On Depth Usage for a Lightened Visual SLAM in Small Environments

AbstractHistorically popular, the well established monocular-SLAM is however subject to some limitations. The advent of cheap depth sensors allowed to circumvent some of these. Related methods frequently focus heavily on depth data. However these sensors have their own weaknesses. In some cases it is more appropriate to use both intensity and depth informations equally. We first conduct a few experiments in optimal conditions to determine how to use good quality information in our monocular based SLAM. From this we propose a lightweight SLAM designed for small constrained environments

Dynamic parameters optimization of a Gough-Stewart Platform mounted on a 2-DOF moving base

International audienceA common issue of the parallel robot is that has a large number of dynamicparameters, which requires a lot of processing time, whether in dynamic modeling,identification or control. The optimization and estimation of inertial parametersof a large DoF number of robotic system is crucial to tune the model-basedcontrol law in order to improve the robot accuracy. In this paper, we present an optimizednumber of dynamic parameters, called base inertial parameters. As a result,only 90 base inertial parameters affect the evr@ simulator instead of 210 standardone. Torque signals evaluation from experimental parallel platform and the developedanalytical form show the effectiveness of the obtained results

3D interaction assistance in virtual reality: A semantic reasoning engine for context-awareness: From interests and objectives detection to adaptations

International audienceThis work aims to provide 3D interaction assistance in virtual environments depending on context. We designed and implemented a generic decision engine that can connect to our existing virtual reality applications through a set of tools. It uses an ontology and Conceptual Graphs (CGs) to represent knowledge, and First Order Logic to conduct semantic reasoning. Context information are gathered by virtual sensors in the application and interpreted by the engine. Multimodal assistance is provided by virtual actuators. Our first test scenario is about assistance to selection of objects or navigation towards objects: the engine automatically detects user's interests and manages adaptations depending on user's hand gestures, interactions history and type of task

A Distributed Software Architecture for Collaborative Teleoperation based on a VR Platform and Web Application Interoperability

Augmented Reality and Virtual Reality can provide to a Human Operator (HO) a real help to complete complex tasks, such as robot teleoperation and cooperative teleassistance. Using appropriate augmentations, the HO can interact faster, safer and easier with the remote real world. In this paper, we present an extension of an existing distributed software and network architecture for collaborative teleoperation based on networked human-scaled mixed reality and mobile platform. The first teleoperation system was composed by a VR application and a Web application. However the 2 systems cannot be used together and it is impossible to control a distant robot simultaneously. Our goal is to update the teleoperation system to permit a heterogeneous collaborative teleoperation between the 2 platforms. An important feature of this interface is based on different Mobile platforms to control one or many robots

Assistance à l'interaction homme-molécule in virtuo (application au chromosome)

L'une des finalités de la Biologie Moléculaire est l'étude de l'architecture spatiale des molécules. Les expérimentations in silico permettant la modélisation 3D utilisent le plus souvent des approches automatiques. Or, ces approches présentent certains inconvénients: temps de traitement important, modélisation souvent partielle, modèle 3D généralement figé, etc.L'apport des connaissances des experts, de manière interactive, pendant le processus de modélisation automatique peut pallier certains défauts des méthodes calculatoires usuelles. Il s'agit de placer le biologiste au centre des essais virtuels plutôt qu'en observateur de résultats de simulations. C'est ce que nous appelons l'approche hybride, qui associe les avantages des expérimentations in silico (capacité de calcul) à ceux des Interactions Homme-Machine et de la Réalité Virtuelle: commande naturelle, immersion dans l'environnement virtuel (EV), multimodalité, etc. Le résultat de cette approche est la création d'analyses in virtuo, qui comportent trois phases fondamentales: la modélisation 3D, la visualisation et l'interaction 3D (I3D). Cependant, des domaines complexes tels que la Biologie sont régis par un ensemble de contraintes qui peuvent être locales (liées aux objets 3D ou aux tâches d'I3D) et globales (liées à l'espace des objets 3D ou au système d'I3D). Par conséquent, l'intervention des experts ne peut pas être réalisée efficacement par des techniques d'I3D classiques, indépendantes de la complexité et des contraintes du domaine. Plus généralement, nous sommes confrontés au problème innovant de l I3D sous contraintes qui intègre les règles de comportement imposées par l'EV. Pour y répondre, nous formalisons un modèle d'assistance qui associe les contraintes, les tâches d'interaction et des outils d'assistance que sont les guides virtuels. Nous avons appliqué ces deux concepts, d'approche hybride et d'assistance à l'I3D sous contraintes, au problème de la modélisation 3D du chromosome. Les contraintes identifiées sont ici architecturales (données physico-chimiques) et fonctionnelles (modèles biologiques). Ces contraintes issues des lois de la Biologie imposent l'ordonnancement spatial du chromosome. Le système d'interaction Hommme-Molécule in virtuo proposé peut être considéré plus crédible puisqu'il respecte les contraintes environnementales, tant au niveau de la structure 3D qu'au niveau de l'I3D.One of the aims of Molecular Biology (MB) is the study of the molecules' 3D structure. In silico experiments (ie. computing simulations) for 3D modeling usually use automatic approaches. However, these approaches have limits: important computing time, local modeling, 3D model generally fixed, etc. The contribution of expert knowledge, interactively during the automatic modeling process, can overcome some limits of the usual computational methods. It involves placing the biologist in the center of virtual experiments, rather than an observer of automatic simulation results. This is what we call hybrid approach, that combines the advantages of in silico experiments and those of Human-Computer Interaction (HCI) and Virtual Reality (VR): natural interaction, immersion in the virtual environment (VE), multimodality, etc. The result of this approach is the creation of in virtuo experiments which has three components: the 3D modeling, the visualization and the 3D interaction (3DI). However, complex domains such as MB are governed by several constraints that may be local (linked to 3D objects or 3DI techniques) or global (linked to virtual environment or to the 3DI system). Therefore, experts intervention can not be efficiently realized by conventional 3DI techniques, without taking into account the domain complexity (ie. constraints). More generally, we are confronted to the problem of constrained 3DI which includes behavior rules imposed by the VE.The solution we propose is an assistance model that associates constraints, interaction task and assistance tools. The assistance tools are Virtual Fixtures. We applied these two concepts, hybrid approach and assistance model, to the chromosome 3D modeling. The identified constraints are architectural (ie. physico-chemical data) and functional (ie. biological models). These biological constraints dictate the chromosome spatial organization. The in virtuo Human-Molecule interaction system can be considered more credible because it respects the environment constraints, both in the 3D structure and at the level of 3DI.EVRY-Bib. électronique (912289901) / SudocSudocFranceF

Interaction en réalité mixte appliquée à l'archéologie sous-marine

L intérêt porté par l archéologie à la réalité virtuelle est croissant. La réalité virtuelle est devenue un outil nécessaire pour l exploration et l étude des sites archéologiques, et plus particulièrement, les sites archéologiques sous-marins qui se révèlent parfois difficile d accès. Les études actuelles proposent des solutions en réalité virtuelle ou en réalité augmentée sous forme d environnements virtuels avec une interaction virtuelle et/ou augmentée mais aucune étude n a vraiment essayé de comparer ces deux aspects de l interaction. Nous présentons dans ce mémoire trois environnements en réalité virtuelle et un environnement en réalité augmentée où nous proposons des nouvelles méthodes d interaction. Ainsi, nous évaluons leurs fonctionnalités d un point de vue archéologique, nous étudions l influence du niveau d immersion sur les performances de l interaction et nous réalisons une comparaison entre l interaction en réalité virtuelle et en réalité augmentée.The interest in archeology virtual reality is growing. Virtual reality has become a necessary tool for exploration and study of archaeological sites, and more specifically, the underwater archaeological sites that sometimes prove difficult to access. Current studies suggest solutions in virtual reality or augmented reality in the form of virtual environments with virtual interaction and/or augmented interaction but no studies have really tried to compare these two aspects of interaction. We present in this thesis three environments in virtual reality and an environment in augmented reality when we propose new methods of interaction. Thus, we evaluate their archaeological functionality, we study the influence of level of immersion on performance of the interaction and we make a comparison between interaction in virtual reality and interaction in augmented reality.EVRY-Bib. électronique (912289901) / SudocSudocFranceF

Interaction 3D collaborative en réalité virtuelle

Les Environnements Virtuels Collaboratifs (EVCs) sont des environnements virtuels peuplés où les utilisateurs interagissent entre eux pour réaliser des actions communes (déplacement en groupe, sélection et manipulation d objets en commun, communication, etc.). Dans les EVCs, la complexité se situe au niveau de l interaction d un groupe d utilisateurs avec les objets. En effet, il y a plusieurs contraintes à respecter notamment celles liées à la coordination des actions des différents utilisateurs et la conscience de présence d un utilisateur par rapport aux objets de l environnement et par rapport aux autres utilisateurs. Notre travail de recherche s inscrit dans le cadre de l interaction 3D et de la collaboration en Réalité Virtuelle. Il développe la notion d assistance à l interaction 3D collaborative et à son évaluation. Pour l assistance à l interaction 3D collaborative, une approche basée sur un Workflow intégrant l anticipation et la gestion des interactions du groupe est proposée. Pour l assistance à l évaluation des techniques d interaction 3D, une approche basée sur les méthodes empiriques d évaluation intégrant les outils statistiques de recherche d informations est proposée. L objectif de cette thèse est de modéliser, concevoir, implémenter et évaluer un système d assistance à l interaction 3D collaborative.Collaborative Virtual Environments (CVE) are virtual environments populated where users interact to perform common actions (moving in groups, and selection manipulating objects, communication, etc..). In CVE, the complexity is focused to the interaction of a group of users with objects. Indeed, there are several constraints to take into account as coordination of users action and the sensé of the presence between users and objects and between users. Our research is part of 3D interaction and Collaboration in Virtual Reality. We developed the concept of Assistance to Collaborative 3D interaction and evaluation. ToAssist Collaborative 3D interaction, an approach based on a Workflow integrating the anticipation and management of interactions group is proposed. For the assistance of the evaluation, an approach based on empirical methods is proposed which used data mining Tools. The objective of this thesis is to model, design, implement and evaluate a system to support interaction 3D Collaborative.EVRY-Bib. électronique (912289901) / SudocSudocFranceF

Une assistance à l'interaction 3D en réalité virutuelle par un raisonnement sémantique et une conscience du contexte

Les tâches dans les environnements virtuels immersifs sont associées à des techniques et à des dispositifs d interaction 3D (e.g. la sélection d objets 3D à l aide de la main virtuelle via un flystick). Alors que les environnements et les tâches deviennent de plus en plus complexes, les techniques ne peuvent plus être les mêmes pour chaque application, voire pour les différentes situations au sein d une application. Une solution est d adapter l interaction en fonction des besoins de la situation pour améliorer l utilisabilité. Ces adaptations peuvent être effectuées manuellement par le concepteur ou l utilisateur, ou automatiquement par le système créant ainsi une interaction adaptative. La formalisation d une telle assistance automatique nécessite la gestion d informations pertinentes au vu de la situation. L ensemble de ces informations fait émerger le contexte de l interaction. L assistance adaptative obtenue en raisonnant à partir de ces informations est ainsi consciente du contexte. De nombreuses possibilités existent pour l obtenir. Notre objectif est une gestion du contexte qui préserve ses degrés élevés d expressivité et d évolutivité tout en étant facile à intégrer. Nous proposons une modélisation de ce problème par des graphes conceptuels basés sur une ontologie et gérés par un moteur externe en logique du premier ordre. Le moteur est générique et utilise une base de connaissance contenant des faits et des règles, qui peuvent être changés dynamiquement. Nous avons intégré une notion de confiance, afin d établir l adéquation d une situation à la base de connaissances. La confiance des réactions est comparée à leur impact afin de ne garder que les pertinentes tout en évitant de saturer l utilisateur. Les applications utilisent des outils qui peuvent être contrôlés par le moteur. Des capteurs permettent d extraire des informations sémantiques pour le contexte. Des effecteurs permettent d agir sur l application et d obtenir des adaptations. Un jeu d outils et une base de connaissance pour l interaction 3D ont été créés. De nombreuses étapes sont introduites dans la base de connaissance pour de bonnes combinaisons et une réflexion indépendante d outils spécifiques. Nos premières applications illustrent la compréhension de la situation, dont les intérêts et difficultés de l utilisateur, et le déclenchement d assistances adaptées. Une étude hors ligne montre ensuite l accès et l évolution des étapes du moteur selon la situation. Le raisonnement sémantique générique obtenu est alors expressif, compréhensif, extensif et modifiable dynamiquement. Pour l interaction 3D, il permet une assistance universelle automatique, ponctuelle ou manuelle à l utilisateur et des analyses hors-lignes d activités ou de conceptions pour le concepteur.Tasks in immersive virtual environments are associated with 3D interaction techniques and devices (e.g. the selection of 3D objects with the virtual hand and a flystick). As environments and tasks become more and more complex, techniques can not remain the same for each application, even for every situations of a single application. A solution is to adapt the interaction depending on the situation in order to increase usability. These adaptations can be done manually by the designer or the user, or automatically by the system thus creating an adaptative interaction. Formalisation of such assistance needs the management of pertinent information regarding the situation. Those items of information make the context emerge from the interaction. The adaptative assistance obtained by reasoning on this information is then context-aware. Numerous possibilities can be used to build one. Our objective is a context management that preserves its high degrees of expressiveness and evolutivity while being easy to plug in. We have built a model for this issue using conceptual graphs based on an ontology and managed externally with a first order logic engine. The engine is generic and uses a knowledge base with facts and rules which can be dynamically changed. We have added a confidence notion, in order to establish a situation similarity to the knowledge base. Reactions confidences are compared to their impacts so as to keep only the pertinent ones while avoiding user overload. Applications have tools that can be controlled by the engine. Sensors are used to extract semantic information for the context. Effectors are used to act upon the application and to have adaptations. A tools set and a knowledge base have been created for 3D interaction. Numerous steps have been added in the knowledge base to obtain good combinations and a reasoning independent from specific tools. Our first applications shows the situation understanding, including user interests and difficulties, and the triggering of pertinent assistances. An off-line study illustrates the access and evolution of the internal engine steps. The built generic semantic reasoning is expressive, understandable, extensive and modifiable dynamically. For 3D interaction, it allows universal assistances for the user that can be automatic, punctual or manual and off-line activities or conceptions analysis fort he designers.EVRY-Bib. électronique (912289901) / SudocSudocFranceF

A machine-machine collaboration formalism based on web services for groupware tailorability

International audienceIn this paper, we propose a machine-machine collaboration formalism to support groupware tailorability. Our work is based on the 3C functional model by Ellis that decomposes collaboration between users into communication, coordination and cooperation phases. Through our research, we realized that Web services are powerful distributed components offering the desired tools in order to adapt a groupware system to the real needs of users. Therefore, we use this technology to define a collaboration protocol between machines over the network for implementing tailorability in CSCW systems. A groupware architecture is presented based on the proposed formalism. We argue that a protocol between machines over the internet should be defined in order to exchange common services in real time collaboration