Présentation
Auteur(s)
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Malik MALLEM : Professeur à l'université d'Evry-Val-d'Essonne - Équipe réalité augmentée et travail collaboratif du laboratoire IBISC
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David ROUSSEL : Maître de conférences à l'École nationale supérieure d'informatique pour l'industrie et l'entreprise - Équipe réalité augmentée et travail collaboratif du laboratoire IBISC
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Lire l’articleINTRODUCTION
La réalité augmentée (RA) est un concept rendu possible par un système capable de faire coexister spatialement et temporellement un monde virtuel avec l'environnement réel. Cette coexistence a pour objectif l'enrichissement de la perception de l'utilisateur de son environnement réel par des augmentations visuelles, sonores ou haptiques. L'environnement peut être d'intérieur (« indoor ») ou d'extérieur (« outdoor »). L'utilisateur peut être présent dans l'environnement réel (réalité augmentée en vision directe sur site) ou peut le percevoir à distance (réalité augmentée en vision indirecte généralement hors site).
On entend ici par haptique, à la fois le rendu kinesthésique ou retour d'effort et le rendu tactile.
La réalité augmentée est interdisciplinaire et s'appuie sur le traitement du signal, la vision artificielle, la synthèse d'images, les interfaces homme-application, les technologies portables « wearable computers » et l'informatique pervasive « ubiquitous computing ». Par ailleurs, la réalité augmentée concerne un large éventail d'applications.
D'après Nehme (dans l'article [RE 12]) : « L'informatique pervasive fait référence à la tendance à l'informatisation, la connexion en réseau, la miniaturisation des dispositifs électroniques et leur intégration dans tout objet du quotidien, favorisant ainsi l'accès aux informations partout et à tout moment ».
La naissance de la réalité augmentée se situerait au milieu des années 1960, avant même que les termes de réalité virtuelle (RV) ou augmentée aient été envisagés quand I. Sutherland Réalité augmentée- Principes, technologies et applications[74] inventa le premier casque qui combinait la vue de la réalité et une image de synthèse. L'affichage était effectué par des tubes cathodiques miniatures et le suivi des mouvements de la tête de l'utilisateur était assuré par un bras mécanique lié au casque. Un regain d'intérêt pour la réalité augmentée s'est révélé, depuis le début des années 1990, grâce à l'évolution de la technologie.
Les technologies de la réalité virtuelle permettent d'immerger complètement l'utilisateur dans un environnement virtuel. Toutefois, cette immersion ne permet pas à l'utilisateur de percevoir et d'interagir avec son environnement réel. En revanche, la réalité augmentée permet justement la perception et l'interaction de l'utilisateur avec les deux environnements. Ainsi, la réalité augmentée complète la réalité et n'a pas vocation à la remplacer complètement Réalité augmentée- Principes, technologies et applications[5] comme dans le cas de la réalité virtuelle.
Par exemple, la réalité augmentée permet la perception d'indices dans l'environnement (vue par transparence d'un objet modélisé par exemple) que l'utilisateur ne pourrait pas percevoir avec ses propres sens, d'où le terme « d'augmentation ». Cette assistance permet alors à l'utilisateur de réaliser des tâches complexes qu'il ne pourrait mener à bien autrement.
La modalité sensorielle privilégiée par la réalité augmentée est la vision. Néanmoins, la réalité augmentée est potentiellement applicable aux autres sens de l'utilisateur incluant l'audition, le toucher, voire l'odorat Réalité augmentée- Principes, technologies et applications[3]. L'augmentation (voire pour certains sens la diminution) peut concerner différentes modalités sensorielles.
Plusieurs définitions et classifications ont été appliquées à la réalité augmentée depuis la réapparition des casques de visualisation stéréoscopique, semi-transparents, permettant de percevoir la réalité Réalité augmentée- Principes, technologies et applications[25].
Il existe deux types de classifications des systèmes de réalité augmentée :
– fonctionnelle qui classifie un système de réalité augmentée selon un critère fonctionnel :
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modélisation de l'environnement (nulle, partielle),
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nature du rendu (fil de fer, texturé, photo réaliste, sonore...),
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mobilité de l'utilisateur/environnement (présente ou absente) ;
Fuchs et al. ont proposé une classification organisée selon l'ordre croissant de difficulté du système et tendant à rapprocher la realité augmentée de la virtualité augmentée (VA) (voir « Réalité virtuelle et conception. Principes et applications » [AG 2 520]).
– technique qui classifie un système de réalité augmentée selon la technologie utilisée :
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technologie de visualisation (vision directe – port de lunettes ou indirecte sur écran) ou de rendu audio et haptique,
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capteurs de localisation.
Milgram a défini un continuum entre les environnements réel et virtuel Réalité augmentée- Principes, technologies et applications[47] dans lequel la réalité augmentée est considérée comme une composante de la réalité mixte (figure 1). La virtualité augmentée et la réalité augmentée sont distinguables par leur environnement dominant. Dans le cas de la virtualité augmentée, il est virtuel et dans le cas de la réalité augmentée, il est réel. Ces travaux ont aussi proposé une classification technique selon les moyens de visualisation utilisés.
Dans cet article, nous allons fournir au lecteur un aperçu sur les technologies de la réalité augmentée appliquées principalement au sens visuel de l'utilisateur, sur les aspects fonctionnels et applications d'un système de réalité augmentée.
L'expertise technique et scientifique de référence
VERSIONS
- Version archivée 2 de févr. 2014 par Malik MALLEM, David ROUSSEL
- Version courante de nov. 2019 par Malik MALLEM, David ROUSSEL
DOI (Digital Object Identifier)
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Principes et technologies de la réalité augmentée3. Verrous et défis de la réalité augmentée
Les verrous actuels portent sur la définition d'une architecture adaptée, comme cela a été mentionné dans le paragraphe précédent et au suivi en temps réel. La technologie continue bien entendu à évoluer de son côté.
Le suivi et le recalage constituent les verrous les plus importants car ils doivent satisfaire les contraintes fortes de précision, de robustesse et de temps réel. Le suivi implique l'utilisation de capteurs pouvant être fixes ou mobiles. Plusieurs technologies de capteurs sont utilisées. Après les capteurs mécaniques, puis électromécaniques, les capteurs optiques sont de plus en plus utilisés. En effet, ces derniers permettent d'accomplir un suivi rapide et précis. En revanche, cette solution demeure onéreuse. Le suivi, basé marqueurs notamment, utilisant des caméras conventionnelles est une option plus économique.
Les directions futures s'orientent vers les approches hybrides : la variété et la difficulté des tâches impliquent l'adoption de combinaison de techniques pour pallier les manques de robustesse et de précision. En suivi, par exemple, l'approche mixte combinant vision et prédiction est à privilégier car elle permet d'assurer la robustesse du système en présence notamment d'occultations. Le système peut fonctionner en boucle fermée dans le cas où des amers permettant la localisation de l'opérateur sont détectables. Dans le cas d'indisponibilité de ces amers, le système fonctionne en boucle ouverte sollicitant une assistance de l'utilisateur. Une technique de prédiction peut alors être appliquée afin de permettre d'obtenir un estimé initial de la localisation de l'utilisateur et ainsi relancer le système en boucle fermée une fois les amers détectés.
Les applications futures de la réalité augmentée s'orientent vers la mobilité en milieu extérieur. L'opérateur perçoit la réalité au travers de lunettes semi-transparentes et interagit avec son environnement en orientant son regard ou en fournissant un geste au système qui saura l'interpréter.
La réalité augmentée est un domaine d'avenir qui a du mal à se démocratiser et dont l'industrialisation évolue lentement, malgré des technologies associées en évolution rapide. L'utilisation de la réalité augmentée sera répandue dans le grand public quand de nouveaux produits concernant les aspects pratiques et ludiques verront le jour.
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