EP3803455A1 - Detection d'objet par ultrasons - Google Patents

Detection d'objet par ultrasons

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Publication number
EP3803455A1
EP3803455A1 EP19753143.7A EP19753143A EP3803455A1 EP 3803455 A1 EP3803455 A1 EP 3803455A1 EP 19753143 A EP19753143 A EP 19753143A EP 3803455 A1 EP3803455 A1 EP 3803455A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
object detection
signals
ultrasonic signals
spectrograms
ultrasound
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP19753143.7A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jean-Pierre Nikolovski
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA, Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Publication of EP3803455A1 publication Critical patent/EP3803455A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01S7/52079—Constructional features
    • G01S7/5208—Constructional features with integration of processing functions inside probe or scanhead

Definitions

  • the present invention relates to the field of object detection by ultrasound, and more specifically for the purpose of providing spatial information in stereo audio form. It applies to any difficult vision context.
  • document KR 20160081589 describes such a device, which also includes a loudspeaker for emitting an alarm when the distance between the glasses and the obstacle becomes less than a predetermined value.
  • the audible alarm is of the beep type and its repetition rate increases as the distance from the obstacle decreases.
  • the audible alarm can be supplemented by a vibrotactile feedback, the vibration frequency of which changes with the distance.
  • the glasses incorporate a GPS to track the route traveled. This type of device transforms spatial information into sound or vibratory information that is easy to interpret but relatively poor.
  • Document CN 2500297 describes glasses fitted with an ultrasonic transmitter transducer and two ultrasonic receiver transducers.
  • An electronic circuit forms audio signals from the signals received by the receivers.
  • the audio signals are supplied to headphones intended to be worn by a user.
  • the processing carried out on the signals received by the receivers does not modify the duration of the echo so that it is the amplitude of the output signal which varies according to the more or less strong echoes caused by the surrounding objects.
  • the result is not necessarily clearly perceptible by the human brain and does not allow a fine distinction between surrounding objects.
  • this device has only one transmitting transducer, which limits the possibilities of distinguishing the contours of objects.
  • this transmitting transducer has only one radiation diagram, which limits the space that can be probed.
  • Document US 5,107,467 describes an echo location system for a blind person, which comprises means for emitting ultrasonic bursts to objects, means for receiving the echo and generating an echo signal for each sound burst received with a certain actual trigger delay caused by the delay in propagation of sound waves in the air, and means for adding an additional delay.
  • the echo signal is typically made up of many signals reflected from objects at different distances from the microphone and signals that have bounced several times from different objects.
  • the echo signal has an echo profile which is recovered as an echo profile signal, which suppresses the sound burst frequency and makes the echo signal audible.
  • the echo profile signal is applied to a variable delay circuit to add a delay which increases with the distance of echogenic objects.
  • the signal processing which is carried out therefore aims to remain in the time domain. In other words, the treatment only accounts for the reaction time of the auditory system in the time domain. It is a relatively basic treatment, which does not allow a great wealth in restitution for the user.
  • the invention aims to solve the problems of the prior art by providing an ultrasonic object detection device comprising at least two independent transducers capable of emitting at least two ultrasonic signals respectively to produce in return ultrasonic signals reflected and capable of receiving reflected ultrasonic signals, characterized in that it comprises an electronic processing unit configured for:
  • the present invention makes it possible to enrich the perception of the environment by the user. Indeed, it does not issue an alarm when a situation is detected as critical for the user based on the logical validation of a test criterion, but it continuously provides the user with signals representative of its environment, which he interprets based on his own experience, analogies, deductive processes, etc.
  • the present invention therefore provides rich and conditioned information for the user to make his own mental analysis of the situation.
  • An alarm is stressful because it generates immediate attention and requires an appropriate response. Thanks to the invention, the restored signal can be listened to permanently by the user and is not in itself a stressful signal unless its interpretation leads to an alarming situation.
  • the present invention provides spatial information in stereo audio form in a context of difficult, impossible vision or in the case where the visual cognitive load of the user is already highly stressed.
  • the human brain uses the capacity of the human brain to perform stereo time-frequency analysis in speech processing, i.e. to understand words in order to submit sounds which are in fact representative of the ultrasound signal. or the ambient acoustic signal in the ultrasonic band.
  • the electronic processing unit is able to be connected to an audio reproduction headset, in order to reproduce the respective audible time signals.
  • the audio signals are thus made available to the user.
  • the electronic processing unit is further able to be connected to an external device capable of performing at least part of the processing carried out on the signals.
  • an external device capable of performing at least part of the processing carried out on the signals.
  • the object detection device by ultrasound further comprises an accelerometer, a magnetometer and a gyrometer capable of associating an orientation relative to the vertical and to the magnetic north with the solid angle probed. This additional information contributes to enriching the information provided to the user.
  • the object detection device by ultrasound further comprises a capacitive sensor or an accelerometer able to allow the activation or the standby of the object detection device.
  • the activation or the standby of the object detection device are carried out in a simple and intuitive manner by the user.
  • the object detection device by ultrasound further comprises a triaxial transducer, with double frequency and triple radiation pattern.
  • a triaxial transducer makes it possible to probe three regions of space in a simple manner.
  • the triaxial transducer, with double frequency and triple radiation diagram comprises:
  • the invention also relates to a pair of glasses equipped with an object detection device by ultrasound as previously presented.
  • the invention also relates to a method of object detection by ultrasound comprising steps of:
  • the conversion of the reflected ultrasonic signals into respective spectrograms comprises a projection of values of digitized signals formed from the reflected ultrasonic signals, on at least part of the audible frequency band.
  • the object detection method by ultrasound further comprises a step of amplification of the reflected ultrasonic signals received with a gain proportional to the delay.
  • the ultrasonic signals reflected by more distant objects have an increased amplitude to pay more attention to these objects.
  • the object detection method by ultrasound further comprises a step of translating the spectrograms.
  • the method has advantages similar to those previously presented.
  • the steps of the method according to the invention are implemented by computer program instructions.
  • the invention also relates to a computer program on an information medium, this program being capable of being implemented in a computer, this program comprising instructions adapted to the implementation of the steps of a process as described above.
  • This program can use any programming language, and be in the form of source code, object code, or intermediate code between source code and object code, such as in a partially compiled form, or in any other desirable form.
  • the invention also relates to an information medium readable by a computer, and comprising computer program instructions adapted to the implementation of the steps of a method as described above.
  • the information medium can be any entity or device capable of storing the program.
  • the support may include a storage means, such as a ROM, for example a CD ROM or a microelectronic circuit ROM, or else a magnetic recording means, for example a hard disk, or even a flash memory. such as a USB memory stick.
  • the information medium can be a transmissible medium such as an electrical or optical signal, which can be routed via an electrical or optical cable, by radio or by other means.
  • the program according to the invention can in particular be downloaded from a network of the Internet type.
  • the information medium can be an integrated circuit in which the program is incorporated, the circuit being adapted to execute or to be used in the execution of the method according to the invention.
  • FIG. 1 represents an object detection device by ultrasound according to an embodiment of the invention
  • FIG. 2 represents a method of object detection by ultrasound according to an embodiment of the invention
  • FIG. 3 represents an example of an ultrasonic signal emitted in an embodiment of the invention
  • FIG. 4 represents an example of an echogram received by a transducer in an embodiment of the invention.
  • FIG. 5 represents a transducer with double working frequency according to an embodiment of the present invention.
  • the invention relates to an ultrasonic object detection device comprising at least two independent transducers capable of emitting at least two ultrasonic signals respectively to produce in return reflected ultrasonic signals and capable of receiving the reflected ultrasonic signals.
  • the device comprises an electronic processing unit 3 configured for:
  • the frequency range of ultrasound is in practice between 20 kHz and 200 kHz in air and between 50 kHz and 5 MHz in a liquid medium.
  • the audio reproduction range is between 20 Hz and 20,000 Hz, and preferably between 100 Hz and 8000 Hz.
  • the object detection device by ultrasound is placed on a support 1 in the form of a pair of glasses intended to be worn by a user. These glasses are more particularly intended to be used in a fluid medium, air or water, and in the case where the vision of the user must be improved, either because he is blind, or because the medium does not allow a sufficient vision.
  • ecovision when it comes to perceiving the outline of objects and the limits of the surrounding space and echo-stereography when it comes to inspecting the interior of objects as in the marine environment .
  • the device equips a vehicle or a motorcycle helmet to allow ecovision in a direction not visible to the driver.
  • the device equips a diving mask.
  • the device can also equip a handle intended to be held in the hand.
  • the ultrasonic object detection device comprises the two ultrasonic transducers 2 arranged on the pair of glasses.
  • the transducers are for example arranged in front of the user's eyes when they wear the glasses.
  • the transducers 2 are independent of each other and have central frequencies whose value depends on the intended use.
  • the central frequency is for example 40 kHz for distant ecovision or 175 kHz for near ecovision.
  • the number of transducers can be more than two.
  • the choice of the ultrasonic frequency is a compromise between detection distance and spatial resolution.
  • the ultrasonic signal beams transmitted at high frequencies are directional and they make it possible to clearly distinguish the contours of objects.
  • high frequencies absorb very quickly and their range is weaker. For example, at 175 kHz the range is a few tens of centimeters, while at 23 kHz, the range can reach several tens of meters.
  • Different pairs of glasses can be provided, some for close distances and providing good angular resolution, others for far distances, still others for the underwater environment.
  • the transducers 2 are configured to switch from a transmission mode to a reception mode. For very short distance echovision, for example a few centimeters, the two transducers can be coupled and synchronized so that one operates in transmission while the other operates in reception.
  • the transducers 2 can be associated with parabolic antennas, not shown in FIG. 1. In this case, the vibrating faces of the transducers 2 are arranged in the focal plane of the antenna.
  • the transducers 2 are dimensioned to produce ultrasound in relatively collimated beams, with an opening angle of 7 degrees at 175 kHz.
  • the ultrasonic object detection device comprises the electronic processing unit 3 connected to the transducers 2.
  • the electronic processing unit 3 comprises a battery 31, a module 32 for controlling ultrasound emission from each transducer, a module 33 for switching control between the transmission mode and the reception mode of each transducer, and a signal processing module 34 for carrying out the processing operations described below.
  • the electronic processing unit 3 is connected to a sound reproduction headset 4, intended to be worn by the user.
  • the headphones also provide a passive and / or active noise canceling function, it preferably includes binaural microphones to pick up the external sound and reproduce it internally.
  • the electronic processing unit 3 is also able to be connected to an external device able to carry out all or part of the processing carried out on the signals.
  • This device is for example a smartphone, a tablet or a computer.
  • the object detection device by ultrasound also includes an accelerometer, a magnetometer and a gyrometer arranged on the pair of glasses. This allows for example to associate an orientation with respect to vertical and magnetic north to the solid angle probed and therefore to build an audio graphic representation of the environment as a function of the solid angle probed.
  • the device may also include a capacitive sensor or an accelerometer arranged on the pair of glasses, to allow activation or standby of the object detection device as explained below.
  • Figure 2 shows an embodiment of the object detection device by ultrasound in the form of a flowchart comprising steps E1 to E9.
  • steps E1 to E8 are described for a given transducer to simplify the description, but they are carried out in parallel for the two transducers.
  • Step E1 is the emission of an ultrasonic signal by the transducer 2.
  • FIG. 3 represents an example of an ultrasonic signal SU.
  • the transducer is in transmission mode and the transmission is triggered by a synchronization signal TRIG coming from the electronic processing unit 3 itself if it is capable of transmitting its own synchronization signal or coming from an external device.
  • the emission of the ultrasonic signal begins at an instant T0 on a rising edge of the synchronization signal. It should be noted that a fixed latency time can be expected between the rising edge and the effective shot.
  • the period of the ultrasonic signal is adjustable and is preferably between 1 ms and 100 ms. In the following, we consider that the period is worth 50 ms.
  • the ultrasonic signal comprises over a period a number N of square pulses, N being typically between 1 and 4, of voltage between 1 and 100 V, at the central resonance frequency of the transducer considered.
  • the width of a pulse is configurable and corresponds to the half-period of the transducer resonant frequency.
  • the emission of ultrasound begins with a low amplitude of excitation voltage.
  • the amplitude of the excitation voltage may be a few volts at the start. Then this amplitude can be increased automatically or by the user, for example up to 100 V, when the amplitude of the echo is low.
  • the next step E2 is the reception of a reflected ultrasound signal, or echogram, by the transducer.
  • the transducer is switched to reception mode.
  • FIG. 4 represents an example of an EC echogram received by a given transducer.
  • the echogram EC firstly comprises a deaf zone ZS, corresponding to the emission of the ultrasound signal SU. Detection is not possible during this time.
  • the EC echogram then comprises one or more peaks which each correspond to an object or to successive echoes on the same object.
  • the time position of each peak corresponds to the distance between the object and the transducer 2 which emitted the ultrasonic signal.
  • an object located at 5 cm thus produces a first peak after 0.3 ms, while an object located at 17 cm produces a peak at the end 1 ms.
  • the impulse response of the transducer In transmission / reception mode with a single transducer, the impulse response of the transducer must therefore be as short as possible, preferably less than ten acoustic periods of the transducer used, so as to be able to detect close objects.
  • the next step E3 is an optional analog amplification step of the EC echogram.
  • the wave packets corresponding to the most distant echogenic objects arrive at the end of the echogram. They are of lower intensity.
  • the gain is then increased proportionally to time or according to an increasing monotonic law following the specific instant or the predetermined peak.
  • the gain can be adjustable by the user.
  • the result is an amplified echogram.
  • the next step E4 is an analog-digital conversion of the amplified echogram.
  • the echogram is for example sampled at the frequency of 164 kech / s over 12 to 15 quantization bits for a central transmission / reception frequency of the transducer of 40 kHz. The result is a digitized echogram.
  • the next step E5 is a transformation of the digitized echogram into a digital signal of positive values. For example, we take the absolute value of each sample of the signal to form a positive digital signal.
  • steps E4 and E5 can be replaced by steps E4 'and E5'.
  • step E4 ′ is a peak or profile detection of the analog echogram from the absolute value of the analog signal.
  • step E5 ′ is an analog-to-digital conversion of the positive analog signal. In this case, the signal is sampled at a much lower sampling frequency, for example 44100 Hz.
  • step E5 or E5 ' is a vector of positive values, developed from the profile of the echogram.
  • step E6 is a conversion into a spectrogram of the vector obtained in the previous step. This involves projecting the vector constructed from the echogram onto a spectrum occupying at least part of the audible band.
  • a homothety is applied to the vector constructed from the echogram.
  • Homothety is an association between distance determined by the echogram and frequency.
  • the association can be linear, for example the frequency component 0 Hz is associated with an echogenic object located at 0 cm, the frequency component 300 Hz is associated with an echogenic object located at 30 cm, the frequency component 8000 Hz is associated with an echogenic object located 800 cm away.
  • a homothetic association factor is 10 Hz / cm. If the return-to-return transit speed in the air of 17 cm / ms is involved, then the echogram conversion coefficient is 170 Hz / ms.
  • the distances are multiplied by 5 and in solids, they are further multiplied by a factor of between 2 and 4 compared to water depending on whether transverse waves, longitudinal or guided waves are used.
  • the conversion coefficient therefore depends on the speed of propagation of the ultrasound in the chosen propagation medium.
  • the conversion coefficient also depends on the bandwidth of the frequency of restitution chosen. Indeed, the spectrum on which the vector is projected depends on the audio reproduction desired by the user.
  • the projection spectrum can occupy the entire audible band. If the user wishes to continue being able to listen to the ambient noise, in particular when he is moving on the street, it is possible to contract the echogram so that he occupies only a band of 500 to 2000 Hz and translate it so that the distance 0 cm begins at a frequency that is pleasant for the user, corresponding for example to the start of the emission spectrum of a bird, such as the nightingale.
  • the bandwidth and the centering of the audio reproduction frequency band are preferably configurable.
  • the conversion coefficient could be double or half, or less and possibly vary according to a logarithmic law (rapid variation with close and slow distances to distant distances) according to usage preferences and taking into account any presbycusis or hearing impairment of the user.
  • the set of steps E4 to E6 is thus a conversion of the reflected ultrasonic signal received into a spectrogram in an audible frequency band.
  • the next step E7 is a transformation of the spectrogram to give it the mathematical characteristics of a digital spectrum in module obtained by fast Fourier transform, FFT.
  • FFT fast Fourier transform
  • the spectrogram is periodized at an audio restitution sampling frequency.
  • the result is an equivalent phase spectrogram.
  • spectrogram typically occupies the band from 0 to 8000 Hz.
  • audio reproduction sampling frequency 44100 Hz accessible to a smartphone or a microcontroller. This implies having 2205 frequency components spaced 20 Hz apart to reproduce an audio signal over 50 ms.
  • 400 frequency components are enough to cover the spectrum from 0 to 8000 Hz. Knowing that there are 8192 time samples for sampling at 163kS / s, it is possible to perform a peak detection of this digital signal and then a sub - sampling from 1 to 20 to keep only 400 samples representative of the spectrum from 0 to 8000 Hz.
  • the next step E8 is a fast fast Fourier transformation of the spectrogram obtained in the previous step.
  • the result is a time signal in the audible band. This signal is normalized to the amplitude of 1 which is the maximum amplitude level of an audio signal.
  • a complementary audio filter is added to the audio signal for listening comfort, so as to add harmonics to it to change the timbre of the playback. It is in this case of sound colorization consisting in enriching the spectrum for the hearing comfort of the user by adding a psychoacoustic effect.
  • steps E1 to E8 are carried out in parallel for the two transducers. The result of step E8 is therefore two audio signals.
  • the next step E9 is the reproduction of the audio signals on the sound reproduction headphones 4 intended to be worn by the user.
  • the audio signal produced from the echogram from the left transducer is sent to the left earphone, and the audio signal produced from the echogram from the right transducer is sent to the right earphone.
  • the processed signal is reproduced continuously in 50 ms increments juxtaposed, so that the user has the impression of scanning the space continuously and that there is continuity of the time slots. Ultrasonic echoes therefore make it possible to "see” the environment in the form of sounds.
  • the user can then adjust the playback volume on his stereo headphones. Listening to these two signals simultaneously allows the brain to discern the depth and the profile of the relief by moving the head and thus to form a sound image of the environment. If the left ultrasonic signal beam is reflected by the edge of an object and the right ultrasonic signal beam is already beyond the edge of the object, the restitution signals will be different which produces different restitution sounds, perceptible by the auditory system and the human brain.
  • the two audio signals can be compared with each other by the hearing system of the user.
  • This comparison of two audio signals allows a finer frequency analysis of the brain than if a single audio signal were produced. It is easier to determine, for example, that the right audio signal has a higher frequency than the right audio signal. left and therefore deduce that the obstacle is a little further to the right than to the left, rather than determining a distance from a frequency of a single audio signal.
  • the angular and axial resolutions are obtained by the systematic comparison of the right and left renditions.
  • stereo restitution can make it possible to appreciate and detect anomalies such as breaks in acoustic impedance.
  • the device comprises an accelerometer, a magnetometer and a gyrometer
  • an orientation relative to the vertical and magnetic north with the solid angle probed and therefore to construct a graphical representation of type C- angular space scan, that is to say a stereo tomography of the environment as a function of the solid angle probed.
  • the combination of the accelerometer and the magnetometer makes it possible to define the attitude and the azimuth of the direction inspected, this in a perspective of recording the properties of the space probed particularly in echo-stereo- loudness.
  • the restitution is both audio for the real time part (50 ms slices) and graphic for the reconstruction and graphic recording in polar coordinates of the azimuth scan.
  • the echoes of iso-levels are represented in color or in grayscale.
  • the indication of the azimuth is restored by superposition of intelligible words (North, North-East, East, South-East, South, South-West, West, North-West ) or by an angle giving the azimuth while the longitudinal attitude can also be described simply by intelligible words superimposed on the audio reproduction (top, horizontal, bottom) or by an angle in degrees, pronounced when crossing values threshold (-90 °, -45 °, -45 °, 0.45 °, 90 °) with 10 to 20 ° degrees of hysteresis.
  • Steps E1 to E8 are carried out by the electronic processing unit 3.
  • the electronic processing unit 3 is also connected to an external device capable of carrying out all or part of the processing carried out on the signals.
  • This device is for example a smartphone, a tablet or a computer.
  • Step E4 ′ is a peak or profile detection of the analog echogram from the absolute value of the analog signal.
  • the profile of the analog echogram is sent to the external device, for example a smartphone, via its audio / microphone jack.
  • the smartphone The following steps are performed by the smartphone.
  • the step E5 ′ of analog-to-digital conversion of the positive analog signal is carried out with a lower sampling frequency, for example of 44100 Hz, than when the processing is carried out in the electronic processing unit 3.
  • the method also includes the transmission of echograms or spectrograms to a remote device, such as a server associated with a database storing echograms or spectrograms.
  • a remote device such as a server associated with a database storing echograms or spectrograms.
  • This device compares the echograms or spectrograms with those of the database.
  • Information such as spoken language developed by speech synthesis, is constructed from the comparison results and then returned to the user.
  • the object detection device is activated or put on standby via a capacitive sensor or an accelerometer placed on the support 1 and connected to the electronic processing unit 3.
  • the accelerometer is placed on the transducer support plate and indicates whether the user is at rest, for example if he is lying down or immobile.
  • various commands can be placed by the user using the accelerometer.
  • the condenser placed on the rear part of the plates supporting the transducers has lines of electrostatic field which go up to the eye located less than 2 cm so that the movement of the eyelid generates a variation in the capacitance of the condenser which can be quantified via a capacitor bridge or via a relaxation oscillator, the oscillation frequency of which directly depends on the capacitance of the capacitor.
  • the device for a rear vision, that is to say to interrupt the shots of emission of ultrasonic signal when one closes the eyes and activates the shots when you open your eyes.
  • the device is much more often in operation and it is preferable to replace the earphones with headphones which also provide a small hearing protection of 20 to 30 dB.
  • multifrequency transducers and with several radiation patterns, at least three, corresponding to three probed regions of space, a central unit, and two peripherals, without having to build sophisticated electronics managing a phase network for orienting the ultrasonic signal beam by delay laws between the sources.
  • the glasses comprise for each of the eyes a transducer both source and receiver at a given frequency, for example 23 kHz, giving a peripheral vision and a source / receiver transducer at another given frequency, for example 32.5 kHz or more, giving central vision.
  • the echograms associated with each of these transducers are transformed into spectrograms, not superimposed, but translated relative to each other.
  • the 32.5 kHz center frequency transducer used for central vision will occupy the 0-4000 Hz band
  • the 23 kHz center frequency transducer used for peripheral vision will occupy the 4000-8000 Hz band.
  • the first echogram associated with the source 32.5 kHz occupies the band 3000-4000 Hz
  • the second echogram associated with the source 23 kHz occupies the band 4000-5000 Hz, by example.
  • this distribution is adapted and refined according to user preferences. So by turning your head, the peripheral landscape gradually enters in the field, and the audio reproduction progressively passes from one frequency band to another. In a way, we give the brain the possibility of achieving mental focus by means of the dual frequency ecovision device.
  • FIG. 5 represents a sectional view of an embodiment of a double working frequency transducer according to the present invention.
  • the transducer consists of an annular metal resonator 10, for example made of thinning Duralumin in its central region.
  • the annular resonator 10 has in its center a hollow cylindrical shoulder or sleeve 11.
  • the annular resonator also has on its periphery a thin flange 12 which makes it possible to hold it by pinching between a support 13 comprising a parabolic antenna 14 and a flange of closure not shown.
  • the transducer is thus integrated in its support with the parabolic antenna 14.
  • the outer face of the cylindrical shoulder lies in the focal plane of the satellite dish.
  • the thickness of the metal resonator 10 is adjusted to define the desired central resonant frequency. The thicker the resonator 10 around its periphery, the more the resonant frequency increases. It increases in proportion to the square root of the thickness of the resonator.
  • Two piezoelectric ceramics 15 and 16 of annular shape are bonded on either side of the metal resonator. Their typical dimensions are 50 mm in external diameter, 20 mm in internal diameter and 0.5 mm in thickness.
  • the central cylindrical shoulder 11 can vibrate either by tilting or by moving up and down along the extension of its axis of symmetry. In this case the resonance is said to be “out of plane” or “axial”.
  • Axial resonance at the harmonic frequency of 32.5 kHz is generated by the uniformly polarized upper piezoelectric ring 15.
  • the tilting resonance is generated by the lower piezoelectric ring 16, along an axis perpendicular to the axis of symmetry of the cylindrical shoulder 11.
  • the external electrode of the lower piezoelectric ring 16 is divided into two electrodes in the form of half-rings.
  • One of these two half-ring electrodes is energized at a positive voltage, for example 100 V while the other is energized at a negative voltage, for example -100 V.
  • the electrode on the rear face remains uniform and constitutes the mass.
  • the tilting can be controlled as desired along two axes perpendicular to each other and perpendicular to the axis of symmetry of the cylindrical shoulder 11, by dividing the external electrode of the lower piezoelectric ring 16 into four quadrants operating in pairs opposite by the Mountain peak. In a pair, one of the electrodes is brought to a positive potential while the other electrode is brought to a negative potential.
  • the tilting of the cylindrical shoulder 11 generates an acoustic wave whose radiation diagram is in the form of 8 and is similar to a vibrating dipole. The intensity of the radiation is maximum along an axis for one dipole and along the perpendicular axis for the other dipole and zero in the respective perpendicular directions.
  • a single transducer is therefore obtained having two independent ultrasonic sources in elastic regime, which can also be controlled at harmonic frequencies in particular for axial resonance.
  • Each transducer according to FIG. 5 is equivalent to a group of three transducers, one emitting towards the front at a frequency F1, according to a first diagram of horizontal radiation and perpendicular to the axis defined by the ears, the second to a frequency F2 laterally and horizontally to the left for the left eye and the right for the right eye, that is to say according to a radiation diagram whose main axis is perpendicular to the previous, finally the third always at the frequency F2, vertically from top to bottom, that is to say according to a radiation diagram whose main axis is perpendicular to the previous 2.
  • the last two transducers in the group of three transducers are responsible for providing a peripheral mental sound image. These six transducers, three on the right and three on the left can be excited sequentially, and share a part of the audio reproduction spectrum.
  • the third spectrum corresponding to the high-low radiation pattern is juxtaposed following the second spectrum corresponding to the lateral vision which is juxtaposed following the first spectrum corresponding to the central vision.
  • lateral ecovision a distinction is made between the spectrum of the left echogram which is juxtaposed with the spectrum of the right echogram.
  • the central parabolic antenna does not have a hole to the right, but only to the left.
  • the central parabolic antenna of the right transducer does not have a hole to the left, but only to the right.

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Abstract

Dispositif de détection d'objet par ultrasons comportant au moins deux transducteurs indépendants (2) aptes à émettre au moins deux signaux ultrasonores respectivement pour produire en retour des signaux ultrasonores réfléchis et aptes à recevoir les signaux ultrasonores réfléchis, caractérisé en ce qu'il comporte une unité de traitement électronique (3) configurée pour : - convertir les signaux ultrasonores réfléchis reçus en spectrogrammes respectifs, dans une bande de fréquences audibles, et - former des signaux temporels audibles respectifs, par transformée de Fourier inverse des spectrogrammes.

Description

DETECTION D'OBJET PAR ULTRASONS
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne le domaine de la détection d'objet par ultrason, et plus précisément dans le but de fournir une information spatiale sous une forme audio stéréo. Elle s'applique à tout contexte de vision difficile.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
Il est connu d'équiper une paire de lunettes d'un capteur à ultrasons pour aider les malvoyants à éviter les obstacles. Par exemple, le document KR 20160081589 décrit un tel dispositif, qui comporte également un haut-parleur pour émettre une alarme lorsque la distance entre les lunettes et l'obstacle devient inférieure à une valeur prédéterminée. L'alarme sonore est de type bip et sa cadence de répétition augmente au fur et à mesure que la distance avec l'obstacle diminue. L'alarme sonore peut être complétée par un retour vibrotactile dont la fréquence de vibration change avec la distance. Les lunettes intègrent un GPS pour suivre le trajet parcouru. Ce type de dispositif transforme l'information spatiale en une information sonore ou vibratoire facile à interpréter mais relativement pauvre.
Le document CN 2500297 décrit des lunettes équipées d'un transducteur émetteur ultrasonore et de deux transducteurs récepteurs ultrasonores. Un circuit électronique forme des signaux audio à partir des signaux captés par les récepteurs. Les signaux audio sont fournis à des écouteurs destinés à être portés par un utilisateur. Le traitement réalisé sur les signaux captés par les récepteurs ne modifie pas la durée de l'écho de sorte que c'est l'amplitude du signal de sortie qui varie en fonction des échos plus ou moins forts provoqués par les objets environnants. Le résultat n'est pas forcément bien perceptible par le cerveau humain et ne permet pas de distinguer finement les objets environnants. En outre, ce dispositif ne comporte qu'un seul transducteur émetteur, ce qui limite les possibilités de distinguer les contours des objets. Enfin, ce transducteur émetteur ne présente qu'un seul diagramme de rayonnement, ce qui limite l'espace qui peut être sondé.
Le document US 5 107 467 décrit un système de localisation d'écho pour une personne aveugle, qui comprend des moyens pour émettre des salves ultrasonores vers des objets, des moyens pour recevoir l'écho et générer un signal d'écho pour chaque rafale sonore reçue avec un certain retard de déclenchement réel causé par le retard de propagation des ondes sonores dans l'air, et des moyens pour ajouter un retard supplémentaire. Le signal d'écho est typiquement composé de nombreux signaux réfléchis par des objets situés à différentes distances du microphone et des signaux qui ont rebondi plusieurs fois à partir d'objets différents. Le signal d'écho a un profil d'écho qui est récupéré en tant que signal de profil d'écho, ce qui supprime la fréquence de rafale sonore et rend le signal d'écho audible. Le signal de profil d'écho est appliqué à un circuit à retard variable pour lui ajouter un retard qui augmente avec la distance des objets échogènes. Le traitement du signal qui est réalisé vise donc à rester dans le domaine temporel. En d'autres termes, le traitement ne fait que rendre compte du temps de réaction du système auditif dans le domaine temporel. Il s'agit d'un traitement relativement basique, qui ne permet pas une grande richesse dans la restitution pour l'utilisateur.
Il existe un besoin d'améliorer considérablement la capacité de perception spatiale dans un contexte de vision difficile, impossible ou dans le cas où la charge cognitive visuelle est déjà fortement sollicitée.
EXPOSÉ DE L'INVENTION
L'invention vise à résoudre les problèmes de la technique antérieure en fournissant un dispositif de détection d'objet par ultrasons comportant au moins deux transducteurs indépendants aptes à émettre au moins deux signaux ultrasonores respectivement pour produire en retour des signaux ultrasonores réfléchis et aptes à recevoir les signaux ultrasonores réfléchis, caractérisé en ce qu'il comporte une unité de traitement électronique configurée pour :
- convertir les signaux ultrasonores réfléchis reçus en spectrogrammes respectifs, dans une bande de fréquences audibles, et
- former des signaux temporels audibles respectifs, par transformée de Fourier inverse des spectrogrammes.
La présente invention permet d'enrichir la perception de l'environnement par l'utilisateur. En effet, elle ne délivre pas une alarme lorsqu'une situation est détectée comme critique pour l'utilisateur en fonction de la validation logique d'un critère de test, mais elle fournit en permanence à l'utilisateur des signaux représentatifs de son environnement, qu'il interprète en fonction de sa propre expérience, d'analogies, de processus déductifs, etc. La présente invention fournit donc des informations riches et conditionnées à l'utilisateur pour qu'il fasse sa propre analyse mentale de la situation.
Une alarme est stressante car elle engendre une attention immédiate et requiert une réponse adaptée. Grâce à l'invention, le signal restitué peut être écouté en permanence par l'utilisateur et n'est pas en soi un signal stressant sauf si son interprétation conduit à une situation alarmante.
La présente invention fournit une information spatiale sous forme audio stéréo dans un contexte de vision difficile, impossible ou dans le cas où la charge cognitive visuelle de l'utilisateur est déjà fortement sollicitée.
Elle a pour but d'améliorer considérablement la capacité de perception spatiale proche et/ou à plusieurs mètres de l'utilisateur.
Elle utilise en particulier la capacité du cerveau humain à faire de l'analyse temps-fréquence stéréo dans le traitement de la parole, c'est-à-dire à comprendre les mots pour lui soumettre des sons qui sont en fait représentatifs du signal échographique ou du signal acoustique ambiant dans la bande ultrasonore.
L'utilisateur construit une image mentale sonore de l'environnement à partir des sons qu'il entend. Selon une caractéristique préférée, l'unité de traitement électronique est apte à être reliée à un casque de restitution audio, pour restituer les signaux temporels audibles respectifs. Les signaux audio sont ainsi mis à la disposition de l'utilisateur.
Selon une caractéristique préférée, l'unité de traitement électronique est en outre apte à être reliée à un dispositif externe apte à effectuer au moins une partie des traitements effectués sur les signaux. En fonction des applications, il peut être intéressant de déporter une partie des traitements.
Selon une caractéristique préférée, le dispositif de détection d'objet par ultrasons comporte en outre un accéléromètre, un magnétomètre et un gyromètre aptes à associer une orientation par rapport à la verticale et au nord magnétique à l'angle solide sondé. Ces informations additionnelles contribuent à enrichir l'information fournie à l'utilisateur.
Selon une caractéristique préférée, le dispositif de détection d'objet par ultrasons comporte en outre un capteur capacitif ou un accéléromètre apte à permettre l'activation ou la mise en veille du dispositif de détection d'objet. Ainsi, l'activation ou la mise en veille du dispositif de détection d'objet sont effectuées de manière simple et intuitive par l'utilisateur.
Selon une caractéristique préférée, le dispositif de détection d'objet par ultrasons comporte en outre un transducteur triaxial, à double fréquence et triple diagramme de rayonnement. Un tel transducteur permet de sonder trois régions de l'espace de manière simple.
Selon une caractéristique préférée, le transducteur triaxial, à double fréquence et triple diagramme de rayonnement comporte :
- un résonateur métallique annulaire à amincissement central avec épaulement cylindrique,
- deux céramiques piézoélectriques de forme annulaire disposées de part et d'autre du résonateur métallique, l'une adaptée à provoquer une vibration de l'épaulement cylindrique selon son axe de symétrie et l'autre adaptée à provoquer des vibrations selon deux axes perpendiculaires entre eux et perpendiculaires à l'axe de symétrie de l'épaulement cylindrique.
L'invention concerne aussi une paire de lunettes équipée d'un dispositif de détection d'objet par ultrasons tel que précédemment présenté.
L'invention concerne aussi un procédé de détection d'objet par ultrasons comportant des étapes de :
- émission d'au moins deux signaux ultrasonores respectivement par au moins deux transducteurs indépendants, pour produire en retour des signaux ultrasonores réfléchis,
- réception des signaux ultrasonores réfléchis, par les au moins deux transducteurs indépendants,
caractérisé en ce qu'il comporte des étapes de :
- conversion des signaux ultrasonores réfléchis en spectrogrammes respectifs, dans une bande de fréquences audibles, et
- formation de signaux temporels audibles respectifs, par transformée de Fourier inverse des spectrogrammes.
Selon une caractéristique préférée, la conversion des signaux ultrasonores réfléchis en spectrogrammes respectifs comporte une projection de valeurs de signaux numérisés formés à partir des signaux ultrasonores réfléchis, sur au moins une partie de la bande de fréquences audibles.
Selon une caractéristique préférée, le procédé de détection d'objet par ultrasons comporte en outre une étape d'amplification des signaux ultrasonores réfléchis reçus avec un gain proportionnel au retard. Ainsi, les signaux ultrasonores réfléchis par les objets plus lointains ont une amplitude augmentée pour porter plus d'attention à ces objets.
Selon une caractéristique préférée, le procédé de détection d'objet par ultrasons comporte en outre une étape de translation des spectrogrammes.
Le procédé présente des avantages analogues à ceux précédemment présentés. Dans un mode particulier de réalisation, les étapes du procédé selon l'invention sont mises en œuvre par des instructions de programme d'ordinateur.
En conséquence, l'invention vise aussi un programme d'ordinateur sur un support d'informations, ce programme étant susceptible d'être mis en œuvre dans un ordinateur, ce programme comportant des instructions adaptées à la mise en œuvre des étapes d'un procédé tel que décrit ci-dessus.
Ce programme peut utiliser n'importe quel langage de programmation, et être sous la forme de code source, code objet, ou de code intermédiaire entre code source et code objet, tel que dans une forme partiellement compilée, ou dans n'importe quelle autre forme souhaitable.
L'invention vise aussi un support d'informations lisible par un ordinateur, et comportant des instructions de programme d'ordinateur adaptées à la mise en œuvre des étapes d'un procédé tel que décrit ci-dessus.
Le support d'informations peut être n'importe quelle entité ou dispositif capable de stocker le programme. Par exemple, le support peut comporter un moyen de stockage, tel qu'une ROM, par exemple un CD ROM ou une ROM de circuit microélectronique, ou encore un moyen d'enregistrement magnétique, par exemple un disque dur, ou encore une mémoire flash telle qu'une clé USB.
D'autre part, le support d'informations peut être un support transmissible tel qu'un signal électrique ou optique, qui peut être acheminé via un câble électrique ou optique, par radio ou par d'autres moyens. Le programme selon l'invention peut être en particulier téléchargé sur un réseau de type Internet.
Alternativement, le support d'informations peut être un circuit intégré dans lequel le programme est incorporé, le circuit étant adapté pour exécuter ou pour être utilisé dans l'exécution du procédé selon l'invention. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préféré donné à titre d'exemple non limitatif, décrit en référence aux figures dans lesquelles :
La figure 1 représente un dispositif de détection d'objet par ultrasons selon un mode de réalisation de l'invention,
La figure 2 représente un procédé de détection d'objet par ultrasons selon un mode de réalisation de l'invention,
La figure 3 représente un exemple de signal ultrasonore émis dans un mode de réalisation de l'invention,
La figure 4 représente un exemple d'échogramme reçu par un transducteur dans un mode de réalisation de l'invention, et
La figure 5 représente un transducteur à double fréquence de travail selon un mode de réalisation de la présente invention.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
L'invention concerne un dispositif de détection d'objet par ultrasons comportant au moins deux transducteurs indépendants aptes à émettre au moins deux signaux ultrasonores respectivement pour produire en retour des signaux ultrasonores réfléchis et aptes à recevoir les signaux ultrasonores réfléchis. Le dispositif comporte une unité de traitement électronique 3 configurée pour :
- convertir les signaux ultrasonores réfléchis reçus en spectrogrammes respectifs, dans une bande de fréquences audibles, et
- former des signaux temporels audibles respectifs, par transformée de Fourier inverse des spectrogrammes.
Il est à noter que la gamme de fréquence des ultrasons est en pratique comprise entre 20 kHz et 200 kHz dans l'air et entre 50 kHz et 5MHz dans un milieu liquide. La plage de restitution audio est comprise entre 20 Hz et 20 000 Hz, et préférentiellement entre 100 Hz et 8000 Hz. Selon un mode de réalisation préféré représenté à la figure 1, le dispositif de détection d'objet par ultrasons est disposé sur un support 1 en forme de paire de lunettes destinée à être portée par un utilisateur. Ces lunettes sont plus particulièrement destinées à être utilisées dans un milieu fluide, air ou eau, et dans le cas où la vision de l'utilisateur doit être améliorée, soit parce qu'il est aveugle, soit parce que le milieu ne permet pas une vision suffisante. On parle d'échovision quand il s'agit de percevoir le contour des objets et les limites de l'espace environnant et d'écho-stéréo- sonie quand il s'agit d'inspecter l'intérieur des objets comme dans le milieu marin.
En variante, le dispositif équipe un véhicule ou un casque de moto pour permettre une échovision dans une direction non visible par le conducteur. Selon une autre variante, le dispositif équipe un masque de plongée. Le dispositif peut encore équiper une poignée destinée à être tenue à la main.
Le dispositif de détection d'objet par ultrasons comporte les deux transducteurs à ultrasons 2 disposés sur la paire de lunettes. Les transducteurs sont par exemple disposés devant les yeux de l'utilisateur lorsqu'il porte les lunettes. Les transducteurs 2 sont indépendants l'un de l'autre et ont des fréquences centrales dont la valeur dépend de l'utilisation visée. La fréquence centrale est par exemple de 40 kHz pour l'échovision de loin ou 175 kHz pour l'échovision de près.
Le nombre de transducteurs peut être supérieur à deux.
Pour un milieu de propagation donné, le choix de la fréquence ultrasonore est un compromis entre distance de détection et résolution spatiale. Pour bien distinguer les bords des objets ou de petites hétérogénéités en écho-stéréo-sonie sous-marine, on a intérêt à travailler à des fréquences élevées. En effet, les faisceaux de signal ultrasonore transmis à fréquences élevées sont directifs et ils permettent de bien distinguer les contours des objets. Dans l'air, les fréquences élevées s'amortissent très vite et leur portée est plus faible. Par exemple, à 175 kHz la portée est de quelques dizaines de centimètres, alors qu'à 23 kHz, la portée pourra atteindre plusieurs dizaines de mètres. Différentes paires de lunettes peuvent être prévues, certaines pour les distances proches et fournissant une bonne résolution angulaire, d'autres pour les distances lointaines, d'autres encore pour le milieu sous-marin. Les transducteurs 2 sont configurés pour commuter d'un mode émission à un mode réception. Pour l'échovision à très faible distance, par exemple à quelques centimètres, les deux transducteurs peuvent être couplés et synchronisés de telle sorte que l'un fonctionne en émission lorsque l'autre fonctionne en réception.
Les transducteurs 2 peuvent être associés à des antennes paraboliques, non représentées sur la figure 1. Dans ce cas, les faces vibrantes des transducteurs 2 sont disposées dans le plan focal de l'antenne. Les transducteurs 2 sont dimensionnés pour produire des ultrasons selon des faisceaux relativement collimatés, avec un angle d'ouverture de 7 degrés à 175 kHz.
Le dispositif de détection d'objet par ultrasons comporte l'unité de traitement électronique 3 reliée aux transducteurs 2. L'unité de traitement électronique 3 comporte une batterie 31, un module 32 de commande d'émission d'ultrasons de chaque transducteur, un module 33 de commande de commutation entre le mode émission et le mode réception de chaque transducteur, et un module 34 de traitement de signal pour effectuer les traitements décrits dans la suite.
L'unité de traitement électronique 3 est reliée à un casque de restitution de sons 4, destiné à être porté par l'utilisateur.
Dans le cas où le casque assure également une fonction antibruit passive et/ou active, il comporte de préférence des microphones binauraux pour capter le son externe et le restituer en interne.
En variante, l'unité de traitement électronique 3 est en outre apte à être reliée à un dispositif externe apte à effectuer tout ou partie des traitements effectués sur les signaux. Ce dispositif est par exemple un smartphone, une tablette ou un ordinateur.
En variante, le dispositif de détection d'objet par ultrasons comporte aussi un accéléromètre, un magnétomètre et un gyromètre disposés sur la paire de lunettes. Cela permet par exemple d'associer une orientation par rapport à la verticale et au nord magnétique à l'angle solide sondé et donc de construire une représentation graphique audio de l'environnement en fonction de l'angle solide sondé. Le dispositif peut encore comporter un capteur capacitif ou un accéléromètre disposé sur la paire de lunettes, pour permettre l'activation ou la mise en veille du dispositif de détection d'objet comme expliqué dans la suite.
Un mode de réalisation de fonctionnement du dispositif de détection d'objet par ultrasons est décrit sous la forme d'un procédé comportant des étapes de :
- émission d'au moins deux signaux ultrasonores respectivement par au moins deux transducteurs indépendants, pour produire en retour des signaux ultrasonores réfléchis,
- réception des signaux ultrasonores réfléchis, par les au moins deux transducteurs indépendants,
- conversion des signaux ultrasonores réfléchis en spectrogrammes respectifs, dans une bande de fréquences audibles, et
- formation de signaux temporels audibles respectifs, par transformée de Fourier inverse des spectrogrammes.
De manière plus détaillée, la figure 2 représente un mode de réalisation de fonctionnement du dispositif de détection d'objet par ultrasons sous la forme d'un organigramme comportant des étapes El à E9.
Les traitements des étapes El à E8 sont décrits pour un transducteur donné pour simplifier l'exposé, mais ils sont réalisés en parallèle pour les deux transducteurs.
L'étape El est l'émission d'un signal ultrasonore par le transducteur 2. La figure 3 représente un exemple de signal ultrasonore SU. Le transducteur est en mode émission et l'émission est déclenchée par un signal de synchronisation TRIG provenant de l'unité de traitement électronique 3 elle-même si elle est capable d'émettre son propre signal de synchronisation ou provenant d'un appareil externe. L'émission du signal ultrasonore commence à un instant T0 sur front montant du signal de synchronisation. Il est à noter qu'un temps de latence fixe peut être prévu entre le front montant et le tir effectif. La période du signal ultrasonore est réglable et est comprise de préférence entre 1 ms et 100 ms. Dans la suite, on considère que la période vaut 50 ms. Le signal ultrasonore comporte sur une période un nombre N d'impulsions carrées, N étant typiquement compris entre 1 et 4, de tension comprise entre 1 et 100 V, à la fréquence centrale de résonance du transducteur considéré.
La largeur d'une impulsion est paramétrable et correspond à la demi- période de la fréquence de résonance du transducteur.
De préférence, l'émission d'ultrasons commence avec une amplitude de tension d'excitation faible. Par exemple, l'amplitude de tension d'excitation peut être de quelques volts au commencement. Puis cette amplitude peut être augmentée automatiquement ou par l'utilisateur, par exemple jusqu'à 100 V, lorsque l'amplitude de l'écho est faible.
L'étape suivante E2 est la réception d'un signal ultrasonore réfléchi, ou échogramme, par le transducteur. Pour cela, le transducteur est commuté en mode réception. La figure 4 représente un exemple d'échogramme EC reçu par un transducteur donné. On considère une fenêtre de 50 ms qui permet d'explorer l'espace sur 8,5 mètres de profondeur pour une vitesse de propagation ultrasonore dans l'air de 340 m/s et 5 fois plus dans l'eau.
L'échogramme EC comporte tout d'abord une zone sourde ZS, correspondant à l'émission du signal ultrason SU. La détection n'est pas possible pendant ce laps de temps.
L'échogramme EC comporte ensuite un ou plusieurs pics qui correspondent chacun à un objet ou à des échos successifs sur le même objet. La position temporelle de chaque pic correspond à la distance entre l'objet et le transducteur 2 qui a émis le signal ultrasonore.
En comptant le temps de transit d'un aller-retour des ultrasons dans l'air, un objet situé à 5 cm produit ainsi un premier pic au bout de 0.3 ms, tandis qu'un objet situé à 17 cm produit un pic au bout de 1 ms. En mode émission/réception à un seul transducteur, la réponse impulsionnelle du transducteur doit donc être aussi courte que possible, préférentiellement inférieure à dix périodes acoustiques du transducteur utilisé, de façon à pouvoir détecter les objets proches.
L'étape suivante E3 est une étape optionnelle d'amplification analogique de l'échogramme EC. Les paquets d'ondes correspondant aux objets échogènes les plus éloignés arrivent en fin d'échogramme. Ils sont d'intensité plus faible. On peut leur appliquer un gain proportionnel au retard pour rehausser l'amplitude du signal ultrasonore des objets les plus lointains lorsque l'on veut porter une attention spéciale aux objets en mouvement venant de loin. Il est aussi possible de prévoir une amplification limitée à une partie de l'échogramme à partir d'un certain temps ou d'un pic donné de l'échogramme. Le gain est ensuite augmenté proportionnellement au temps ou selon une loi monotone croissante à la suite de l'instant spécifique ou du pic prédéterminé. Le gain peut être réglable par l'utilisateur. Le résultat est un échogramme amplifié.
L'étape suivante E4 est une conversion analogique-numérique de l'échogramme amplifié. L'échogramme est par exemple échantillonné à la fréquence de 164 kéch/s sur 12 à 15 bits de quantification pour une fréquence centrale d'émission/réception du transducteur de 40 kHz. Le résultat est un échogramme numérisé.
L'étape suivante E5 est une transformation de l'échogramme numérisé en un signal numérique de valeurs positives. Par exemple, on prend la valeur absolue de chaque échantillon du signal pour former un signal numérique positif.
Alternativement les étapes E4 et E5 peuvent être remplacées par les étapes E4' et E5'. Ainsi, l'étape E4' est une détection de crête ou de profil de l'échogramme analogique à partir de la valeur absolue du signal analogique. Puis l'étape E5' est une conversion analogique numérique du signal analogique positif. Dans ce cas, on échantillonne le signal à une fréquence d'échantillonnage beaucoup plus basse, par exemple de 44100 Hz.
Dans les deux cas, le résultat de l'étape E5 ou E5' est un vecteur de valeurs positives, élaboré à partir du profil de l'échogramme. L'étape suivante E6 est une conversion en spectrogramme du vecteur obtenu à l'étape précédente. Il s'agit de projeter le vecteur construit à partir de l'échogramme sur un spectre occupant au moins une partie de la bande audible.
Pour cela, une homothétie est appliquée au vecteur construit à partir de l'échogramme. L'homothétie est une association entre distance déterminée par l'échogramme et fréquence. L'association peut être linéaire, par exemple la composante de fréquence 0 Hz est associée à un objet échogène situé à 0 centimètre, la composante de fréquence 300 Hz est associée à un objet échogène situé à 30 cm, la composante de fréquence 8000 Hz est associée à un objet échogène situé à 800 cm. Dans ce cas, un facteur d'association homothétique vaut 10 Hz/cm. Si l'on fait intervenir la vitesse de transit aller-retour dans l'air de 17 cm/ms alors le coefficient de conversion de l'échogramme est de 170 Hz/ms.
Dans l'eau, les distances sont multipliées par 5 et dans les solides, elles sont encore multipliées par un facteur compris entre 2 et 4 par rapport à l'eau selon que l'on exploite des ondes transversales, des ondes longitudinales ou guidées. Le coefficient de conversion dépend donc de la vitesse de propagation des ultrasons dans le milieu de propagation choisi.
Le coefficient de conversion dépend également de la largeur de bande de fréquence de restitution choisie. En effet, le spectre sur lequel est projeté le vecteur dépend de la restitution audio souhaitée par l'utilisateur. Le spectre de projection peut occuper toute la bande audible. Si l'utilisateur souhaite continuer à pouvoir écouter le bruit ambiant, en particulier lorsque qu'il se déplace dans la rue, il est possible de contracter l'échogramme de façon à ce qu'il n'occupe qu'une bande de 500 à 2000 Hz et le translater de façon à ce que la distance 0 centimètre commence à une fréquence agréable pour l'utilisateur, correspondant par exemple au début du spectre d'émission d'un oiseau, tel le rossignol. La largeur de bande et le centrage de la bande fréquentielle de restitution audio sont de préférence paramétrables.
En pratique, le coefficient de conversion pourra être double ou moitié, ou moindre et éventuellement varier selon une loi logarithmique (variation rapide aux distances proches et lentes aux distances lointaines) selon les préférences d'usage et tenant compte d'une éventuelle presbyacousie ou déficience auditive de l'utilisateur.
L'ensemble des étapes E4 à E6 est ainsi une conversion du signal ultrasonore réfléchi reçu en un spectrogramme dans une bande de fréquences audibles.
L'étape suivante E7 est une transformation du spectrogramme pour lui donner les caractéristiques mathématiques d'un spectre numérique en module obtenu par transformée de Fourier rapide, FFT. Pour cela, le spectrogramme est périodisé à une fréquence d'échantillonnage de restitution audio. Le résultat est un spectrogramme équivalent en phase.
Par exemple, on considère le spectrogramme qui occupe typiquement la bande de 0 à 8000 Hz. On considère une fréquence d'échantillonnage de restitution audio de 44100 Hz accessible à un smartphone ou un microcontrôleur. Cela suppose de disposer de 2205 composantes fréquentielles espacées de 20 Hz pour restituer un signal audio sur 50 ms.
Il suffit de 400 composantes fréquentielles pour couvrir le spectre de 0 à 8000 Hz. Sachant que l'on dispose de 8192 échantillons temporels pour un échantillonnage à 163kéch/s, il est possible de réaliser une détection de crête de ce signal numérique puis un sous-échantillonnage de 1 pour 20 pour ne conserver que 400 échantillons représentatifs du spectre de 0 à 8000 Hz.
L'étape suivante E8 est une transformation de Fourrier rapide inverse du spectrogramme obtenu à l'étape précédente. Le résultat est un signal temporel dans la bande audible. Ce signal est normalisé à l'amplitude de 1 qui est le niveau d'amplitude maximale d'un signal audio.
En variante, pour le confort d'écoute, un filtre audio complémentaire est ajouté au signal audio pour le confort d'écoute, de façon à lui ajouter des harmoniques pour changer le timbre de la restitution. Il s'agit dans ce cas de colorisation sonore consistant à enrichir le spectre pour le confort auditif de l'utilisateur en ajoutant un effet psychoacoustique. Comme déjà mentionné, les traitements des étapes El à E8 sont réalisés en parallèle pour les deux transducteurs. Le résultat de l'étape E8 est donc deux signaux audio.
L'étape suivante E9 est la restitution des signaux audio sur le casque de restitution de sons 4 destiné à être porté par l'utilisateur. Le signal audio élaboré à partir de l'échogramme issu du transducteur gauche est envoyé sur l'écouteur gauche, et le signal audio élaboré à partir de l'échogramme issu du transducteur droit est envoyé sur l'écouteur droit.
Le signal traité est restitué de façon continue par tranches de 50 ms juxtaposées, de sorte que l'utilisateur a l'impression de scanner l'espace en continu et qu'il y a continuité des tranches temporelles. Les échos ultrasonores permettent donc de "voir" l'environnement sous la forme de sons.
Il est possible d'émettre alternativement toutes les 50 ms un signal ultrasonore par l'un des transducteurs, par exemple le transducteur droit, puis par l'autre transducteur, par exemple le transducteur gauche. Ainsi, le signal audio produit pour chaque oreille est rafraîchi toutes les 100 ms et un signal audio, droit ou gauche, est envoyé deux fois vers l'écouteur, droit au gauche respectivement.
L'utilisateur peut ensuite régler le volume de restitution sur ses écouteurs stéréo. L'écoute simultanée de ces deux signaux permet au cerveau de discerner en bougeant la tête la profondeur et le profil du relief et donc de se forger une image sonore de l'environnement. Si le faisceau gauche de signal ultrasonore est réfléchi par le bord d'un objet et le faisceau droit de signal ultrasonore est déjà au-delà du bord de l'objet, les signaux de restitution seront différents ce qui produit des sons de restitution différents, perceptibles par le système auditif et le cerveau humain.
En effet, grâce aux deux voies de restitution indépendantes, les deux signaux audio peuvent être comparés entre eux par le système auditif de l'utilisateur. Cette comparaison de deux signaux audio permet une analyse fréquentielle du cerveau plus fine que si un seul signal audio était produit. Il est plus facile de déterminer par exemple que le signal audio de droite a une fréquence plus élevée que le signal audio de gauche et donc de déduire que l'obstacle est un peu plus loin à droite qu'à gauche, plutôt que de déterminer une distance à partir d'une fréquence d'un unique signal audio. En particulier, les résolutions angulaire et axiale sont obtenues par la comparaison systématique des restitutions droite et gauche.
Ceci doit permettre de distinguer par exemple une assiette, les couverts, l'état de remplissage d'un verre, la poignée d'une porte, le bord d'un trottoir, la présence d'un poteau. Avec un coefficient de 10 Hz/cm, un verre rempli avec 1 cm d'eau tenu à 40 cm des transducteurs ultrasonores produit une restitution sonore avec une composante à 400 Hz par rapport au même verre vide tenu à la même distance qui produit une restitution sonore avec une composante à 410 Hz. A moins d'avoir l'oreille absolue, il est difficile de distinguer un son de 400Hz d'un son de 410 Hz. Par contre avec une audition stéréo, il est très facile de tenir son verre entre les mains, de faire danser l'eau au fond du verre et de produire une modulation de fréquence entre 400Hz et 420Hz correspondant à un écho sur la surface du liquide en mouvement qui peut s'éloigner de +/- 2cm par rapport à sa position d'équilibre. L'analyse temps-fréquence stéréo permet au cerveau de percevoir finement ce battement de fréquence de 0-20 Hz autour de 400 Hz. En outre, pour une perception encore plus fine des objets proches, le coefficient pourrait être plus grand pour les objets proches, par exemple jusqu'à 20 Hz/cm et décroître pour les objets plus lointains.
Dans le milieu sous-marin, par exemple en fouille, en écho-stéréo-sonie, la restitution stéréo peut permettre d'apprécier et détecter des anomalies telles que des ruptures d'impédance acoustique.
Dans le cas où le dispositif comporte un accéléromètre, un magnétomètre et un gyromètre, il est possible d'associer une orientation par rapport à la verticale et au nord magnétique à l'angle solide sondé et donc de construire une représentation graphique de type C-scan angulaire de l'espace, c'est-à-dire une tomographie stéréo de l'environnement en fonction de l'angle solide sondé.
La combinaison de l'accéléromètre et du magnétomètre permet de définir l'assiette et l'azimut de la direction inspectée, ceci dans une perspective d'enregistrement des propriétés de l'espace sondé particulièrement en écho-stéréo- sonie. Dans ce cas, la restitution est à la fois audio pour la partie temps réel (tranches de 50 ms) et graphique pour la reconstitution et l'enregistrement graphique en coordonnées polaires du balayage azimutal. On représente en couleurs ou en niveaux de gris les échos d'iso-niveaux. Lorsque les lunettes sont utilisées pour s'orienter en aveugle, l'indication de l'azimut est restituée par superposition de mots intelligibles (Nord, Nord-Est, Est, Sud- Est, Sud, Sud-Ouest, Ouest, Nord-Ouest) ou par un angle donnant l'azimut tandis que l'assiette longitudinale peut être décrite simplement aussi par des mots intelligibles superposés à la restitution audio (haut, horizontal, bas) ou par un angle en degrés, prononcé au moment du franchissement de valeurs seuil (-90°, -45°, -45°, 0,45°, 90°) avec 10 à 20° degrés d'hystérésis.
Les étapes El à E8 sont réalisées par l'unité de traitement électronique 3. En variante, l'unité de traitement électronique 3 est en outre reliée à un dispositif externe apte à effectuer tout ou partie des traitements effectués sur les signaux. Ce dispositif est par exemple un smartphone, une tablette ou un ordinateur.
Dans ce cas, ce sont préférentiellement les étapes E4' et E5' qui sont mises en œuvre. L'étape E4' est une détection de crête ou de profil de l'échogramme analogique à partir de la valeur absolue du signal analogique.
Puis le profil de l'échogramme analogique est envoyé vers le dispositif externe, par exemple un smartphone, via sa prise jack audio/microphone. Les étapes suivantes sont réalisées par le smartphone. En particulier, l'étape E5' de conversion analogique numérique du signal analogique positif est effectuée avec une fréquence d'échantillonnage plus basse, par exemple de 44100 Hz, que lorsque le traitement est effectué dans l'unité de traitement électronique 3.
Selon une autre variante, le procédé comporte aussi la transmission des échogrammes ou des spectrogrammes à un dispositif distant, tel qu'un serveur associé à une base de données mémorisant des échogrammes ou des spectrogrammes. Ce dispositif compare les échogrammes ou les spectrogrammes à ceux de la base de données. Des informations, telles que du langage parlé élaboré par synthèse vocale, sont construites à partir des résultats de comparaison et sont ensuite restituées à l'utilisateur. Cette variante facilite l'apprentissage de l'utilisateur.
L'activation ou la mise en veille du dispositif de détection d'objet est réalisée via un capteur capacitif ou un accéléromètre disposé sur le support 1 et relié à l'unité de traitement électronique 3.
L'accéléromètre est disposé sur la platine support des transducteurs et indique si l'utilisateur est au repos, par exemple s'il est couché ou immobile. De plus, différentes commandes peuvent être passées par l'utilisateur grâce à l'accéléromètre. Par exemple, l'augmentation de la restitution audible ou de l'intensité des émissions peut être déclenchée par petits hochements saccadés de la tête de haut en bas pour dire "oui encore" tandis que la baisse de l'intensité des émissions et in fine, au bout de 5 ou 6 saccades, la mise en veille totale du dispositif, est obtenue par mouvements saccadés de droite à gauche détectés à l'aide de l'accéléromètre pour dire (non=moins fort=stop au bout de 5 à 6 hochements alternatifs).
Il est ainsi possible de garder les lunettes en mode veille et les activer simplement par une secousse de la tête. La consommation électrique est faible.
Le capteur capacitif permet une détection capacitive à champ projeté de l'ouverture (=activation) ou la fermeture (=arrêt) des paupières de l'utilisateur. Le condensateur disposé sur la partie arrière des platines supportant les transducteurs présente des lignes de champ électrostatique qui vont jusqu'à l'œil situé à moins de 2 cm de sorte que le mouvement de la paupière engendre une variation de la capacité du condensateur qui peut être quantifiée via un pont à condensateurs ou via un oscillateur à relaxation dont la fréquence d'oscillation dépend directement de la capacité du condensateur.
Bien sûr, il est possible de programmer la situation contraire, en particulier pour les voyants utilisant le dispositif pour une vision arrière, c'est-à-dire interrompre les tirs d'émission de signal ultrasonore lorsque l'on ferme les yeux et activer les tirs lorsque l'on ouvre les yeux. Dans ce cas, le dispositif est beaucoup plus souvent en fonctionnement et il est préférable de remplacer les écouteurs par un casque assurant également une petite protection auditive de 20 à 30 dB.
Dans tous les cas, il est commode de disposer à la fois d'un accéléromètre et d'un capteur capacitif à champ projeté pour activer ou désactiver les tirs et la mise en veille/réveil par ouverture/fermeture des paupières et/ou hochement alternatif haut/bas et droite/gauche de la tête.
Il est à remarquer que la commande d'arrêt des tirs ou de mise en service des tirs est très simple pour l'utilisateur.
Par ailleurs, Il peut être intéressant de disposer de transducteurs multifréquence et à plusieurs diagrammes de rayonnement, au moins trois, correspondant à trois régions sondées de l'espace, une centrale, et deux périphériques, sans pour autant devoir construire une électronique sophistiquée gérant un réseau de phases pour orienter le faisceau de signal ultrasonore par des lois de retards entre les sources.
Selon un mode de réalisation particulier, les lunettes comportent pour chacun des yeux un transducteur à la fois source et récepteur à une fréquence donnée, par exemple 23 kHz, donnant une vision périphérique et un transducteur source/récepteur à une autre fréquence donnée, par exemple 32.5 kHz ou plus, donnant une vision centrale.
Les échogrammes associés à chacun de ces transducteurs sont transformés en spectrogrammes, non pas superposés, mais translatés l'un par rapport à l'autre. Par exemple le transducteur de fréquence centrale 32.5 kHz utilisé pour la vision centrale occupera la bande 0-4000 Hz, tandis que le transducteur de fréquence centrale 23 kHz, utilisé pour la vision périphérique occupera la bande 4000-8000 Hz.
Dans le cas où une contraction/translation du spectre est appliquée, le premier échogramme associé à la source 32.5 kHz occupe la bande 3000-4000 Hz, tandis que le second échogramme associé à la source 23 kHz occupe la bande 4000-5000 Hz, par exemple. Bien-sûr, cette répartition est adaptée et affinée en fonction des préférences de l'utilisateur. Ainsi en tournant la tête, le paysage périphérique entre progressivement dans le champ, et la restitution audio passe progressivement d'une bande de fréquence à l'autre. D'une certaine façon on donne la possibilité au cerveau de réaliser un focus mental au moyen du dispositif d'échovision double fréquence.
La figure 5 représente une vue en coupe d'un mode de réalisation de transducteur à double fréquence de travail selon la présente invention. Le transducteur est triaxial, à double fréquence, par exemple Fl= 32.5 kHz et F2 = 23 kHz et triple diagramme de rayonnement.
Le transducteur est constitué d'un résonateur métallique annulaire 10 par exemple en Duralumin à amincissement dans sa région centrale. Le résonateur annulaire 10 comporte en son centre un épaulement cylindrique creux ou manchon 11. Le résonateur annulaire dispose également sur son pourtour d'une collerette fine 12 qui permet de le tenir par pincement entre un support 13 comprenant une antenne parabolique 14 et une flasque de fermeture non représentée.
Le transducteur est ainsi intégré dans son support avec l'antenne parabolique 14.
La face externe de l'épaulement cylindrique se trouve dans le plan focal de l'antenne parabolique. L'épaisseur du résonateur métallique 10 est ajustée pour définir la fréquence de résonance centrale souhaitée. Plus le résonateur 10 est épais sur son pourtour, plus la fréquence de résonance augmente. Elle augmente proportionnellement à la racine carrée de l'épaisseur du résonateur.
Deux céramiques piézoélectriques 15 et 16 de forme annulaire sont collées de part et d'autre du résonateur métallique. Elles ont pour dimensions typiques 50 mm de diamètre externe, 20 mm de diamètre interne et 0.5 mm d'épaisseur.
L'épaulement cylindrique central 11 peut vibrer soit en basculant soit en se déplaçant de haut en bas selon le prolongement de son axe de symétrie. Dans ce cas la résonance est dite « hors-plan » ou « axiale ». La résonance axiale à la fréquence harmonique de 32.5 kHz est engendrée par l'anneau piézoélectrique supérieur 15 polarisé uniformément. La résonance de basculement est engendrée par l'anneau piézoélectrique inférieur 16, selon un axe perpendiculaire à l'axe de symétrie de l'épaulement cylindrique 11. Pour obtenir le basculement du cylindre central 11, l'électrode externe de l'anneau piézoélectrique inférieur 16 est divisée en deux électrodes en forme de demi-anneaux. L'une de ces deux électrodes en demi-anneau est excitée à une tension positive, par exemple de 100 V tandis que l'autre est excitée à une tension négative, par exemple de -100 V. L'électrode en face arrière reste uniforme et constitue la masse. Les deux céramiques piézoélectriques sont polarisées uniformément selon leur épaisseur. Cette résonance de basculement se produit à une fréquence F2 = 23 kHz inférieure à la fréquence harmonique de résonance Fl axiale.
Le basculement peut être commandé au choix selon deux axes perpendiculaires entre eux et perpendiculaires à l'axe de symétrie de l'épaulement cylindrique 11, en divisant l'électrode externe de l'anneau piézoélectrique inférieur 16 en quatre quadrants fonctionnant par paires opposées par le sommet. Dans une paire, l'une des électrodes est portée à un potentiel positif tandis que l'autre électrode est portée à un potentiel négatif. Le basculement de l'épaulement cylindrique 11 engendre une onde acoustique dont le diagramme de rayonnement est en forme de 8 et s'apparente à un dipôle vibrant. L'intensité du rayonnement est maximale selon un axe pour un dipôle et selon l'axe perpendiculaire pour l'autre dipôle et nulle dans les directions perpendiculaires respectives.
On obtient donc un unique transducteur présentant deux sources ultrasonores indépendantes en régime élastique, qui peuvent aussi être pilotées à des fréquences harmoniques en particulier pour la résonance axiale.
Chaque transducteur selon la figure 5 est équivalent à un groupe de trois transducteurs, l'un émettant vers l'avant à une fréquence Fl, selon un premier diagramme de rayonnement horizontal et perpendiculaire à l'axe défini par les oreilles, le second à une fréquence F2 latéralement et horizontalement vers la gauche pour l'œil gauche et la droite pour l'œil droit, c'est-à-dire selon un diagramme de rayonnement dont l'axe principal est perpendiculaire au précédent, enfin le troisième toujours à la fréquence F2, verticalement de haut en bas, c'est-à-dire selon un diagramme de rayonnement dont l'axe principal est perpendiculaire aux 2 précédents.
Les deux derniers transducteurs du groupe de trois transducteurs sont chargés de fournir une image sonore mentale périphérique. Ces six transducteurs, trois à droite et trois à gauche peuvent être excités séquentiellement, et se partager une partie du spectre audio de restitution. Le troisième spectre correspondant au diagramme de rayonnement haut-bas est juxtaposé à la suite du second spectre correspondant à la vision latérale qui est juxtaposé à la suite du premier spectre correspondant à la vision centrale. En ce qui concerne l'échovision latérale, on distingue le spectre de l'échogramme gauche qui est juxtaposé au spectre de l'échogramme droit.
Pour que le signal ultrasonore émis latéralement à gauche à la fréquence F2 par le transducteur gauche ne parte pas vers la droite, l'antenne parabolique centrale n'a pas de trou vers la droite, mais uniquement vers la gauche. De façon complémentaire, pour que le signal ultrasonore émis latéralement vers la droite à la fréquence F2 par le transducteur droit ne parte pas vers la gauche, l'antenne parabolique centrale du transducteur droit n'a pas de trou vers la gauche, mais uniquement vers la droite.
On note que pour un transducteur selon la figure 5, il n'y a qu'une seule antenne parabolique 14 pour les deux modes de vibration. Néanmoins, il est possible de prévoir une seconde antenne parabolique, concentrique et externe à la première, sur laquelle l'onde de 23 kHz est envoyée par émission latérale, tandis que l'antenne centrale est réservée à l'émission axiale à 32.5 kHz. Pour cela, des petites ouvertures sont pratiquées à la base de l'antenne centrale en regard de la partie extrémale du manchon de façon à permettre à l'onde de 23 kHz d'atteindre l'antenne externe. L'antenne externe est beaucoup plus ouverte que l'antenne interne, voire absente ou plane avec une ouverture angulaire hémisphérique soit 2n stéradians, et est chargée de sonder le pourtour, tandis que l'antenne centrale est étroite et chargée de sonder le champ axial. On obtient ainsi une solution pour une échovision périphérique selon un axe de basculement et une solution pour une échovision centrale.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de détection d'objet par ultrasons comportant au moins deux transducteurs indépendants (2) aptes à émettre au moins deux signaux ultrasonores respectivement pour produire en retour des signaux ultrasonores réfléchis et aptes à recevoir les signaux ultrasonores réfléchis,
caractérisé en ce qu'il comporte une unité de traitement électronique (3) configurée pour :
- convertir les signaux ultrasonores réfléchis reçus en spectrogrammes respectifs, dans une bande de fréquences audibles, et
- former des signaux temporels audibles respectifs, par transformée de Fourier inverse des spectrogrammes.
2. Dispositif de détection d'objet par ultrasons selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité de traitement électronique (3) est apte à être reliée à un casque de restitution audio (4), pour restituer les signaux temporels audibles respectifs.
3. Dispositif de détection d'objet par ultrasons selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'unité de traitement électronique (3) est en outre apte à être reliée à un dispositif externe apte à effectuer au moins une partie des traitements effectués sur les signaux.
4 Dispositif de détection d'objet par ultrasons selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un accéléromètre, un magnétomètre et un gyromètre aptes à associer une orientation par rapport à la verticale et au nord magnétique à l'angle solide sondé.
5. Dispositif de détection d'objet par ultrasons selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un capteur capacitif ou un accéléromètre apte à permettre l'activation ou la mise en veille du dispositif de détection d'objet.
6. Dispositif de détection d'objet par ultrasons selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un transducteur triaxial, à double fréquence et triple diagramme de rayonnement.
7. Dispositif de détection d'objet par ultrasons selon la revendication 6, caractérisé en ce que le transducteur triaxial, à double fréquence et triple diagramme de rayonnement comporte :
- un résonateur métallique annulaire (10) à amincissement central avec épaulement cylindrique,
- deux céramiques piézoélectriques (15, 16) de forme annulaire disposées de part et d'autre du résonateur métallique, l'une adaptée à provoquer une vibration de l'épaulement cylindrique selon son axe de symétrie et l'autre adaptée à provoquer des vibrations selon deux axes perpendiculaires entre eux et perpendiculaires à l'axe de symétrie de l'épaulement cylindrique.
8. Paire de lunettes (1) équipée d'un dispositif de détection d'objet par ultrasons selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.
9. Procédé de détection d'objet par ultrasons comportant des étapes de :
- émission (El) d'au moins deux signaux ultrasonores respectivement par au moins deux transducteurs indépendants, pour produire en retour des signaux ultrasonores réfléchis,
- réception (E2) des signaux ultrasonores réfléchis, par les au moins deux transducteurs indépendants,
caractérisé en ce qu'il comporte des étapes de : - conversion (E4, E5, E6) des signaux ultrasonores réfléchis en spectrogrammes respectifs, dans une bande de fréquences audibles, et
- formation (E8) de signaux temporels audibles respectifs, par transformée de Fourier inverse des spectrogrammes.
10. Procédé de détection d'objet par ultrasons selon la revendication 9, caractérisé en ce que la conversion des signaux ultrasonores réfléchis en spectrogrammes respectifs comporte une projection (E6) de valeurs de signaux numérisés formés à partir des signaux ultrasonores réfléchis, sur au moins une partie de la bande de fréquences audibles.
11. Procédé de détection d'objet par ultrasons selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape d'amplification (E3) des signaux ultrasonores reçus avec un gain proportionnel au retard.
12. Procédé de détection d'objet par ultrasons selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape de translation des spectrogrammes.
13. Procédé de détection d'objet par ultrasons selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape de restitution (E9) des signaux audibles sur un casque audio destiné à être porté par un utilisateur.
14. Programme d'ordinateur comportant des instructions pour l'exécution des étapes du procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 13 lorsque ledit programme est exécuté par un ordinateur.
15. Support d'enregistrement lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré un programme d'ordinateur comprenant des instructions pour l'exécution des étapes du procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 13.
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