Comparaison du matériel et des méthodes employées dans les différents projets 32

Nous allons comparer les divers systèmes présentés par rapport aux technologies employées pour la visualisation et le suivi du point de vue du système. De plus, nous verrons quels sont les types d’algorithme utilisés pour réaliser le filtrage des données et de quelle manière est assuré le recalage

1.4. CONCLUSION 33 du virtuel sur le réel.

Le tableau 1.3 nous montre le matériel employé dans les différents projets de réalité augmentée, notamment le type de capteur lié à la tête de l’observateur et les lunettes semi-transparentes utilisées.

Projet Type de capteur Dispositif d’affichage Résolution

KARMA ultrasons 1 casque monochrome monoscopique 720 x 280

Architectural ana-tomy

ultrasons 1 casque monochrome monoscopique 720 x 280

“Structures alumi-nium”

radar optique 1 i-glasses 263 x 230

“Verrou de portiè-re”

caméra 2 casque de réalité virtuelle

Boeing caméra 1 casque de réalité virtuelle

Starmate caméras infrarouges 2 lunettes semi-transparentes

inertiel 1

AR2Hockey caméra 1 i-glasses 263 x 230

magnétique 1

CAMELOT caméra 2 Sony LDI-100 800 x 600

inertiel 1

iMAGIS magnétique 1 i-glasses 263 x 230

AMRA caméra 1 Tablette-PC 1024x768

TAB. 1.3 – Le matériel utilisé dans les différents projets

Le tableau 1.4 regroupe les informations relatives au type de recalage utilisé par chacune des applications de réalité augmentée. La colonne ’cibles’ nous renseigne sur la manière dont le monde réel est équipé avec des cibles pour faciliter le calcul de la position et de l’orientation de la tête de l’observateur. Une technique courante est d’utiliser des cibles qui ont une forme, un motif ou une couleur spéciale en vue de traiter de façon rapide leur image prise par une caméra. La position et/ou l’orientation de ces cibles étant connue dans un repère donné associé au monde réel, cela apporte des informations supplémentaires sur la position et l’orientation de la caméra par rapport à ce même repère. Les capteurs utilisés peuvent fournir des mesures bruitées. Pour cela, des méthodes de filtrage peuvent être employées. C’est pourquoi, une colonne concernant le filtrage a été ajoutée.

Ce dernier tableau ne recèle que peu de renseignements sur le recalage dynamique dans ces pro-jets. La documentation lue à ce sujet n’aborde pas le problème ou alors l’élude en déclarant que c’est un des problèmes difficiles à résoudre dans un système de réalité augmentée. D’autre part, les don-nées provenant des mesures des différents capteurs sont rarement filtrées, ce qui peut affecter d’une manière importante des algorithmes de prédiction tels que celui du second ordre (Nous rappelons que le filtre de Kalman est non seulement une méthode de prédiction mais aussi de filtrage).

1.4 Conclusion

Ce chapitre est consacré à la définition de la réalité augmentée et à la présentation de sa taxo-nomie ainsi que des verrous scientifiques et technologiques correspondants d’une part. D’autre part, ce chapitre présente les principaux système de RA de la dernière décennie. L’étude de ces systèmes a permis d’en extraire les principales fonctionnalités à savoir l’architecture, le suivi temps réel, la prédiction du point de vue dans le cas de la vision directe ainsi que les modalités de présentation des

Projet ^Recalage Filtrage Cibles

statique dynamique

KARMA Partiel Non Non Non

Architectural Anatomy Partiel Non Non Non

“Structures aluminium” Oui Non Non Non

“Verrou de portière” Oui Oui

Boeing Oui Oui

Starmate Oui

AR2Hockey Oui Oui (second ordre) Non Oui

CAMELOT Oui Non

iMAGIS Oui Non

AMRA Oui Non Oui

TAB. 1.4 – Le type de recalage utilisé pour chaque projet

informations visuelles. À ce tour d’horizon s’ajouteront la description de systèmes et solutions tech-niques et scientifiques correspondant aux différents verrous abordés par les chapitres qui constituent cette thèse.

Dans le chapitre suivant, nous présenterons les architectures des principaux systèmes de RA et celle de notre système qui s’appuie sur le paradigme de la programmation par composants qui consti-tue une des premières contributions de cette thèse.

Chapitre 2

Architecture logicielle des systèmes de réalité

augmentée

Dans ce chapitre, nous aborderons des notions d’ordre général à propos des architectures logi-cielles employées dans les systèmes de réalité augmentée. Nous allons commencer par étudier les systèmes qui existent actuellement puis nous exposerons notre proposition d’architecture.

Au vu des différents systèmes présentés, lors du chapitre précédent, il apparaît que les solutions apportées pour chacune des applications de réalité augmentée (RA) jusqu’à présent dépendent étroi-tement de 3 facteurs :

– Les technologies de “tracking” disponibles,

– Les algorithmes et procédés de filtrage applicables aux systèmes de RA, – Le domaine d’application.

Peu à peu est venu le besoin de construire des systèmes et de concevoir des architectures logicielles qui fournissent une couche d’abstraction entre les diverses technologies de tracking et les algorithmes de fusion et de traitement des données. Ceci est compréhensible étant donné que la réalité augmentée est un domaine de recherche assez jeune qui est tributaire de l’évolution des nouvelles technologies.

De plus, dans le but d’appliquer ces systèmes dans un milieu industriel, il devient nécessaire de pouvoir adapter facilement une application et de la faire évoluer simplement en vue de s’adapter aux contraintes du milieu. La notion de prototypage rapide d’applications intervient alors.

Nous allons donc, dans un premier temps, passer en revue les architectures logicielles existantes qui ont contribué à améliorer la flexibilité de ces systèmes face à la grande diversité des capteurs et des algorithmes existants. Puis, nous verrons comment la programmation orientée composants peut appor-ter une solution à ce problème. Enfin, nous appor-terminerons en exposant notre proposition d’architecture logicielle qui sera ensuite employée au cours des diverses phases d’élaboration et de conceptions de nos systèmes de réalité augmentée employés dans le cadre de la maintenance industrielle.

2.1 Les architectures modulaires existantes

Le domaine de la réalité augmentée est riche en solutions architecturales développées dans le but de résoudre le problème de la modularité des applications développées, et de faciliter la réutilisation du code écrit. Ainsi, ces dernières années, environ une trentaine de solutions de ce type ont vu le jour [Endres et al., 2005]. Au lieu d’effectuer une liste exhaustive de chacune de ces architectures, nous avons préféré en sélectionner quelques unes parmi les plus représentatives. Nous comparerons également les diverses approches présentées à la section 2.1.7 page 38.