Vers un système d'assistance à l'interaction 3D pour le travail et le télétravail collaboratif dans les environnements de réalité virtuelle et augmentée, Towards an assistance system for 3D interaction dedicated to work and collaborative telework in virtual and augmented reality environments

Nassima Djerrah

Description

Sous la direction de Malik Mallem
Thèse soutenue le 25 novembre 2008: Evry-Val d'Essonne
La réalité virtuelle est une discipline qui se situe à la croisée de plusieurs domaines tels que l’infographie, la simulation, la téléopération, le travail collaboratif, etc. L'interaction 3D est la composante motrice de la réalité virtuelle. Elle permet à l'utilisateur d'interagir avec les entités de l'environnement virtuel. Il existe différentes techniques d'interaction 3D qui sont dédiées aux différentes tâches d’interaction 3D à savoir la navigation, la sélection, la manipulation et le contrôle d’application. En général, la technique utilisée cherche à accomplir une tâche d'interaction 3D sans prendre en considération les exigences des environnements dédies pour la téléopération et les environnements collaboratifs. Les tâches de téléopération doivent respecter un certain nombre de contraintes, qui sont : des sélections et des manipulations sécurisées et précises. Les environnements collaboratifs sont des mondes dans lesquels les utilisateurs interagissent ensemble pour réaliser des tâches communes. La complexité de ces environnements est liée à l'interaction d'un groupe d'utilisateurs avec des entités partagées. L’objectif de ce travail est de modéliser, de concevoir, d’implémenter et d’évaluer un système d’assistance à l’interaction 3D mono-utilisateur et multi-utilisateurs. Notre concept est centré sur l’utilisateur et ses intérêts dans le monde virtuel, il est basé sur le principe d’anticipation du geste de l’utilisateur par l’assistance de ce dernier. Notre système d’assistance peut être considéré comme un moyen de contourner les limitations de certaines techniques d’interaction 3D classiques afin de les rendre utilisables dans des contextes différents.
-Interaction 3D
Virtual Reality is a research domain that is situated at the crossing of several domains as infography, simulation, teleoperation, collaborative work, etc. The 3D interaction is a core component of virtual reality. It allows the user to interact with the entities of the virtual environment. There exists different 3D interaction techniques that are dedicated to the different tasks of 3D interaction that are navigation, selection, manipulation and command control. In most cases, the 3D interaction techniques are only used to perform one of the 3D interaction tasks without taking into account the requirements of complex environments such as teleoperation environments and collaborative environments. Teleoperation tasks are complex tasks and must fulfill some constraints that are : very precise seizures of objects and secure selections and manipulations. The collaborative environments are worlds in which users interact between them to accomplish goals together. The complexity of these environments is related to the interaction of a group of users with shared entities. The aim of this work is to model, conceive, implement and evaluate our 3D interaction assistance system for mono and multi users. Our study is centred on the user and its interests in the virtual world. The concept of this study is based on the principle of anticipation of the user’s gesture by the assistance him. Our 3D interaction assistance system is considered as a mean to bypass the limitations of some 3D interaction classical techniques in order to make them usable in different contexts.
-3D interaction
Source: http://www.theses.fr/2008EVRY0028/document

Informations

• Publié par: Thesee
• Nombre de lectures: 70
• Langue: English
• Poids de l'ouvrage: 15 Mo

Extrait

UNIVERSITE D’EVRY-VAL D’ESSONNE
Laboratoire d’Informatique, Biologie Int´egrative
et Syst`emes Complexes
M´emoire pour l’obtention du titre de Docteur
de l’Universit´e d’Evry-Val d’Essonne
Sp´ecialit´e : INFORMATIQUE
Vers un syst`eme d’assistance `a l’interaction
3D pour le travail et le t´el´etravail
collaboratif dans les environnements de
r´ealit´e virtuelle et augment´ee
Nassima OURAMDANE
Soutenue le : 25/11/2008
JURY
B. Arnaldi : Professeur, Insa de Rennes , Rapporteur
J. Tisseau :ur, ENIB de Brest, Rapporteur
D. Bechmann : Professeur, Universit´e de Strasbourg, Examinateur
P. Richard : Maˆıtre de Conf´erences, Universit´e d’Angers, Examinateur
F. Davesne : Docteur, IGR, Universit´e d’Evry, Examinateur
S. Otmane : Maˆıtre de Conf´erences, Universit´e d’Evry, Examinateur
M. Mallem : Professeur, Universit´e d’Evry, Directeur de th`ese2Remerciements
Mes remerciements les plus sinc`eres vont vers Malik MALLEM, Professeur `a
l’univer´sit´e d’Evry Val d’Essonne, pour la confiance qu’il m’a accord´ee en m’accueillant dans son
´equipe ainsi pour les conseils qu’il m’a apport´es.
Ma profonde gratitude va `a Samir OTMANE, maˆıtre de conf´erences `a l’universit´e
´d’Evry Val d’Essonne, pour son encadrement et ses conseils qui m’ont permis d’y voir
plus clair et plus loin.
´Je remercie vivement Fr´ed´eric DAVESNE, Docteur-IGR `a l’universit´e d’Evry Val
d’Essonne, pour sa disponibilit´e, son ouverture d’esprit, ses critiques et ses suggestions
constructives. Je suis ´egalement tr`es reconnaissante pour les encouragements qu’il m’a
dispens´es tout au long de cette th`ese.
Je tiens a` remercier les membres du jury, Bruno ARNALDI et Jacques TISSEAU,
respectivement Professeur `a l’INRIA de Rennes et Professeur a` l’ENIB, pour avoir accept´e
de rapporter ce travail et apporter une contribution critique `a celui-ci et aussi pour toutes
leurs remarques positives et constructives. Je remercie sinc`erement Dominique
BECHMANN et Paul RICHARD, respectivement Professeur `a l’universit´e de Strasbourg et
Maˆıtre de conf´erences `a l’universit´e d’Angers, d’avoir particip´e au jury de soutenance et
d’examiner ce travail.
Florent CHAVAND fera ´egalement l’objet de ma reconnaissance en tant qu’ancien
directeur du laboratoire qui a mis `a disposition sa structure pour m’accueillir lors du
commencement de cette th`ese. Ses successeurs `a la tˆete du laboratoire, Etienne COLLE
et Jean-Louis GIAVITO seront tout autant remerci´es.
Je tiens tout particuli`erement `a remercier Christophe DOMINGUES et Pierre
BOUDOIN pour leurs contributions a` cette th`ese
Je remercie tous les doctorants pour l’ensemble des moments partag´es ainsi que le
personnel technique et administratif, en particulier Annie PLAZA-TIERNO et Florent
PERCIOT pour leurs gentillesse et leurs services rendus.
Enfin, je tiens a` remercier mes parents, mes sœurs, mon fr`ere et mes grands-m`eres
pour le support et l’aide qu’ils m’ont fournis tout au long de cette th`ese. La pens´ee finale
sera pour mon mari et mon petit ange SAMY qui est l’´etoile de mes espoirs dans la vie.R´esum´e
La r´ealit´e virtuelle est une discipline qui se situe `a la crois´ee de plusieurs domaines
telsquel’infographie,laconceptionassist´eeparordinateur,lasimulation,lat´el´eop´eration,
l’audiovisuel, le travail collaboratif, etc. L’interaction 3D est la composante motrice de
la
r´ealit´evirtuelle.Ellepermeta`l’utilisateurd’ˆetreunacteurcapabled’interagiraveclesentit´es de l’environnement virtuel. Il existe diff´erentes techniques d’interaction 3D qui
sont
d´edi´eesauxdiff´erentestˆachesd’interaction3D`asavoirlanavigation,las´election,lamanipulation et le contrˆole d’application. Dans la plupart des cas, l’interaction 3D est trait´ee
d’un point de vue g´en´eral et la technique utilis´ee cherche `a accomplir une tˆache
d’interaction 3D sans prendre en consid´eration les exigences des environnements complexes
tels que les environnements pour la t´el´eop´eration et les environnements collaboratifs. Les
tˆaches de t´el´eop´eration sont souvent des tˆaches complexes et doivent respecter un certain
nombre de contraintes, qui sont : des saisies tr`es pr´ecises des objets, des s´elections et des
manipulations s´ecuris´ees et une faible charge cognitive pendant l’ex´ecution de la tˆache.
Les environnements collaboratifs quant `a eux, sont des mondes peupl´es, dans lesquels les
utilisateurs interagissent entre eux pour r´ealiser des objectifs ensemble. La complexit´e
de ces environnements est li´ee `a l’interaction d’un groupe d’utilisateurs avec des entit´es
partag´ees. Dans ce travail, nous avons d´evelopp´e la notion d’assistance `a un utilisateur ou
`a un ensemble d’utilisateurs pendant le processus d’interaction dans les environnements
complexes.
L’objectif de ce travail est de mod´eliser, de concevoir, d’impl´ementer et d’´evaluer un
syst`eme d’assistance a` l’interaction 3D mono-utilisateur et multi-utilisateurs. Notre´etude
estcentr´eesurl’utilisateuretsesint´erˆetsdanslemondevirtuel.Leconceptdecette´etude
est bas´e sur le principe d’anticipation du geste de l’utilisateur par l’assistance de ce
dernier. Notre syst`eme d’assistance `a l’interaction 3D peut ˆetre consid´er´e comme un moyen
de contourner les limitations de certaines techniques d’interaction 3D classiques afin de
les rendre utilisables dans des contextes diff´erents.
Mots cl´es : R´ealit´e mixte, Interaction 3D, Techniques d’Interaction 3D, Interaction
3D Collaborative, Assistance `a l’interaction 3D, T´el´etravail Collaboratif, T´el´eop´eration,
Environnements Virtuels CollaboratifsAbstract
Virtual Reality is a research domain that is situated at the crossing of several domains
asinfography,computeraideddesign,simulation,teleoperation,audiovisual,collaborative
work, etc. The 3D interaction is a core component of virtual reality. It allows the user
to be an actor able to interact with the entities of the virtual environment. There exists
different 3D interaction techniques that are dedicated to the different tasks of 3D
interaction that are navigation, selection, manipulation and command control. In most cases,
the 3D interaction techniques are only used to perform one of the 3D interaction tasks
without taking into account the requirements of complex environments such as
teleoperation environments and collaborative environments. Teleoperation tasks are complex tasks
and must fulfill some constraints that are : very precise seizures of objects, secure
selections and manipulations and low need of concentration during the task. The collaborative
environments are populated worlds, in which users interact between them to accomplish
goals together. The complexity of these environments is related to the interaction of a
group of users with shared entities. In this work, we developed the notion of assistance to
help a user or a set of users during the interaction process with complex environments.
The aim of this work is to model, conceive, implement and evaluate our 3D interaction
assistance system for mono and multi users. Our study is centred on the user and its
interests in the virtual world. The concept of this study is based on the principle of
anticipation of the user’s gesture bythe assistance him. Our 3Dinteraction assistance systemis
consideredasameantobypassthe limitationsof some 3Dinteractionclassicaltechniques
in order to make them usable in different contexts.
Keywords : Mixed Reality, 3D interaction, 3D Interaction Techniques, 3D
collaborative Interaction, 3D Interaction Assistance, Collaborative Telework, Teleoperation,
Collaborative Virtual EnvironmentsTable des mati`eres
Remerciements
R´esum´e
Abstract
Table des mati`eres
Table des figures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Liste des tableaux. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
´ ´INTRODUCTION GENERALE 1
I ETAT DE L’ART 4
´ ´1 INTERACTION 3D EN REALITE VIRTUELLE 5
1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.2 Quelques d´efinitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.2.1 La R´ealit´e Augment´ee (RA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.2.2 R´ealit