FR2991787A1 - Dispositif et procede de projection d'images sur des ecrans mobiles - Google Patents

Abstract

L'invention a trait à un dispositif de spatialisation de projection d'images (10) sur des écrans mobiles (5) comprenant un moyen de production d'écrans mobiles (4), un moyen de détection (13) de la position desdits écrans mobiles (5) et un moyen de projection d'images (9) sur lesdits écrans mobiles (5). Ledit moyen de détection (13) comprend un émetteur de rayons infra-rouges. L'invention concerne également un procédé de projection d'images (10) sur des bulles-écrans (5) de savon, comprenant les étapes suivantes : - envoi d'air dans un générateur de fumée ou de brouillard - envoi dudit air chargé de fumée ou de brouillard dans un générateur de bulles-écrans - positionnement desdites bulles-écrans (5) dans l'espace grâce à au moins deux souffleries produisant des jets d'air dans deux directions distinctes - détection de la position desdites bulles-écrans (5) en utilisant des rayons infra-rouges - projection d'images (10) sur lesdites bulles-écrans (5).

Description

L'invention concerne le domaine de la projection d'images sur écrans mobiles. Elle concerne plus particulièrement un dispositif de projection d'images sur des bulles flottant dans l'air.

On connaît des dispositifs de « projection d'images sur écran d'eau, devenu courant dans les animations citadines d'été. Cette solution présente en particulier l'inconvénient que l'image ne peut apparaitre qu'à un endroit déterminé et fixe. Il n'est pas possible de faire apparaitre des images en des lieux quelconques, et aléatoires. Le brevet WO 2010 069 368 présente un moyen pour former un écran à partir d'un écoulement de fumée ; il s'agit d'un écran plat, non immersif - on ne peut circuler au milieu - et fragile, sensible aux courants d'air par exemple.

Le document « Mounting and Application of Bubble Display System : bubble cosmos » divulgue un dispositif qui produit des bulles de savon contenant de la fumée blanche, identifie leur position dans l'espace ainsi que leur taille, puis projette dessus des images ; en outre, lorsqu'un spectateur crève une bulle le système génère un bruit. Néanmoins le moyen proposé de détection des bulles et de leur position n'est pas très efficace, et ne permet pas une réactivité fiable des systèmes de projection et d'émission de sons. On utilise de la fumée pour remplir les bulles : c'est un élément de remplissage dense qui ne permet pas de projeter des motifs fins (des lettres par exemple) car la lumière se diffuse dans la fumée (particules solides) Il faut être au-dessus des bulles pour voir les motifs projetés et il faut attendre que la bulle crève pour que l'on voie le motif ; donc c'est la fumée qui sert de support plutôt que la bulle remplie de fumée. Enfin il n'est pas possible de disposer des spectateurs au milieu des bulles. L'objectif du système de détection n'est pas la projection fiable de l'image dans les bulles mais la détection de l'acte d'explosion de la bulle par la main.

La présente invention se propose de remédier à au moins une partie des inconvénients précités et propose une solution de spatialisation de projection qui permette de projeter des images sur des écrans mobiles et multiples qui se déploient dans 5 l'espace tridimensionnel de manière fiable, et de détecter la présence et la position précise desdits écrans de manière tout aussi fiable, et cela avec un dispositif peu encombrant et facile à mettre en oeuvre. Un autre objet de la présente invention est de proposer un dispositif permettant à des 10 spectateurs d'interagir avec les écrans mobiles, par exemple avec pointeurs lumineux personnalisés, qui permet des interactions multi-utilisateurs, ou par reconnaissance des gestes. A cet effet, l'invention concerne un dispositif de 15 projection d'images sur des écrans mobiles comprenant un moyen de production d'écrans mobiles, un moyen de détection de la position desdits écrans mobiles et un moyen de projection d'images sur lesdits écrans mobiles. Ce dispositif est particulier en ce que ledit moyen de détection comprend un 20 émetteur de rayons infra-rouges. Une telle disposition permet d'améliorer nettement la qualité de la détection, et donc la précision de la projection, ainsi que d'améliorer la sélectivité. Selon d'autres caractéristiques : 25 - ledit moyen de détection peut être configure apte à détecter la présence et la position d'éléments distincts des écrans mobiles, tel que des sources lumineuses ou des personnes, de sorte que le dispositif peut créer des actions spécifiques, telles que l'émission d'un son spécifique, ou un 30 changement d'image projetée, selon qu'une personne présente sur les lieux pointe un écran mobile donné avec un rayon lumineux, par exemple un rayon LED, ou simplement montre du doigt un écran mobile, - ledit dispositif peut comprendre en outre au moins un 35 haut-parleur et ledit moyen de détection comprendre une caméra et un calculateur apte à déterminer la position desdits écrans mobiles et/ou desdits éléments distincts à partir de données collectées par ladite caméra, et configure pour émettre un son au pointage ou à la disparition d'un écran mobile ; une telle disposition augmente l'effet de surprise à la disparition d'un écran mobile, en particulier à l'éclatement d'une bulle-écran, et les possibilités d'animation avec pointeurs, par exemple à LED ou même par simple pointage à la main. - ledit moyen de projection d'images peut être configure pour émettre des rayons directement sur un écran mobile, sans réflexion intermédiaire, améliorant ainsi la qualité de la projection et des images obtenues, - lesdits écrans mobiles peuvent être des bulles-écrans de savon contenant du brouillard, ce qui confère une grande simplicité au dispositif ; de plus le choix du brouillard confère une bien meilleure longévité aux bulles de savon, et permet une meilleure qualité d'images, comparé à de la fumée par exemple, - ledit moyen de projection d'images peut être configure pour émettre des rayons sensiblement horizontaux, permettant ainsi à des observateurs de voir des images sur des écrans mobiles situés à la hauteur de leurs yeux, - ledit moyen de production peut comprendre un ventilateur d'entrée et au moins deux souffleries configurées chacune pour produire un courant d'air apte à modifier la trajectoire desdits écrans mobiles, lesdits courants d'air étant produits dans deux directions distinctes de l'espace ; une telle disposition permet de bien maîtriser la position des divers écrans mobiles, - ledit moyen de projection d'images peut être configure pour envoyer une image sur une bulle-écran dans une première direction, et le dispositif comprendre un deuxième moyen de projection d'images configure pour envoyer une image sur la même bulle-écran dans une deuxième direction distincte de la première direction, de sorte que deux observateurs situés dans deux positions différentes par rapport à ladite bulle-écran voient deux ou plusieurs images distinctes ; cette disposition permet de multiplier les possibilités d'animation du dispositif.

La présente invention concerne également un procédé de projection d'images sur des écrans mobiles, comprenant les étapes suivantes : - envoi d'air dans un générateur de fumée ou de brouillard - envoi dudit air chargé de fumée ou de brouillard dans un générateur de bulles-écrans - positionnement desdites bulles-écrans dans l'espace grâce à au moins deux souffleries produisant des jets d'air dans deux directions distinctes - détection de la position desdites bulles-écrans en utilisant des rayons infra-rouges - projection d'images sur lesdites bulles-écrans. Selon un mode avantageux de réalisation de l'invention, au moins deux images distinctes peuvent être projetées sur une même 20 bulle-écran dans des directions différentes. Cette disposition permet de multiplier les possibilités d'animation du dispositif. La présente invention concerne enfin l'utilisation d'un dispositif selon l'invention dans un milieu immersif dans lequel des personnes peuvent circuler parmi les bulles, proposant ainsi 25 un type d'animation inédit. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, ledit moyen de détection peut être configure apte à détecter la présence et la position d'éléments distincts des écrans mobiles, tel que des rayons lumineux ou des personnes, et lesdites 30 personnes peuvent interagir sur les écrans mobiles et/ou les images par un pointeur lumineux, par exemple un pointeur LED, ou un geste de la main. L'avantage découlant de la présente invention consiste en ce qu'il permet de nouvelles possibilités d'animation, avec des 35 moyens restant très simples et fiables.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre se rapportant à un exemple de réalisation donné à titre indicatif et non limitatif.

La compréhension de cette description sera facilitée en se référant aux dessins joints, dans lesquels : la figure 1 représente un générateur d'écrans bulles ; la figure 2 représente une mise en cascade de deux 10 souffleries pour dévier la trajectoire des bulles ; la figure 3 représente en vue de dessus la partie affichage d'un dispositif selon l'invention ; la figure 4 représente en vue de dessus les parties affichage et détection d'un dispositif selon l'invention ; 15 Tel que représenté dans les figures 1 à 4 du dessin ci- joint, la présente invention concerne un dispositif qui permet l'affichage de textes, images, vidéo, logiciel sur des écrans flottant dans les airs. Pour la simplicité de l'exposé, on se limitera dans la suite à l'exemple des images 10. Les écrans 20 sont constitués de bulles-écrans, de type bulle de savon, capables de renfermer un milieu dispersif de type fumée, brouillard. Le dispositif selon l'invention comprend un ventilateur d'entrée 1 qui envoie de l'air 2 dans un générateur de fumée ou 25 brouillard 3 puis dans un générateur de bulles-écrans 4, constitué d'un ensemble d'anneaux solidaires en rotation qui baignent chacun à leur tour dans une solution aqueuse composée de savon et de glycérine. Le brouillard est réalisé à l'aide d'une membrane à ultrasons, ou en plongeant dans l'eau un bloc 30 de gaz carbonique. La fumée est obtenue à partir d'une machine à fumée classique de spectacle. Cela permet de former des bulles-écrans 5, qui sont des bulles de savon remplies de fumée ou brouillard. Il est préférable d'utiliser le brouillard à la fumée, 35 parce que la fumée est composée de micro particules solides.

Elle est très dense et ne permet pas un bon rendu d'une image projetée (en particulier des détails) car la lumière est absorbée, et elle peut irriter les spectateurs ; elle est par ailleurs nocive pour les bulles de savon car elle crée un milieu sec à l'intérieur de chaque bulle ; la durée de vie d'une bulle remplie de fumée n'est que de quelques secondes. Le brouillard est constitué de micro gouttelettes d'eau. Il est léger et permet un très bon rendu des détails d'une image projetée. Il est non irritant, et augmente considérablement la durée de vie des bulles en créant un milieu humide à l'intérieur : la durée de vie d'une telle bulle est de plusieurs secondes à plusieurs minutes. Les positions et directions des bulles peuvent être modifiées à l'aide d'un système de deux ou plusieurs souffleries 6 et 7 constituée chacune d'un ensemble de ventilateurs ou turbines dont la puissance et l'orientation sont pilotables à distance par un système informatique 8. Pour cela, chaque ventilateur de ces souffleries 6 et 7 est associé à des moteurs asservis électroniquement en position qui permet d'orienter le souffle en trois dimensions. Il est possible de mettre en cascade plusieurs souffleries de type 6 et 7 pour contraindre la trajectoire des bulles-écrans 5. Le dispositif selon l'invention comprend au moins un vidéoprojecteur 9 apte à projeter des images 10 sur des bulles-25 écrans 5 selon un cône de projection 11. Ces images sont symbolisées sur les fig. 3 et 4 par les lettres A, B, C et D. Chaque bulle peut être la cible de plusieurs sources de projection. En effet, grâce à l'effet dispersif dans une direction donnée, différents observateurs 12 placés autour d'une 30 même bulle-écran 5 verront des images 10 différentes provenant des différents projecteurs, par exemple A pour l'un des observateurs, et B pour un autre. Les observateurs 12 ont la possibilité de se déplacer entre les bulles-écrans 5, et donc de les observer de plusieurs côtés, leur permettant ainsi de voir 35 plusieurs images 10 sur une même bulle-écran 5. Ils peuvent s'amuser à regarder les bulles depuis le dessus, ou le dessous, des projecteurs placés sous ou au-dessus de l'espace pouvant envoyer des images 10 à la verticale, par exemple C et D, encore différente des images 10 envoyées à l'horizontale. Selon un autre mode de réalisation, le dispositif peut être 5 conçu compact, avec un projecteur 9 situé sous la zone des écrans mobiles 5, ou alors un projecteur 9 à très grand angle. Des ventilateurs 7 sont prévus pour faire monter les écrans mobiles 5. Les bulles-écrans 5 peuvent présenter un diamètre de 10 à 10 40 cm, permettant la constitution d'une image 10 d'une belle taille. Pour rendre le système interactif la position de chaque bulle sera identifiée à l'aide d'un ensemble de capteurs optiques 13, par exemple sous forme de caméras vidéo 15 spécialisées dans le spectre lumineux visible et/ou invisible, infra-rouge et/ou ultra-violet. Les meilleurs résultats sont néanmoins obtenus dans le spectre infra-rouge, permettant de mieux dissocier le spectre de projection vidéo et éclairage des bulles pour le tracking. 20 Le logiciel détecte deux ou plusieurs reflets sur la paroi de chaque bulle ; il les associe, et calcule le diamètre de la bulle et évalue son centre ; il donne un numéro à cette bulle, et lui attribue une image projetée (selon un ordre fixé à l'avance ou un ordre aléatoire), et suit ensuite le déplacement 25 de la bulle jusqu'à ce qu'elle disparaisse, en l'accompagnant par l'image projetée Un calculateur de position 14 muni d'un logiciel dédié effectue le traitement des signaux obtenus afin de fournir en temps réel les positions de chaque bulle-écran 5 dans l'espace, 30 ainsi que leur vecteur de déplacement réel ou estimé ; ce calculateur 14 est donc également apte à détecter l'apparition ou la disparition d'une bulle-écran 5, ou un geste d'utilisateur ou pointage lumineux et peut transmettre une information à un générateur de sons ou images 16, qui modifie le comportement du 35 dispositif à chaque événement par exemple en changeant l'image ou en émettant un son particulier à chaque éclatement de bulle- écran 5. Pour cela il est capable de piloter l'éclairage dans le domaine du spectre visible et invisible, mais utilisera de préférence le spectre infra-rouge. Les traitements d'images mis en jeu peuvent être basés sur des techniques de morphologie mathématique (pour détecter une dilatation par exemple), des algorithmes de détection de contours, associés par exemple à des transformées de Hough pour identifier les cercles, suivi éventuellement de filtres passe-haut, passe-bas, passe-bande, ou des filtres de Kalman pour prédire les déplacements des bulles.

L'environnement est équipé de haut-parleurs 15 distribués spatialement dans la salle afin de pouvoir générer des sons aux endroits où des bulles sont détruites. Un générateur d'images 17 sélectionne les images 10 à projeter.

En fonction de la position et du déplacement de chaque bulle le système informatique 8 pilote : - le système d'affichage pour pouvoir projeter un contenu spécifique vers chaque bulle - la direction et l'intensité de chaque ventilateur - la quantité de bulles et de fumée ou brouillard - 1 'éclairage ambiant - l'émission de signaux sonores - l'interaction des spectateurs avec les bulles : un spectateur peut pointer une bulle avec un pointeur lumineux, ou d'un geste de la main (et du bras). L'algorithme génère un son, ou change l'image projetée sur cette bulle, ou lui associe une information recherchée dans une base de données, ou sur internet ; par exemple on projette des images d'animaux, et lorsque l'on pointe sur une bulle l'algorithme lui associe le cri de l'animal représenté et affiche son nom. Les spectateurs circulent en immersion parmi les bulles, avec une multitude de bulles et d'images projetées. - détection optique : l'algorithme reconnaît un ou plusieurs points lumineux sur la bulle, ou bien l'angle formé par un bras prolongé par une main, qu'il associe à la bulle la plus proche se trouvant dans la direction indiquée par ce bras et cette main, ou bien encore l'apparition ou la disparition d'une bulle - pointeurs lumineux représentant des graphismes ou couleurs différents: on peut utiliser des pointeurs lasers, ou équipés de LED ; on peut utiliser simultanément plusieurs pointeurs, l'un équipé d'une LED, le second de deux LED (...) ; ainsi plusieurs utilisateurs peuvent inter agir avec le dispositif et l'algorithme les identifie L'avantage découlant de la présente invention réside en particulier en ce qu'il permet de nouvelles possibilités d'animation, avec des moyens restant très simples et fiables. Bien que l'invention ait été décrite à propos d'une forme de réalisation particulière, il est bien entendu qu'elle n'y est 15 nullement limitée et qu'on peut y apporter diverses modifications de formes, de matériaux et de combinaisons de ces divers éléments sans pour cela s'éloigner du cadre de l'invention.

Claims (12)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif de projection d'images (10) sur des écrans mobiles (5) comprenant un moyen de production d'écrans mobiles (4), un moyen de détection (13) de la position desdits écrans mobiles (5) et un moyen de projection d'images (9) sur lesdits écrans mobiles (5), caractérisé en ce que ledit moyen de détection (13) comprend un émetteur de rayons infra-rouges.
2. 2. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel ledit moyen de détection (13) est configure apte à détecter la présence et la position d'éléments distincts des écrans mobiles (5), tel que des sources lumineuses ou des personnes.
3. 3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, comprenant en outre au moins un haut-parleur (15) et ledit moyen de détection (13) comprend une caméra (13) et un calculateur (14) apte à déterminer la position desdits écrans mobiles (5) et/ou desdits éléments distincts à partir de données collectées par ladite caméra (13).
4. 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit moyen de projection d'images (9) est configure pour émettre des rayons directement sur un écran mobile (5), sans réflexion intermédiaire.
5. 5. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel ledit moyen de projection d'images (9) est configure pour émettre des rayons sensiblement horizontaux.
6. 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel lesdits écrans mobiles sont des bulles-30 écrans (5) de savon contenant du brouillard.
7. 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit moyen de production comprend un ventilateur d'entrée (1) et deux souffleries (6, 7) configurées chacune pour produire un courant d'air apte à modifier la 35 trajectoire desdits écrans mobiles (5), lesdits courants d'air étant produits dans deux directions distinctes de l'espace.
8. 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit moyen de projection d'images (9) est configure pour envoyer une image (10) sur un écran mobile (5) dans une première direction, et le dispositif comprend un deuxième moyen de projection d'images (9) configure pour envoyer une image (10) sur le même écran mobile (5) dans une deuxième direction distincte de la première direction, de sorte que deux observateurs (12) situés dans deux positions différentes par rapport audit écran mobile (5) voient deux images (10) distinctes.
9. 9. Procédé de projection d'images (10) sur des bulles- écrans (5), caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - envoi d'air (2) dans un générateur de fumée ou de brouillard (3) - envoi dudit air (2) chargé de fumée ou de brouillard dans un générateur de bulles-écrans (4) - positionnement desdites bulles-écrans (5) dans l'espace grâce à au moins deux souffleries (6, 7) produisant des jets d'air dans deux directions distinctes - détection de la position desdites bulles-écrans (5) en utilisant des rayons infra-rouges - projection d'images (10) sur lesdites bulles-écrans (5).
10. 10. Procédé de projection d'images (10) selon la revendication précédente, dans lequel au moins deux images (10) distinctes sont projetées sur une même bulle-écran (5) dans des directions différentes.
11. 11. Utilisation d'un dispositif de projection d'images 30 selon l'une des revendications 1 à 8 dans un milieu immersif dans lequel des personnes peuvent circuler parmi les bulles.
12. 12. Utilisation selon la revendication précédente, dans laquelle ledit dispositif est conforme à la revendication 2, et lesdites personnes peuvent interagir sur les écrans mobileset/ou les images par un pointeur lumineux, ou un geste de la main.