Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

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Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Cette thèse s'inscrit dans le cadre d'un projet pluridisciplinaire, le projet DRAMA, qui consiste à générer des scènes virtuelles 3D à partir des descriptions contenues dans les textes théâtraux. L'un des objectifs de ce projet consiste à simplifier au maximum la tâche des utilisateurs finaux en leur offrant un outil simple, rapide, et efficace. Ainsi, la technique adoptée dans cette étude est axée sur la modélisation déclarative d'environnements virtuels qui s'appuie sur trois phases (description, génération et prise de connaissances). La phase de description permet au concepteur de décrire l'environnement à partir d'un ensemble de propriétés, interprétées en un ensemble de contraintes destinées à un système de génération qui produit un ou plusieurs environnements virtuels solutions.Dans le cadre de ce projet DRAMA, des nouvelles méthodes de balisage ont été proposées afin de détecter les éléments essentiels pour la création d'une pièce théâtrale, notamment les informations sur les placements d'objets. Par ailleurs, les utilisateurs peuvent, aussi, lancer des requêtes au niveau du texte à partir de ces balises. Les propriétés sur les placements seront traduites en contraintes spatiales grâce aux données initialement stockées dans une base de connaissance qui utilise le langage XML. Une technique adoptant la méthode des métaheuristiques est ensuite utilisée pour la résolution des contraintes de placements obtenues précédemment. La gestion des propriétés physiques des objets (collision, gravité, friction) a été aussi gérée à partir d'un moteur physique. À la fin, les scènes solutions finales seront proposées à l'utilisateur, en utilisant un moteur de rendu 3D. / This thesis is part of a multidisciplinary project, the DRAMA project, which attempts to generate 3D virtual scenes from the descriptions which are obtained from theatrical text. This project aims to simplify, as soon as possible, the tasks of the end-users by providing simple, fast, and effective tools. Thus, the technique used in this study is focused on the declarative modeling of virtual environments that is based on three phases (description, generation and management of knowledge). The description phase allows the designer to describe the environment from a set of properties, interpreted as a set of constraints for a generation system which produces one or several virtual environments solutions. This project, new tagging methods have been proposed to detect essential for the creation of scene, including information on the placement of objects. In addition, users can also run queries in the text from these tags. Placement properties are translated into spatial constraints with the data originally stored in a knowledge base that uses XML. A technique adopting the method of metaheuristics is then used for solving constraints. The object physical properties (collision, gravity, friction) were also managed from a physics engine. At the end, the finals scenes solutions were be proposed to the user, using a 3D rendering engine.

La thèse traite du problème de la reconnaissance des gestes avec des accents particuliers orientés vers la modélisation des trajectoires de mouvement ainsi que vers l’estimation de la variabilité présente dans l’exécution gestuelle. Les gestes sont acquis dans un scénario typique pour la vision par ordinateur qui approche les particularités des surfaces interactives. On propose un modèle flexible pour les commandes gestuelles à partir d’une représentation par courbes splines et des analogies avec des éléments de la théorie d’élasticité de la physique classique. On utilise les propriétés du modèle pour la reconnaissance des gestes dans un contexte d’apprentissage supervisé. Pour adresser le problème de la variation présente dans l’exécution des gestes, on propose un modèle qui mesure dans une manière quantitative et objective les tendances locales que les utilisateurs sont tentés d'introduire dans leurs exécutions. On utilise ce modèle pour proposer une solution à un problème reconnu comme difficile dans la communauté : la segmentation automatique des trajectoires continues de mouvement et l’identification invariante a l’échelle des commands gestuelles. On démontre aussi l’efficacité du modèle pour effectuer des analyses de type ergonomique pour les dictionnaires de gestes. / We address in this thesis the problem of gesture recognition with specific focus on providing a flexible model for movement trajectories as well as for estimating the variation in execution that is inherently present when performing gestures. Gestures are captured in a computer vision scenario which approaches somewhat the specifics of interactive surfaces. We propose a flexible model for gesture commands based on a spline representation which is enhanced with elastic properties in a direct analogy with the theory of elasticity from classical physics. The model is further used for achieving gesture recognition in the context of supervised learning. In order to address the problem of variability in execution, we propose a model that measures objectively and quantitatively the local tendencies that users introduce in their executions. We make use of this model in order to address a problem that is considered hard by the community: automatic segmentation of continuous motion trajectories and scale invariant identification of gesture commands. We equally show the usefulness of our model for performing ergonomic analysis on gesture dictionaries.

Le sentiment de présence, but ultime de la réalité virtuelle, peut être atteint en stimulant ces quatre "piliers" que sont l'immersion, l'interaction, le maintien de la boucle action-perception et les émotions. Notre objectif est de proposer des méthodes visant à améliorer ce sentiment en s'intéressant plus particulièrement à la perception visuelle. Dans cette optique, nous proposons tout d'abord une solution appliquant le rendu stéréoscopique sur carte graphique. Traditionnellement effectué en deux passes, ce rendu se fait maintenant en une passe, grâce aux shaders et au regroupement de certaines phases de calculs. Nous étendons ce processus de rendu aux tout récents écrans auto-stéréoscopiques nécessitant plus de deux vues, améliorant d'autant plus les temps de calcul. Pour assurer l'immersion et l'interaction, voire l'émotion, nous avons aussi cherché à diminuer la fatigue oculaire induite par les images stéréoscopiques, en ajoutant un flou de profondeur de champ. Ce flou, obtenu en temps réel grâce aux shaders, permet également d'inviter l'observateur à focaliser son attention sur des objets précis au lieu de laisser son regard errer. Enfin, un objectif pour obtenir le sentiment de présence est de faire croire à l'utilisateur qu'il existe dans la scène virtuelle. Notre contribution à ce but, est d'intégrer de manière naturelle une représentation virtuelle de l'utilisateur. Pour cela, nous créons par visual hulls un avatar à l'aide de caméras. Finalement, cet avatar est employé pour illustrer la présence de l'utilisateur au travers de surfaces réfléchissantes virtuelles ou de la projection de son ombre / The feeling of presence is the ultimate goal of a virtual reality system. It can be achieved by stimulating its four pillars that are immersion, interaction, consistency of the action-perception loop and emotions. Our objective is submit methods which could increase this feeling of presence. We will especially focus on visual perception. First, we present a solution applying the stereoscopic rendering on GPU. Using the latest shaders extensions, we join the traditional two passes to a single that reduce redundant computation. Our method can also be applied on recent autostereoscopic screens which need about ten different view points. The second contribution refers to eyestrain caused when a user watches stereoscopic images during a long time. We propose to use the graphic cards to render, in real time, a blur on problematic areas thus the user will focus on the others. We also use blur to point out some objects of the virtual scene that we considerate as important and avoid to let user's eye wander. Finally, we propose a method to increase the presence of the user into the virtual environment. An avatar, based on images taken from several cameras and visual hull method, is first build. In a second stage, the avatar is integrated into the virtual scene so it seems natural to the user. Thus we use reflective surfaces like mirrors or virtual lights interactions like shadows

Le voyage chez Gadda représente toujours une fuite tendancielle de (son) monde, de (son) temps, de (son) espace et de ce que Gadda ressent comme son propre destin. En même temps, il est aussi un pèlerinage " religieux " vers des terres inconnues, il est la vérification gnoséologique et le témoignage qui en découle de la réalité du monde et de sa constitution historique et matérielle. Une réalité faite non de rêves, mais de pierres et d'hommes. Le voyage écrit de Gadda oscille donc, avec des composants variables et souvent conflictuelles, entre le voyage non éthique, fin en soi et " rêveur " des symbolistes, et le voyage éthique finalisé à la connaissance et à la construction du monde. Aux voyages pour la plus part " rêveurs " et lyriques correspond une signification de fuite tendancielle du monde, alors qu'aux voyages pour la plus part éthiques correspond la signification d'un pèlerinage finalisé à certifier et à témoigner de la réalité de l'œuvre humaine dans son devenir historique. Il n'y a pas de textes où est présente seulement l'une de ces deux composantes sous sa forme pure, mais textes où, avec une intensité variable, une composante, un registre ou une tendance, l'emporte sur l'autre. Il faudra dire en conclusion que le voyage lyrique sera fonda-mentalement dominant dans tout Gadda, tandis que le voyage éthique, subordonné à celui-ci, sera toujours le résultat d'un refoulement conscient et artistique de la première pulsion : une pulsion de rêve, lyrique et non éthique. / The travel in Gadda's work is always a tendencial escape from (his) world, from (his) time, from (his) space and from what he feels as (his) fate. But, at the same time, the travel is also a “religious” pilgrimage in foreign lands, it is the epistemological assessment and the subsequent testimony of the reality of the world and his historical and material form. A reality made of stones and men, not of dreams. The travel Gadda described fluctuates between the unetic travel that belongs to Symbolists, ending in itself and dreaming, and the etic travel which has the aim to know and built the world. To travel mostly dreamy and lyrical corresponds a sense of escape from the world, and to travel mainly ethical corresponds the meaning of a pilgrimage designed to certify and witness the reality of human work in its historical development. In this thesis I don't describe texts in which there is only one of these two components in the pure form; on the contrary there are texts in which prevails with greater or lesser intensity one of the two components. In conclusion the lyric travel tends to be dominant in Gadda and the etic travel is subject to the lyric and it will be always the result of a conscious and artistic repression of primal instinct: the dreamy, lyrical and unetic instinct.

La question principale de cette thèse est la pertinence de l’utilisation d’humains virtuel pour l’enseignement de geste moteur. Une première étude explore la question de la faisabilité d’un apprentissage par l’imitation d’un humain virtuel. Pour ce faire, l’amélioration de performance de trois gestes de karaté par trois groupes s’entraînant dans différents environnements est évaluée. Une classe traditionnel de karaté, un enseignement par vidéo et un enseignement en réalitévirtuel sont comparé. Une seconde étude évalue l’influence d’une représentation de soi dans l’environnement virtuel sur la réalisation de la tâche d’apprentissage. Les participants à cette étude ont un retour visuel de leur action sous la forme d’un avatar cylindrique représenté dans un miroir de l’environnement virtuel. L’influence de cet avatar sur la tâche d’apprentissage est évalué de deux façon : 1) par l’évaluation externe de la performance 2) par le biais d’entretiens d’explicitation qui permettentd’obtenir le point de vue du participant. Ces deux études sont complétées par une troisième étude qui évalue un outil d’évaluation automatique de la performance. Cet outil est conçue dans le but d’éliminer les biais créés par un évaluateur humain. Un tel outil est nécessaire afin de pouvoir comparer les quatre environnements d’apprentissage présentés dans cette thèse ainsi que ceux qui seront créé dans le futur. En effet, seul un évaluateur automatique peut être parfaitement consistent sur toute la durée des études.En conclusion, ces études ont permit d’établir que l’apprentissage par l’imitation d’un humain virtuel est possible. En conséquence, l’utilisation d’humains virtuels pour l’enseignement de gestes moteurs est pertinente. Ces environnements peuvent être utiles à plusieurs fins. Ils peuvent servir d’environnements contrôles pour l’étude de l’apprentissage par imitation. Le protocole développé dans cette étude peut être utilisé dans une boucle itérative pour le développementde version subséquentes d’environnements virtuel ou d’accélérateurs d’entraînement virtuel. Ce protocole peut également être utilisé pour le développement de jeux vidéos actifs plus efficaces pour combattre la sédentarité et la crise mondiale d’obésité qui y est rattachée / The main question of that thesis is on the relevance of using virtual humans to teach complex motor skills. The first study explores the question of the feasibility of learning by imitation of a virtual human by comparing the improvement of the performance on three karate gestures for three groups, namely a traditional class, a video-based group and a virtual reality group. The second study investigates the influence on the learning task of having a self representation in the virtual environment. The participants have a feedback of their movements represented on a mirrored cylindrical gray avatar. The impact of that avatar on the learning task of the participants is assessed by two means. Performance evaluations are performed and give an external perspective on the learning. Evocation interview are also performed to get an insight of the learning task from the participants point of view. Finally, these two studies are completed by a third one investigating the possibility to have an automatic performance evaluator in order to reduce grading discrepancies generated by humans graders. Such a tool would be required to have an objective performance evaluation of all the participants in order to compare the four learning environments presented in that thesis and eventual further iteration of these environments. The conclusion our the studies presented in that thesis are that learning motor skills from the imitation of a virtual human is possible. Consequently, virtual learning environments for motorskills teaching are relevant. Furthermore, these environments can be used in various types of applications. They can be used as a study tool for standard and controlled investigation of teaching by demonstration. They can also be used in an engineering loop for the development of further learning environments and training accelerators. They also have a potential usage in the development of exergames in response to the international obesity crisis

Notre recherche s’inscrit dans le domaine du génie industriel et se positionne plus précisément dans le design. L’objet général de cette thèse est d’intégrer la Réalité Virtuelle immersive comme outil de représentation dans le processus de conception des produits nouveaux, afin d’améliorer la boîte à outils du designer, de le comparer et d’analyser son influence par apport aux outils de représentation Traditionnels (T) et Numériques (N), d’aide à la création et à la communication des idées utilisés en Design. Pour les outils T et N, nous analyserons plus particulièrement le dessin, la maquette physique et les logiciels de Conception Assisté par Ordinateur (CAO). Notre but est de proposer une méthode destinée à aider plus particulièrement deux acteurs de la conception (le designer et l’architecte) à mieux choisir leur outil de représentation durant le processus de design. Nous montrerons l’utilité d’intégrer la Réalité Virtuelle RV comme une nouvelle technologie à leur démarche de travail. Les expérimentations menées nous permettent ainsi de dégager les rapports de la RV dans le processus de design. Ainsi, de montrer : - une influence positive de la RV sur l’évaluation esthétique (selon la vision du designer) et technique (selon la vision des acteurs de la conception) du produit nouveau. - une meilleure compréhension de l’objet par les intervenants spécialistes (industriels, décideurs..) et les non-spécialistes (utilisateurs, consommateurs..). Notre recherche ouvre des perspectives pour élargir l’application de la RV dans d’autres projets et d’améliorer l’outil à travers de la naissance d’une série d’applications réservées au designer / Our research is in the field of industrial engineering and it is positioned specifically in the design. The general purpose of this thesis is to integrate the immersive Virtual Reality as a tool of representation in the process of new products design to enhance the toolkit of the designer, to compare and analyze its influence by providing the tools of traditional (T) and digital (N) and to support the creation and communication of ideas used in Design. For these tools of T and N, we will analyze in particular drawing, mock-up and software for computer aided design (CAD). Our goal is to propose a method to help especially the two actors of design (the designer and the architect) to choose the best tool for representation during the design process. We show the usefulness of integrating Virtual Reality VR technology as a new approach to their work. The experiments conducted allow us to identify the relationship of VR in the design process. Thus, to show: - A positive influence of VR on the aesthetic evaluation (according to the vision of the designer) and technology (according to the vision of those involved in design) of new product. - A better understanding of the subject specialists by stakeholders (industry, policy makers ...) and non-experts (users, consumers ...). Our research offers a potential to broaden the application of VR in other projects and improve the tool through the birth of a number of applications available to the designer