Réalité augmentée - Principes, technologies et applications

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).

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.

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 :

• modélisation de l'environnement (nulle, partielle),

• nature du rendu (fil de fer, texturé, photo réaliste, sonore...),

• mobilité de l'utilisateur/environnement (présente ou absente) ;

– technique qui classifie un système de réalité augmentée selon la technologie utilisée :

• technologie de visualisation (vision directe – port de lunettes ou indirecte sur écran) ou de rendu audio et haptique,

• 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.