant des moyens de calcul (MDC) aptes à ajuster dynamiquement le dimensionnement et le positionnement des objets virtuels (1-6) dans le champ de vision (CVL) de l’équipement (LRA) en fonction de la position ou de l’orientation de la tête de l’utilisateur (UTI). Système selon la revendication précédente, comportant en outre un dispositif (CAM) de détection de la position ou de l’orientation de la tête de l’utilisateur (UTI), couplé au module (MRA), permettant de fournir des données de position ou d’orientation de la tête de l’utilisateur (UTI) aux moyens de calcul (MDC) pour adapter l’agencement des objets virtuels (1-6) dans le champ de vision (CVL) de l’équipement (LRA) avec le déplacement du champ de vision (CVL) de l’équipement (LRA). Système selon la revendication précédente, dans lequel le dispositif de détection est une caméra (CAM) agencée dans le cockpit (CPK) du véhicule (VHL) ou sur l’équipement (LRA) de manière à être apte à détecter la position ou l’orientation de la tête de l’utilisateur (UTI). Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le module de gestion (MRA) est hébergé dans l’équipement (LRA) couplé au module (MRA) par la voie des ondes ou par liaison filaire. Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le module de gestion (MRA) est hébergé dans un serveur distant communiquant par la voie des ondes avec l’équipement (LRA). Système selon l’une quelconques des revendications précédentes dans lequel l’équipement optique est une paire de lunettes de réalité augmentée (LRA). Système selon l’une quelconque des revendications précédente, dans lequel les moyens de calcul (MDC) mettent en œuvre un premier logiciel de repositionnement et de redimensionnement des objets virtuels (1-6) et un deuxième logiciel, coopérant avec le premier, de suivi de la position ou de l’orientation de la tête de l’utilisateur (UTI). Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les objets virtuels (1-6) sont fournis par une base de données d’objets virtuels définissant une bibliothèque (BOV) couplée au module de gestion (MRA). Système selon la revendication précédente, dans lequel les objets virtuels (1-6) sont prédéfinis par défaut ou sélectionnables par l’utilisateur (UTI) dans la bibliothèque (BOV) ; certains objets virtuels sélectionnés pouvant être choisis fixes donc potentiellement non visibles pour certaines positions ou orientations de la tête de l’utilisateur (UTI). Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les objets virtuels (1-6) définissent des interfaces homme-machine choisies parmi : un panneau d’affichage d’au moins une information du véhicule (VHL), un objet en trois dimensions représentatif d’un avatar en relation avec un assistant virtuel, une cartographie d’un itinéraire de navigation, un paramètre de réglage d’une fonction du véhicule (VHL), une information d’aide à la conduite, une information d’info-divertissement.