L' invention est relative à un dispositif de reconnaissance et/ou de reconstitution de la parole par sondage ultrasonore de l'appareil phonatoire.

ARRIERE-PLAN DE L' INVENTION

Il a été proposé de faire de la reconnaissance ou de la reconstitution de la parole par imagerie ultrasonore de l'appareil phonatoire. On consultera par exemple l'article intitulé « SPEECH SYNTHESIS FROM REAL TIME ULTRASOUND IMAGES OF THE TONGUE » par Bruce Denby et Maureen Stone, publié à l'occasion de la conférence 2004 IEEE International Conférence on Acoustics, Speech, and Signal Processing -ICASSP04-Montreal, May 17-21 2004. A cet effet, on utilise en général une sonde ultrasonore mettant en œuvre une série d'émetteurs/récepteurs ultrasonores, en pratique des transducteurs de type piézoélectrique qui sont adaptés à émettre des ondes ultrasonores et recevoir des ondes réfléchies pour les transformer en signal électrique, ou, si l'application le permet, un unique transducteur ultrasonore .

Il a été également proposé l'utilisation d'ultrasons à basse fréquence se propageant dans l'air pour une application similaire. Le ou les transducteurs ultrasonores sont avantageusement associés à un téléphone portable de sorte que ceux-ci se trouvent à proximité de l'appareil phonatoire lorsque l'utilisateur téléphone.

Cependant, la position relative du ou des capteurs ultrasonores par rapport à la tête de l'utilisateur ne peut être connue avec précision et dépend essentiellement de la façon dont l'utilisateur tient le dispositif. L'analyse des signaux des capteurs ultrasonores en est rendue plus difficile .

Pour éviter ce problème, il a été proposé dans certains dispositifs expérimentaux d' immobiliser la tête de l'utilisateur par rapport aux capteurs ultrasonores, de sorte que l'analyse des signaux générés par les capteurs ultrasonores ne soit affectée d'aucune incertitude quant à la position de ces derniers par rapport à la tête (voir notamment le dispositif HATS, pour « Head and Transducer Support System », visible à l'adresse suivante : http : //speech . umaryland . edu/ahats . html , et décrit dans Stone, M., and Davis, E. (1995) "A Head and Transducer Support System for Making Ultrasound Images of Tongue/Jaw Movement," Journal of the Acoustical Society of America, 1995 98 (6), pp. 3107-3112.

Dans le dispositif proposé, une sonde ultrasonore est positionnée sous la mâchoire inférieure, et ne bouge pas avec cette dernière. Sa position par rapport à un repère donné est donc déterminée avec certitude, la tête étant elle-même immobilisée et sa position déterminée dans ledit repère, de sorte que l'on sait à tout moment sous quel angle d' incidence les ondes ultrasonores sont envoyées vers l'appareil phonatoire, ce qui facilite l'analyse des signaux. Cependant, ce type de dispositif n'est bien sûr pas utilisable en pratique dans la vie quotidienne.

OBJET DE L' INVENTION

L' invention vise à proposer un dispositif portable de reconnaissance et/ou de reconstruction de la parole par sondage ultrasonore de l'appareil phonatoire, dans lequel l'analyse des signaux du ou des capteurs ultrasonores est facilitée .

BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION

En vue de la réalisation de ce but, on propose un dispositif portable de reconnaissance et/ou de reconstruction de la parole par sondage ultrasonore de l'appareil phonatoire, le dispositif comportant au moins un transducteur ultrasonore pour générer une onde ultrasonore et recevoir une onde réfléchie par l'appareil phonatoire, et des moyens d'analyse d'un signal généré par le transducteur ultrasonore. Selon l'invention, le dispositif comporte des moyens de localisation pour déterminer une position relative du transducteur ultrasonore par rapport au crâne de l'utilisateur.

Le transducteur ultrasonore n'étant pas fixe par rapport à l'appareil phonatoire, il importe de déterminer quel est son mouvement dans l'espace par rapport à un repère lié au crâne de l'utilisateur, afin de déterminer l'angle avec lequel les ondes ultrasonores viennent frapper l'appareil phonatoire, en particulier les éléments articulateurs de celui-ci. La connaissance de l'angle d' incidence permet de dissocier le mouvement du transducteur ultrasonore de celui des éléments articulateurs, qui est seul utile pour la reconnaissance ou la reconstruction de la parole. L'analyse du signal en est grandement facilitée.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES

L' invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui suit des modes particuliers de réalisation de l'invention au moyen des figures des dessins annexés, parmi lesquelles :

- la figure 1 est une vue en perspective représentant un dispositif selon un premier mode particulier de réalisation de l'invention, porté par un utilisateur ;

- la figure 2 est une vue en perspective représentant un dispositif selon un deuxième mode particulier de réalisation de l'invention, porté par un utilisateur ;

- La figure 3 est une vue schématique en perspective montrant comment on peut déduire de la mesure de trois composantes de l'accélération de la pesanteur une orientation d'un trièdre lié à l' accéléromètre .

DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION

En référence à la figure 1, le dispositif de l'invention comporte un casque 1 comportant un arceau 2 portant des écouteurs 3. L'un des écouteurs comporte une extension inférieure 4 sur laquelle un bras 5 est monté pivotant selon un axe d'articulation sensiblement parallèlement à l'axe d'articulation de la mâchoire mobile sur le crâne. L'extrémité du bras 5 porte un capteur ultrasonore 6 qui vient se placer sous la mâchoire inférieure et qui est rappelé vers celle-ci par un ressort 7 attelé entre le bras 5 et l'extension inférieure 4. Le capteur ultrasonore 6 est ainsi plaqué en permanence contre la mâchoire et suit les mouvements de celle-ci.

Le casque 1 comporte des moyens d'analyse (en l'occurrence un processeur exécutant un logiciel spécialisé) pour analyser le signal émis par le capteur ultrasonore, pour en déduire une parole de l'utilisateur (même en articulation silencieuse) .

Selon l'invention, le casque 1 est équipé de moyens pour connaître la position angulaire relative du bras par rapport à l'arceau du casque. En l'occurrence, ces moyens comportent un capteur de rotation 8 disposé au niveau de l'articulation du bras 5, dont le signal est transmis aux moyens d'analyse. Grâce à ce capteur, il est possible de connaître à tout moment l'angle du bras par rapport au reste du casque 1, et donc d'en déduire la position angulaire du capteur ultrasonore par rapport au casque. En supposant que le casque est immobile par rapport au crâne de l'utilisateur, il est donc possible d'en déduire l'angle d' incidence du rayonnement ultrasonore par rapport au fond de la cavité buccale. Cette information est alors mise à profit par les moyens d' analyse pour mieux exploiter le signal généré par le capteur ultrasonore.

Selon maintenant un deuxième mode particulier de réalisation illustré à la figure 2, le dispositif de l'invention comporte ici une sonde ultrasonore 20 comportant une série de transducteurs ultrasonores synchronisés et qui peut être tenue à la main, être maintenue en position par un collier, une jugulaire, ou encore être disposée en extrémité d'un téléphone portable.

La sonde ultrasonore 20 est destinée à être utilisée de concert avec un objet porté par l'utilisateur en étant immobile par rapport au crâne de l'utilisateur, en l'occurrence ici une paire de lunettes 22 portée par l'utilisateur de la sonde ultrasonore 20.

La sonde ultrasonore 20 et la paire de lunettes 22 sont équipées de moyens de localisation (respectivement référencés 21 et 23) permettant de déterminer une position de la sonde ultrasonore 20 relativement à la paire de lunettes 22. Celle-ci étant supposée immobile vis-à-vis du crâne de l'utilisateur, on en déduit une position de la sonde ultrasonore par rapport au crâne.

Selon un mode particulier de réalisation, les moyens de localisation comportent des accéléromètres à trois voies 21,23 portés respectivement par la sonde ultrasonore 20 et la paire de lunettes 22.

Les accéléromètres sont de façon connue en soi utilisés comme inclinomètres pour déterminer deux angles d'inclinaison d'un trièdre de référence par rapport à un axe vertical défini par la direction locale de la pesanteur. Ainsi, les accéléromètres permettent de déterminer, à une rotation près autour de l'axe vertical précité, les positions angulaires de la sonde ultrasonore 20 et de la paire de lunettes 22 respectivement trièdre RI d'axes xl, yl, zl pour la sonde ultrasonore, et trièdre R2 d'axes x2, y2, z2 pour la paire de lunettes) .

A titre d'illustration, sur la figure 3, on a représenté comment, à partir des trois composantes de l'accélération ax, ay, az mesurées qui, en l'absence d'un mouvement accéléré significatif, vérifient la relation a + a _y ² + a] = g ² , on peut reconstituer deux angles permettant de repérer angulairement le trièdre par rapport à la verticale définie par la gravité (à une rotation près autour de cette verticale) . Les angles Θ et φ vérifient les relations :

Pour lever l'incertitude liée à la position angulaire autour de l'axe vertical, on peut compléter les accéléromètres avec des gyromètres fournissant l'angle manquant. A défaut, il convient, avant utilisation, de caler les trièdres RI et R2 entre eux de façon à pouvoir repérer après calage les positions de la sonde ultrasonore 20 et de la paire de lunettes 22, et d'en déduire par différence leur position relative.

De préférence, les accéléromètres 21, 23 sont placés sur la sonde ultrasonore 20 et la paire de lunettes 22 de sorte qu'un plan de l'un des trièdres soit sensiblement coplanaire avec un plan de l'autre trièdre lorsque l'utilisateur tient la sonde ultrasonore dans une position de référence (comme indiqué sur la figure 2 où les plans (xl, zl) et (x2, z2) sont coplanaires) . Une procédure de calage préalable à l'utilisation de la sonde ultrasonore 20 peut être prévue pour guider l'utilisateur (par exemple par émission de bips sonores) afin qu'il place la sonde ultrasonore dans la position de référence, de sorte à caler angulairement la sonde ultrasonore 20 par rapport à la paire de lunettes 22 avant toute utilisation du dispositif.

Par la suite, tout mouvement relatif de la sonde ultrasonore 20 par rapport à la paire de lunettes 22 sera détecté par une simple comparaison des mesures des accéléromètres 21,23 ce qui permet à tout instant de connaître la position relative de la sonde ultrasonore 20 par rapport au crâne, et donc l'orientation de la sonde ultrasonore par rapport au fond de la cavité buccale. Les accéléromètres ainsi disposés forment ensemble des moyens de localisation de la sonde par rapport au crâne de 1' utilisateur .

Pour ce faire, des moyens de communication (filaires ou à distance) reliés aux accéléromètres permettent de faire remonter les positions mesurées vers des moyens de calcul associés aux moyens d'analyse pour, en temps réel, déterminer l'orientation angulaire de la sonde ultrasonore et en tenir compte pour l'analyse du signal de la sonde. Les moyens de calcul sont par exemple constitués d'un processeur implanté dans le téléphone portable au bout duquel la sonde ultrasonore est positionnée.

L'invention n'est pas limitée à ce qui vient d'être décrit, mais englobe toute variante entrant dans le cadre défini par les revendications.

En particulier, bien que dans les modes de réalisations décrits, le ou les transducteurs ultrasonores (capteurs, sonde) sont utilisés pour sonder la cavité buccale et ainsi suivre les mouvements de la langue, on pourra plus généralement utiliser le ou les transducteurs ultrasonores pour sonder l'appareil phonatoire, par exemple le mouvement des lèvres.

Le dispositif de l' invention pourra comporter d'autres capteurs générant des signaux pouvant aider à la reconnaissance ou à la reconstruction de la parole, par exemple une caméra filmant le mouvement des lèvres.

Bien sûr, d'autres moyens de localisation peuvent être utilisés dans le cadre de l'invention, comme par exemple des centrales inertielles associées respectivement à l'objet fixe par rapport au crâne et à la sonde ultrasonore. En outre, on pourra bien évidemment utiliser comme élément fixe tout objet qui, en utilisation reste immobile par rapport au crâne, comme par exemple un casque, une oreillette, un bonnet ...