Modélisation et interaction temps réel avec des structures dynamiques de type L-système : application aux plantes virtuelles

par Ludovic Hamon

Thèse de doctorat en Automatique et informatique appliquée

Sous la direction de Jean-Louis Ferrier.

Soutenue en 2011

à Angers .


  • Résumé

    De nos jours, la capacité de calcul des ordinateurs permet d'obtenir des rendus de paysages virtuels de plus en plus réalistes, en trois dimensions et en temps réel. Les L-systèmes, une grammaire formelle développée par Aristid Lindenmayer en 1968, font partie des modèles dits de "génération" utilisés pour produire des plantes virtuelles possédant des aspects morphologiques et physiologiques réalistes, et intégrant les résultats d'études scientifiques rigoureuses. L'interaction humaine, en temps réel, sur un objet virtuel, représente une caractéristique majeure de la réalité virtuelle. Cette interaction est de plus en plus requise pour l'étude scientifique des plantes, plaçant ainsi l'homme comme un élément important du modèle d'évolution. Ce manuscrit présente une étude aboutissant à la création d'un moteur nommé Real-Time Interactive L-système "RTIL", pour l'interaction avec des plantes virtuelles développées à partir du formalisme L-système. Ce formalisme est étendu pour proposer une nouvelle méthode d'interaction générique basée sur des règles dites "d'interaction" et respectant les normes actuelles de cette grammaire formelle. Trois expériences sont présentées afin d'illustrer les possibilités d'interaction. Les deux premières sont basées sur un modèle L-système de la plante "Lychnis Coronaria" avec laquelle, l'utilisateur sera amené à intervenir au cours de son processus d'évolution en fonction de différents retours visuels et haptiques. La troisième expérience montre un système de réalité augmentée, permettant de faire découvrir aux jeunes enfants, des notions élémentaires sur l'évolution d'une plante du stade de la floraison à la germination.


  • Résumé

    Today, capacities and performance of computers allow rendering of realistic virtual landscapes in realtime and three dimensions. L-systems, a formal grammar developed by Aristide Lindenmayer in 1968, are a model called "generation model" used to produce virtual plants with realistic morphological and physiological aspects and integrate results of rigorous scientific studies. Human interactions in real time on a virtual object are an important feature of virtual reality. This kind of interaction is more and more required for the scientific study of plants, placing man as an important element of model evolution. This manuscript presents a study leading to the creation of an engine called real-time interactive L-system "RTIL" for interacting with virtual plants developed by the L-system formalism. This formalism is extended to propose a new generic method of interaction based on "interaction rules" and respecting this formal grammar. Three experiments are presented to illustrate interaction possibilities. The two first ones are based on an L-system model of the "Lychnis coronaria" plant, with which the user is required to intervene in the evolution process under different visual and haptic feedbacks. The third experiment shows an augmented reality system, introducing young children to basic notions about the evolution of a plant from the germination stage to the flowering stage.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (265 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 213-232

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  • Bibliothèque : Université d'Angers. Service commun de la documentation. Section Lettres - Sciences.
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