Contributions à la dextérité d'un système de réalité augmentée mobile appliqué à la maintenance ...

195 Pages·2017·4.73 MB·French

Contributions à la dextérité d’un système de réalité
augmentée mobile appliqué à la maintenance industrielle
Jean-Yves Didier
To cite this version:
Jean-Yves Didier. Contributions à la dextérité d’un système de réalité augmentée mobile appliqué
à la maintenance industrielle. Automatique / Robotique. Université d’Evry-Val d’Essonne, 2005.
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UNIVERSITÉ D’ÉVRY - VAL D’ESSONNE
ECOLE DOCTORALE SITEVRY
T H E S E
pourobtenirlegradede
DOCTEUR DE L’UNIVERSITÉ D’ÉVRY
Spécialité:ROBOTIQUE
présentéeetsoutenuepubliquement
par
Jean-YvesDIDIER
le12décembre2005
Titre:Contributionsàladextéritéd’unsystèmederéalitéaugmentéemobileappliquéàla
maintenanceindustrielle
———
Directeurdethèse:MalikMALLEM
———
JURY
Mme.Marie-OdileBerger ,ChargéderechercheINRIA(LORIA),HDR ,Rapporteur
M.Jean-MarcLavest ,Prof.UniversitéBlaise-Pascal(Clermont-Ferrand) ,Rapporteur
M.NassirNavab ,Prof.TechnischeUniversitätMünchen ,Examinateur
M.FlorentChavand ,Prof.Universitéd’Evry ,Examinateur
M.MalikMallem ,Prof.Universitéd’Evry ,Examinateur
M.DavidRoussel ,MdCIIE-CNAM ,Examinateur
M.SamirOtmane ,MdCUniversitéd’Evry ,Examinateur
2
Table des matières
Tabledesmatières . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Tabledesfigures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Remerciements 13
Introductiongénérale 15
1 Réalitéaugmentée:Tourd’horizon 17
1.1 Définitionsettaxonomie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1.1.1 Définitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1.1.2 Taxonomiefonctionnelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.1.2.1 Fonctionnalité“réalitédocumentée”et“virtualitédocumentée” . . 18
1.1.2.2 Fonctionnalité“Réalitéàcompréhensionouàvisibilitéaugmentée” 19
1.1.2.3 Fonctionnalité“Associationduréeletduvirtuel” . . . . . . . . . . 20
1.1.2.4 Fonctionnalité“Associationcomportementaleduréeletduvirtuel” 20
1.1.2.5 Fonctionnalité “Substitution du réel par le virtuel” ou “Réalité vir-
tualisée” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
1.1.3 Taxonomietechnique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
1.1.3.1 Degrédeconnaissancedumonde . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
1.1.3.2 Degrédefidélitédereprésentationdumonde . . . . . . . . . . . . 22
1.1.3.3 Degréd’immersiondel’opérateur . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
1.2 Verrousassociésàlaréalitéaugmentée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
1.2.1 L’hétérogénéitédessolutionstechnologiques . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
1.2.2 Problèmedelalocalisationtempsréeldupointdevuedusystème . . . . . . 24
1.2.3 L’interactionentreleréeletlevirtuel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
1.2.4 Lacontraintedutempsréel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
1.3 ÉtudedequelquessystèmesdeRA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
1.3.1 Lesprojetsenréalitéaugmentéegénériques . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
1.3.1.1 LeprojetCAMELOT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
1.3.1.2 LamanipulationdulaboratoireiMAGIS . . . . . . . . . . . . . . 27
1.3.2 Les projets de réalité augmentée dans le cadre de la maintenance et l’exécu-
tiondetâches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
1.3.2.1 Avant1998:Lesmanipulationseffectuéesenlaboratoire . . . . . 27
1.3.2.2 1998:uneannéedetransition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
1.3.2.3 Après1998:l’essordelaréalitéaugmentéedansl’industrie . . . . 30
1.3.3 Comparaisondumatérieletdesméthodesemployéesdanslesdifférentsprojets 32
1.4 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2 ArchitecturelogicielledessystèmesdeRA 35
2.1 Lesarchitecturesmodulairesexistantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.1.1 COTERIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.1.2 StudierStube . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
3
4 TABLEDESMATIÈRES
2.1.3 Tinmith . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.1.4 DWARF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
2.1.5 AMIRE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
2.1.6 DART . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.1.7 Comparaisondessystèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.2 Laprogrammationorientéecomposants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
2.2.1 Définitiond’uncomposant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
2.2.1.1 Propriétésdescomposants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
2.2.1.2 Représentationsdescomposants . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
2.2.2 Conceptssous-jacentsàlaprogrammationparcomposants . . . . . . . . . . 40
2.2.2.1 Leslibrairiesdynamique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
2.2.2.2 Leprinciped’introspection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
2.2.2.3 Lacommunicationinter-composants . . . . . . . . . . . . . . . . 41
Lesappelsdeprocédure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Lesfluxdedonnées . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
2.2.3 Principauxsystèmesdecomposants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
2.2.3.1 CORBA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
2.2.3.2 COMetsesdérivés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
2.2.3.3 XPCOM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
2.2.3.4 JavaBeans . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
2.2.3.5 Comparaisonrapidedecessystèmes . . . . . . . . . . . . . . . . 44
2.2.4 Avantagesetinconvénientdelaprogrammationorientéecomposants . . . . . 44
2.2.4.1 Avantagesetinconvénientscommunémentadmis . . . . . . . . . 44
2.2.4.2 Intérêtpourlemondeacadémique . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
OSCAR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
ORCA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
DWARF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
AMIRE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
2.3 Ébauched’unepremièrearchitecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
2.3.1 Décompositionfonctionnelled’unsystèmederéalitéaugmentée . . . . . . . 47
2.3.2 Architecturedutraitementdesdonnéescapteurs . . . . . . . . . . . . . . . . 48
2.3.3 Premièrearchitecturedecommunicationentrecomposants . . . . . . . . . . 48
2.3.4 Discussionsurl’architecture“pipes-filters” . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
2.4 Systèmedecomposantspourlaréalitéaugmentée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
2.4.1 Lecomposant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
2.4.1.1 Choixd’implémentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
2.4.1.2 Représentationd’uncomposant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
2.4.1.3 Implémentationd’uncomposant . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
2.4.1.4 Mécanismesd’initialisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
2.4.1.5 Librairiedynamique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
2.4.2 Loidecompositiondescomposants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
2.4.2.1 Leconceptdefeuille . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
2.4.2.2 Loidecompositionexplicite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
2.4.2.3 Loidecompositionimplicite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
2.4.2.4 Extensiondumécanismedecomposition . . . . . . . . . . . . . . 57
Descriptiondel’automate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Mécanismedepassaged’unétatàunautre . . . . . . . . . . . . . . 58
2.5 Niveauxd’abstractionparrapportauxcomposants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
2.5.1 Del’intérêtd’utiliserXML . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
TABLEDESMATIÈRES 5
2.5.2 Définition d’un système de balises XML pour la description des applications
etdesmacro-blocs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
2.5.2.1 Descriptiond’uneapplication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
JeudebalisesXMLpourdécrireuneapplication . . . . . . . . . . . 60
Jeud’attributsdesbalises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
2.5.2.2 Descriptiond’unmacro-bloc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
Changementsparrapportàlaformalisationd’uneapplication . . . . 61
2.5.2.3 Spécificitésdumécanismed’initialisation . . . . . . . . . . . . . 63
Danslecadred’uneinitialisationnormale . . . . . . . . . . . . . . . 63
Danslecadred’unecompositionimplicite . . . . . . . . . . . . . . . 64
Danslecadred’uneinstanciationetd’unedestructiond’unobjetnon-
persistant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
2.5.3 Présentationdumoteurd’exécution(runtime) . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
2.5.3.1 Diagrammedesclasses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
2.5.3.2 Séquenced’actionsd’importetd’exécution . . . . . . . . . . . . 66
Interprétationdelasectionobjects . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
Interprétationdelasectionsheets . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
2.5.3.3 Exploitationdesmacros-blocs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
Conséquences au niveau de la transcription des balises en type élé-
mentaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
Instanciationdesmacro-blocs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
2.5.4 Éditeurgraphique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
2.6 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
3 Systèmedelocalisationparlavision 73
3.1 OutilsthéoriquespourlalocalisationparvisionenRA . . . . . . . . . . . . . . . . 73
3.1.1 Calibrationd’unecaméra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
3.1.1.1 Modélisationducapteur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
Modèledusténopé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
Distortionsoptiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
3.1.1.2 Méthodesdecalibration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
Laméthodedesmoindrescarrés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
LaméthodedeZhang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
3.1.2 Estimationdelaposedelacaméra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
3.1.2.1 Introductionauxméthodesdecalculdelapose . . . . . . . . . . . 78
3.1.2.2 Méthodesanalytiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
3.1.2.3 Méthodesd’optimisationparminimisationd’uncritèred’erreur . . 79
3.1.2.4 Méthodesitérativesdecalculdelapose . . . . . . . . . . . . . . 79
3.1.2.5 L’itérationorthogonale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
Notations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
Reformulationduproblème . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
Résolutionitérative . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
Initialisationdel’algorithme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
3.1.2.6 Comparatifdesalgorithmesdecalculdepose . . . . . . . . . . . 82
3.2 Systèmesdelocalisationparlavisionenréalitéaugmentée . . . . . . . . . . . . . . 83
3.2.1 Lesméthodesparrechercheetextractiondeciblescodées . . . . . . . . . . 83
3.2.1.1 Cybercode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
3.2.1.2 ARToolkit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
3.2.1.3 InterSense . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
3.2.2 Lesméthodesd’extractiondeprimitivesgéométriques . . . . . . . . . . . . 86
6 TABLEDESMATIÈRES
3.3 Introductionàdenouveauxalgorithmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
3.3.1 Échantillonnaged’unezonerectangulaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
3.3.1.1 Notations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
3.3.1.2 Formulationduproblème . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
3.3.1.3 Premièreméthode:l’échantillonnagepondérésimple . . . . . . . 88
3.3.1.4 Deuxièmeméthode:l’échantillonnage“perspectif” . . . . . . . . 88
Modèledusténopélinéaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
Affectationdeprofondeursarbitraires . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
Calculdescoordonnéesdespointsd’échantillonnagedansl’image . . 91
3.3.2 Calculdelaposed’uneciblecarrée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
3.3.2.1 Calculdesprofondeursréelles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
3.3.2.2 Calculdelapose . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
3.3.2.3 Récapitulatifcompletdelaméthode . . . . . . . . . . . . . . . . 93
3.4 Réalisationdusystèmedelocalisationparlavision . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
3.4.1 Méthodedecalibrationsemi-automatiquedelacaméra . . . . . . . . . . . . 95
3.4.1.1 Réordonnancementautomatiquedescoinsd’unéchiquier . . . . . 95
Détectiondescoinsextérieurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
Réordonnancementdespoints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
3.4.1.2 Applicationàl’architectureparcomposants . . . . . . . . . . . . 98
3.4.2 Systèmedelocalisationàl’aidedeciblescodées . . . . . . . . . . . . . . . 98
3.4.2.1 Métriquedescibles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
3.4.2.2 Contraintesliéesauxciblescodées . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
3.4.2.3 Méthoded’extractiondesciblesdansl’image . . . . . . . . . . . 99
3.4.2.4 Calculdelapose . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
3.4.2.5 Méthodesdesuividescibles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
3.4.2.6 Applicationàl’architectureparcomposants . . . . . . . . . . . . 102
3.5 Résultatsexpérimentaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
3.5.1 Étudepréliminairedescapacitésdedétectiondesciblescodées . . . . . . . . 105
3.5.1.1 Paramétrisationduproblème . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
3.5.1.2 Évaluationdelareconnaissancedesciblesparsimulation . . . . . 105
3.5.1.3 Résultatsexpérimentaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
3.5.2 Évaluationdesalgorithmesdecalculdelaposepardesdonnéesréelles . . . 108
3.5.2.1 Erreurdereconstruction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
3.5.2.2 Erreurdegénéralisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
3.5.2.3 Erreurd’évaluationdesdistancescaméra-cible . . . . . . . . . . . 110
3.5.2.4 Versunesolutionhybride . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
3.5.3 Élémentsdecomparaisonavecl’ARToolkit . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
3.6 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
4 Systèmedegestiondesaugmentations 121
4.1 LeprojetAMRA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
4.1.1 Architecturegénéraleduprototype . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
4.1.1.1 Lematérielemployé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
4.1.1.2 Architecturelogiciellegénérale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
4.1.1.3 LatâchedévolueauLSC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
4.2 Traductiondesprocéduresdemaintenancesousformenumérique . . . . . . . . . . 125
4.2.1 Analysed’uneprocéduredemaintenance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
4.2.1.1 Apportsdupassageàuneprocéduredemaintenancenumérique . . 125
4.2.1.2 Apportsd’uneapplicationenréalitéaugmentéeexploitantunepro-
céduredemaintenancenumérique . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
TABLEDESMATIÈRES 7
4.2.2 ModèleXMLd’uneprocéduredemaintenance . . . . . . . . . . . . . . . . 126
4.2.2.1 Jeudebalises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
4.3 Augmentations3Danimées . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
4.3.1 Desprocéduresauxanimations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
4.3.2 BrèveintroductionauformatVRML/X3D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
4.3.2.1 La conception de nouveaux noeuds VRML pour la maintenance
assistéeenréalitéaugmentée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
4.3.2.2 Leprototypededévissage“Unscrewer” . . . . . . . . . . . . . . 131
4.3.2.3 Augmenterlesétapesdelaprocéduredemaintenance . . . . . . . 131
4.4 Moteurmultimédiapourlaréalitéaugmentée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
4.4.1 Standardssupportés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
4.4.2 Librairiesemployées . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
4.4.3 Composantsdéveloppés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
4.4.3.1 LecturedesrelationsUML . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
4.4.3.2 Diagrammedesclasses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
4.4.3.3 Lienentrelesprocéduresdemaintenanceetlemoteurmultimédia 137
4.4.4 Manipulationdesmodèles3D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
4.5 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
5 TechniquesparticulièresàlaRAenvisiondirecte 143
5.1 Leproblèmedelalatence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
5.2 Étatdel’artsurlacompensationdelalatence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
5.2.1 Lesméthodesdeprédictiondupointdevue . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
5.2.2 Lesméthodesdepost-rendering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
5.3 Filtrageetprédictiondesdonnées . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
5.3.1 LefiltredeKalmandiscret . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
5.3.1.1 Algorithme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
5.3.2 LefiltredeKalmanétendu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
5.3.3 Lefiltreparticulaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
5.3.4 Modélisationdumouvementdelatêteetdynamiquedusystème . . . . . . . 151
5.4 Applicationdufiltreparticulaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
5.5 Mécanismededoubleprédiction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
5.5.1 Méthodedepost-renderingappliquée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
5.5.1.1 Algorithmegénéral . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
5.5.1.2 Architecturedu’pipeline’graphique . . . . . . . . . . . . . . . . 158
5.5.1.3 Algorithmedecompensation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
5.5.2 Erreurthéoriqueintroduiteparcetteméthode . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
5.5.2.1 Lesmouvementsderotationpure . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
5.5.2.2 Duchoixduparamètreδ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
5.5.3 Protocoleexpérimental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
5.5.3.1 Algorithmeprincipaldubancdesimulation . . . . . . . . . . . . 161
5.5.3.2 Tempsd’exécutionnécessitéparl’algorithmedecompensation . . 163
5.5.3.3 Lacompensationdel’erreurdeprédiction . . . . . . . . . . . . . 163
Mouvementsderotationpure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
Mouvementsdetranslationpure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
5.6 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
Conclusiongénérale 169
Bibliographie 171
8 TABLEDESMATIÈRES
Annexes 179
A DTDdesdiversmodèlesXMLemployés 179
A.1 NotationsemployéesdanslesDTD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
A.1.1 Labalise!ELEMENT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
A.1.2 Labalise!ATTLIST . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
A.2 DTDd’uneapplication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
A.3 DTDd’unmacro-bloc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
A.4 DTDd’unprojet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
A.5 DTDd’uneprocéduredemaintenance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
B Exemplesd’applicationsetdemacro-blocsdécritsenXML 185
B.1 Unpremierexemplesimple . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
B.2 Exempledemacro-bloc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
C Limitationsdumoteurmultimédia 189
C.1 LimitationsVRML . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
C.1.1 Problèmed’importdesnoeudsdetypeSwitchdelaspécificationVRML . . 189
C.1.2 ImplémentationdumotcléIS delaspécificationVRML: . . . . . . . . . . 189
C.1.3 RestrictionsdespossibilitésderoutagedansunfichierVRML . . . . . . . . 190
C.1.4 Restrictionssurl’implémentationdesprotosexternes . . . . . . . . . . . . . 190
C.2 LimitationsJavaScript . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190
C.3 Statutdel’implémentationJavascriptpourlestypesVRML . . . . . . . . . . . . . . 191
C.3.1 Typessimplesimplémentés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
C.3.1.1 Fonctionsgénéralesliéesàl’interpréteur . . . . . . . . . . . . . . 191
C.3.1.2 Typescomplexes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
C.3.1.3 Typesmultiples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192
Table des figures
1.1 Réalitédocumentée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.2 Réalitéàcompréhensionaugmentée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.3 Réalitéàvisibilitéaugmentée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.4 Associationduréeletduvirtuel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
1.5 Représentationsimplifiéducontinuumentreréalitéetvirtualité . . . . . . . . . . . . 22
1.6 Degrédeconnaissance/modélisationdumonderéel . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
1.7 Degré de fidélité de représentation du monde suivant la technologie d’affichage et la
qualitédurendu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
1.8 Degréd’immersionenfonctiondestechnologiesetmodalitésd’affichage . . . . . . 23
1.9 Le dispositif de Sutherland en 1968 comportant un casque de réalité virtuelle semi-
transparentetunbrasmécaniquepourlesuividelatête . . . . . . . . . . . . . . . . 26
1.10 LebancdetestutilisépourKARMA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
1.11 LaréalitéaugmentéefournieparKARMA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
1.12 leprojetdemontagedestructuresenaluminium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
1.13 LamanipulationdeReiners . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.1 Fluxdedonnéesetdispositiondel’architectureencouchesdusystèmeTinmith . . . 37
2.2 ConventionsdereprésentationdescomposantsenCOMetenUML . . . . . . . . . 40
2.3 Architectureglobaled’unsystèmederéalitéaugmentée . . . . . . . . . . . . . . . . 48
2.4 Architectureducomposantdetraitementdesdonnéescapteurs . . . . . . . . . . . . 49
2.5 Vued’uncomposantavecsessignauxetslots . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
2.6 Initialisationsetmécanismedepropagationdesinitialisations . . . . . . . . . . . . . 55
2.7 Feuillereprésentantdesobjetsconnectésentreeux . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
2.8 Vued’uneapplication:unautomategérantplusieursfeuilles . . . . . . . . . . . . . 57
2.9 Organisationdesdifférentesbalisesd’unfichierXMLdécrivantuneapplication. . . . 60
2.10 Organisationdesdifférentesbalisesd’unfichierXMLdécrivantunmacro-bloc. . . . 62
2.11 Diagrammedesclassesdéveloppéespourlemoteurd’interprétationetd’exécution . 65
2.12 Feuilleliantunobjetetunblocdanslequelestencapsuléunobjet . . . . . . . . . . 68
2.13 Interfacegraphiqueenmoded’éditiondesfeuilles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
2.14 Détailsd’uncomposant,avecousansaffichagedespropriétésd’uneinitialisation . . 71
2.15 Interfacegraphiqueenmoded’éditiondel’automate . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
3.1 Lesdifférentsrepèresemployéspourlacalibrationdecaméra . . . . . . . . . . . . . 74
3.2 Projectionsurlerayonoptiquepassantparv etC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
i
3.3 Lesdifférentesétapesdereconnaissanced’uncybercode . . . . . . . . . . . . . . . 84
3.4 DifférentesciblesemployéesparlesystèmeARToolkit . . . . . . . . . . . . . . . . 84
3.5 Quelquesciblescodéesdusystèmed’InterSense . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
3.6 Échantillonnaged’unezonerectangulaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
3.7 Applicationdesalgorithmesd’échantillonnage(enrougeapparaissentlespointséchan-
tillonnés) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
3.8 Exemplesd’augmentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
9