FR2782174A1 - STEREOSCOPIC PILOTAGE ASSISTANCE - Google Patents
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Abstract
On propose une assistance au pilotage stéréoscopique. A l'aide de cette assistance, des images de capteur et une symbolique monochrome ou en couleur, à deux ou trois dimensions, peuvent être représentées comme informations combinées dans un casque de vision ou de pilotage, et reproduire une représentation stéréoscopique en trois dimensions en vraie grandeur. Une image particulière existe pour chaque oeil, et les informations issues d'un générateur de symboles et d'une électronique apparaissent sur un affichage droit ou gauche et sont projetées par un diviseur de faisceau sur l'oeil droit ou gauche.We offer assistance with stereoscopic steering. Using this assistance, sensor images and symbolic monochrome or color, in two or three dimensions, can be represented as information combined in a vision or piloting helmet, and reproduce a stereoscopic representation in three dimensions in true greatness. A particular image exists for each eye, and the information from a symbol generator and electronics appears on a right or left display and is projected by a beam splitter on the right or left eye.
Description
La présente invention concerne un dispositif d'assistance au pilotageThe present invention relates to a piloting assistance device
stéréoscopique avec un affichagestereoscopic with a display
d'images en trois dimensions.three-dimensional images.
Dans les systèmes à casque de visualisation, in- In headset display systems,
tégrés, actuels, l'état de la technique concerne des modes de réalisation les plus différents. Il s'agit de canaux d'image integrated, current, the state of the art relates to the most different embodiments. These are image channels
binoculaires à deux systèmes séparés qui, sans moyens supplé- binoculars with two separate systems which, without additional means
mentaires comme par exemple des obturateurs LCD, les polari- such as LCD shutters, polaris
seurs ou une séparation rouge/vert, permettent une bonne représentation stéréoscopique de l'image. Dans la plupart des or red / green separation, allow a good stereoscopic representation of the image. In most
modes de réalisation, on représente des informations tridi- embodiments, three-dimensional information is represented
mensionnelles de capteurs radar et ladar seulement dans une radar and ladar sensors only in one
représentation bidimentionnelle. De plus, les images des cap- two-dimensional representation. In addition, the images of the cap-
teurs sont en partie couvertes par les symboles de conduite teurs are partly covered by the driving symbols
de vol et d'armement.of flight and armament.
Le document DE-37 12 170 Al décrit un système d'affichage stéréoscopique selon lequel la stéréoscopie est Document DE-37 12 170 A1 describes a stereoscopic display system according to which stereoscopy is
obtenue par une conception compliquée avec des loupes de ré- obtained by a complicated design with magnifying glasses
glage, des lentilles et autres composants optiques. Ce mode glage, lenses and other optical components. This mode
de réalisation n'a été ni envisagé, ni conçu pour être utili- was neither envisaged nor designed to be used
sé dans les avions.dried up on planes.
Le document US 3 833 300 décrit un appareil de visualisation de casque à vision tridimensionnelle pour la poursuite de trajectoire d'arme; dans cet appareil, on a Document US 3,833,300 describes a helmet display device with three-dimensional vision for the tracking of a weapon trajectory; in this device, we have
néanmoins une représentation d'images de capteurs bidimen- nevertheless a representation of two-dimensional sensor images
tionnelle et leur combinaison à une symbolique 3D ne convient pas. tional and their combination with a 3D symbolism is not suitable.
Selon le document US 4 952 024, on connaît un ap- According to document US 4,952,024, there is known an ap-
pareil de visualisation de casque tridimensionnel pour une utilisation individuelle avec deux générateurs d'images; toutefois cela n'est pas conçu pour servir d'assistance de pilotage stéréoscopique, ni conçu à cet effet; il manque par exemple la possibilité de transparence ainsi que celle d'afficher la scène qui se déroule devant l'utilisateur, le passage à des capteurs d'images à deux dimensions et similar three-dimensional helmet display for individual use with two image generators; however, this is not intended to be used for, or designed to be used for, stereoscopic steering assistance; it lacks for example the possibility of transparency as well as that of displaying the scene which takes place in front of the user, the switch to two-dimensional image sensors and
l'utilisation d'un casque de poursuite. the use of a pursuit helmet.
La présente invention a pour but de développer The present invention aims to develop
une assistance de pilotage stéréoscopique à image tridimen- three-dimensional stereoscopic steering assistance
sionnelle partant d'un casque de visualisation déjà existant et qui est modifié pour permettre la représentation d'images starting from an existing viewing helmet and which is modified to allow the representation of images
de capteurs monochromes ou en couleur à deux ou trois dimen- monochrome or two- or three-dimensional color sensors
sions et les symboles comme des informations combinées dans l'appareil de visualisation et de pilotage par casque ainsi qu'une représentation tridimensionnelle; la représentation des données de palier de l'avion est découplée de la tenue momentanée de la tête et toutes les informations des capteurs sions and symbols as combined information in the helmet viewing and steering device as well as a three-dimensional representation; the representation of aircraft landing data is decoupled from the momentary head holding and all sensor information
sont perçues de manière intuitive, c'est-à-dire sans inter- are perceived intuitively, i.e. without inter-
prétation, ni contrainte mentale.predation, nor mental restraint.
A cet effet, l'invention concerne un dispositif du type défini ci-dessus caractérisé en ce qu': - une installation d'affichage droite et gauche représente des informations stéréoscopiques non découplées, To this end, the invention relates to a device of the type defined above, characterized in that: - a right and left display installation represents non-decoupled stereoscopic information,
- un générateur de symboles affiche une symbolique stéréosco- - a symbol generator displays a stereosco- symbolism
pique selon les informations de position introduites, l'information de l'angle du casque et l'information d'autres systèmes de l'appareil de commande, bites according to the position information entered, the helmet angle information and the information from other systems of the control device,
- un circuit électronique reçoit les informations d'un sys- - an electronic circuit receives information from a system
tème de trame et du générateur de symboles et commande l'installation d'affichage gauche et l'installation d'affichage droite pour former au moins une image d'informations du capteur, - l'électronique calcule les images pour l'oeil gauche et frame and symbol generator and controls the left display installation and the right display installation to form at least one information image of the sensor, - the electronics calculate the images for the left eye and
l'oeil droit de façon indépendante et les informations af- the right eye independently and the information af-
fichées par l'installation d'affichage gauche et droite projettent des informations par le diviseur de faisceau dans l'oeil gauche ou l'oeil droit, plugged in by the left and right display facility project information through the beam splitter into the left or right eye,
- la vue de l'utilisateur dans ou avant la scène placée de- - the view of the user in or before the scene placed from-
vant lui est garantie.before it is guaranteed.
Suivant d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention: - le dispositif d'affichage gauche et le dispositif According to other advantageous features of the invention: - the left display device and the device
d'affichage droit reproduisent des images synthétiques bi- display panels reproduce bi-
directionnelles en couleur et monochromatiques ou des sym- color directional and monochromatic or sym-
boles ou autres images de capteurs,boles or other sensor images,
- des trames et/ou des images sont affichées dans le dispo- - frames and / or images are displayed in the layout
sitif d'affichage gauche et le dispositif d'affichage droit, - dans l'installation d'affichage gauche et l'installation d'affichage droite, on reproduit des images de capteurs en deux dimensions et les symboles ou les images synthétiques en trois dimensions, - l'électronique effectue le calcul selon la vitesse réelle du standard de télévision, left display device and right display device, - in the left display installation and the right display installation, two-dimensional sensor images are reproduced and the symbols or three-dimensional synthetic images , - the electronics calculate according to the actual speed of the television standard,
- le générateur de symboles et le circuit électronique génè- - the symbol generator and the electronic circuit
rent une représentation des données de position de l'engin volant, découplée et d'un support de tête, instantané (dispositif de poursuite) de l'utilisateur sur rent a representation of the position data of the flying machine, decoupled and of a head support, instantaneous (tracking device) of the user on
l'installation d'affichage gauche et droite. the left and right display installation.
La présente invention sera décrite ci-après de The present invention will be described below from
manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation re- in more detail using exemplary embodiments
présentés schématiquement dans les dessins annexés, dans les- shown schematically in the accompanying drawings, in the-
quels: - la figure 1 montre la construction et le fonctionnement d'une assistance de pilotage stéréoscopique, which: - Figure 1 shows the construction and operation of a stereoscopic piloting assistance,
- la figure 2 est un schéma concernant l'information princi- - Figure 2 is a diagram concerning the main information
pale dans le cockpit capteurs/symboles, blade in the sensor / symbol cockpit,
- la figure 3 est un schéma de la stéréoscopie asymétrique. - Figure 3 is a diagram of asymmetric stereoscopy.
La présente invention prévoit une véritable re- The present invention provides a real re-
présentation tridimensionnelle de l'image d'un appareil de visée de casque connu, conçue de manière appropriée, utilisée three-dimensional presentation of the image of a known, appropriately designed helmet sighting device used
pour le pilotage à vue des avions. Pour cela, pour la repré- for visual piloting of airplanes. For this, for the representation
sentation, on utilise les informations suivantes qui peuvent également être combinées: - des images de capteurs monochromes ou en couleur à deux ou trois dimensions (TV, FLIR, Radar, etc.), sentation, the following information is used which can also be combined: - images of monochrome or color sensors in two or three dimensions (TV, FLIR, Radar, etc.),
- symboles monochromes ou en couleur à deux ou trois dimen- - monochrome or color symbols in two or three dimensions
sions, - canaux d'affichage d'informations monochromes ou à deux sions, - monochrome or dual information display channels
canaux avec des tubes d'amplification d'image (BiV). channels with image amplification tubes (BiV).
Le symbolisme est commandé par l'appareil de poursuite de casque de l'appareil de visée pour obtenir les types de représentation suivants: solidaire de la tête, - solidaire du support du casque, The symbolism is controlled by the helmet tracking device of the aiming device to obtain the following types of representation: secured to the head, - secured to the helmet support,
- découplé du contrôleur.- decoupled from the controller.
Il convient de souligner que les trois types évo- It should be noted that the three types evo-
qués ci-dessus peuvent également se produire simultanément. En parallèle à cela, les signaux d'angle du traceur de piste génèrent une plate-forme de capteur pour que les images de The above can also occur simultaneously. In parallel to this, the track plotter angle signals generate a sensor platform so that the images of
TV, FLIR ou des capteurs de radar correspondent aux direc- TV, FLIR or radar sensors correspond to the direc-
tions voulues.wanted.
Partant d'un appareil de visualisation par cas- Starting from a case viewer
que, intégré moderne, et qui remplit toutes les exigences des that, integrated modern, and which fulfills all the requirements of
représentations d'image en deux ou trois dimensions, la pré- two- or three-dimensional image representations, the pre-
sente invention propose de diriger les canaux vidéo des géné- sente invention proposes to direct the video channels of the gener
rateurs d'images par deux canaux jusqu'à l'entrée vidéo. Un générateur de symboles 1 génère selon les procédés connus de manière générale, les signes à représenter et les figures de choix pour les yeux du pilote; celui-ci reconnaît image editors via two channels to the video input. A symbol generator 1 generates, according to generally known methods, the signs to be represented and the figures of choice for the pilot's eyes; this one recognizes
l'information comme à la figure 1. Le symbolisme tridimen- information as in figure 1. The three-dimensional symbolism
sionnel est utilisé dans la journée par la liaison avec les images de capteurs ainsi que la nuit. On peut également is used during the day by linking with sensor images as well as at night. We can also
l'utiliser uniquement dans la journée et au crépuscule. use it only during the day and at dusk.
La figure 1 montre un exemple de réalisation d'un dispositif d'assistance au pilotage stéréoscopique dont la structure et le fonctionnement sont caractérisés comme suit: A l'oeil gauche et à l'oeil droit 2, 3, on affiche de manière découplée, les informations stéréoscopiques du dispositif d'affichage gauche et du dispositif d'affichage droit 4, 5. Un guide de faisceau projette les informations des capteurs et de la symbolique de vol dans l'oeil gauche 2 et dans l'oeil droit 3. Le générateur de symboles 1 génère les FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a device for assisting stereoscopic piloting, the structure and operation of which are characterized as follows: With the left eye and the right eye 2, 3, a decoupled display is displayed, the stereoscopic information of the left display device and of the right display device 4, 5. A beam guide projects the information of the sensors and of the symbolism of flight into the left eye 2 and into the right eye 3. The symbol generator 1 generates the
symboles stéréoscopiques et les transmet aux circuits élec- stereoscopic symbols and transmits them to electrical circuits
troniques de symboles. Les capteurs peuvent être commandés par un système de poursuite. Ils fournissent ainsi une image de la direction de vue obtenue par le dispositif de poursuite symbols symbols. The sensors can be controlled by a tracking system. They thus provide an image of the direction of view obtained by the tracking device.
de casque.helmet.
Un avantage important de la conception proposée An important advantage of the proposed design
est d'avoir une reproduction d'images monochromes et en cou- is to have a reproduction of monochrome and color images
leur d'images de synthèse à deux dimensions ou de symboles et d'images de capteurs pour chaque eil par un canal d'images propre, c'est-à- dire un ensemble binoculaire, ce qui crée la their two-dimensional synthetic images or symbols and sensor images for each eye through a clean image channel, that is to say a binocular set, which creates the
représentation stéréoscopique à trois dimensions. La sépara- three-dimensional stereoscopic representation. The separation
tion rendue possible des deux zones des capteurs d'images et des symboles permet la suppression des superpositions indési- rables. Le pilote voit entre les images de capteurs à deux dimensions et l'oeil, les symboles tridimensionnels comme cela The possibility made of the two areas of the image and symbol sensors allows the elimination of undesirable overlays. Pilot sees between three-dimensional sensor images and the eye, three-dimensional symbols like this
apparaît à la figure 3.appears in Figure 3.
De plus, la reproduction des images de trame et de chocs par exemple d'images de capteurs à deux dimensions et de symboles ou d'images synthétiques à trois dimensions In addition, the reproduction of raster and shock images, for example two-dimensional sensor images and three-dimensional symbols or synthetic images
est rendue possible, car ces images sont calculées indépen- is made possible because these images are calculated independently
damment pour oeil gauche et oeil droit dans le système stéréo- especially for left eye and right eye in the stereo- system
scopique électronique avec calcul indépendant pour oeil gauche et oeil droit en fonction de la vitesse réelle du standard de electronic scopic with independent calculation for left eye and right eye according to the actual speed of the standard
télévision (standard européen, américain et japonais). television (European, American and Japanese standard).
De plus, la conception proposée pour atteindre la stéréoscopie convient tout particulièrement bien, car elle ne contient pas de réduction de qualité (réduction optique) des éléments. L'utilisateur reçoit sans difficulté la vue dans ou In addition, the design proposed to achieve stereoscopy is particularly suitable, since it does not contain any reduction in quality (optical reduction) of the elements. The user easily receives the view in or
à travers la scène qui se trouve devant lui et il a une sai- across the stage in front of him and he has a
sie intuitive de la position de vol de l'avion, de la dis- intuitive location of the aircraft's flight position,
tance vis-à-vis des obstacles etc. Comme déjà évoqué, la représentation des données de position de l'avion se fait de tance towards obstacles etc. As already mentioned, the representation of the position data of the aircraft is done
manière découplée de la tenue instantanée de la tête. Les si- decoupled from the instantaneous holding of the head. The if-
gnaux sont fournis par le suiveur de casque à trois axes are supplied by the three-axis helmet tracker
(azimut du casque, élévation du casque, roulis du casque). (helmet azimuth, helmet elevation, helmet roll).
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