Navigation intelligente dans des environnements virtuels

par Yuyang Wang

Projet de thèse en Informatique-traitement du signal

Sous la direction de Frédéric Merienne et de Jean-Rémy Chardonnet.

Thèses en préparation à Paris, ENSAM , dans le cadre de École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur (Paris) , en partenariat avec LISPEN Laboratoire d'Ingenierie des Systèmes Physiques et Numériques (laboratoire) depuis le 01-11-2017 .


  • Résumé

    La navigation en environnements réel est une tâche commune que les êtres humains effectuent inconsciemment. Transposer cette tâche en environnement virtuel est cependant un défi qui est exploré depuis de nombreuses années. En effet, naviguer en environnements virtuels nécessite d'utiliser un dispositif qui peut être (i) intrusif, (ii) non-naturel (par exemple, marcher sur place, dispositifs de navigation venant du domaine du jeu vidéo). L'utilisation d'un dispositif de navigation induit ainsi des mouvements en environnements virtuels saccadés. Par ailleurs, la plupart des technologies utilisées en réalité virtuelle se base sur l'immersion des utilisateurs dans un espace contraint, le CAVE étant l'exemple le plus courant. Ces systèmes peuvent être contraignants car l'utilisateur n'est souvent pas au centre du process. Ces deux éléments peuvent induire une surcharge cognitive et, dans le pire des cas, le fameux mal de simulateur. En parallèle, la robotique humanoïde s'est focalisée sur l'évolution des humanoïdes en environnements réels depuis plusieurs années. En effet, la principale question de recherche est: comment faire évoluer un robot d'une manière lisse et optimisée et non de manière séquentielle (comme en réalité virtuelle par exemple) ? Cette thèse a pour but (i) de faire un état de l'art exhaustif complet à jour des interfaces et techniques de navigation en réalité virtuelle, (ii) d'adapter les méthodes provenant de la robotique humanoïde pour la navigation en réalité virtuelle, en améliorant les métaphores de navigation basées la plupart du temps sur une évolution séquentielle en environnement virtuel vers une manière lisse, continue et optimisé en temps réel, puis (iii) d'intégrer l'intention des utilisateurs pour rendre la navigation la plus réaliste possible et avec la latence la plus faible possible. Le but sera également de réduire le cybermalaise en améliorant l'implication de l'utilisateur. L'efficacité des méthodes sera prouvée expérimentalement.

  • Titre traduit

    Intelligent navigation in virtual environments


  • Résumé

    Navigation in real environments is a common task that the human beings performs unconsciously. Transposing this task in virtual environments (VE) is however a great challenge that has being investigated for several years. Indeed, navigating in VEs requires using a device that can be (i) intrusive, (ii) non-natural (e.g., walking in place, navigation devices coming from the video game field). The use of a navigation device hence induces non-smooth movements in VEs. On the other hand, most of the technologies used in virtual reality (VR) rely on user immersion in a narrow space, the so-called CAVE being the most common example. These systems can be constraining because the user is often not at the center of the process. These two facts can induce a cognitive overload and in the worst case the so-called simulator sickness. In parallel, the humanoid robotics field has focused on the evolution of humanoids in real environments since a few years. Indeed the main research question is: how to make a robot evolve in a smooth and optimized way and not in a sequential way (as done in VR for instance)? This PhD thesis aims at (i) to make a complete exhaustive up-to-date state-of-the-art on navigation interfaces and techniques in VR, (ii) to adapt the methods from the humanoid robotics field to navigation in VR, by improving the navigation metaphors based mostly on a sequential evolution in a VE toward a smooth, continuous and optimized way in real-time, then (iii) to integrate user's intention to make navigation as close-to-real as possible and lower possible delays. The aim will also be to reduce induced sickness by improving user's involvement. The effectiveness of the methods will be assessed through experiments.