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Réalité augmentée

Par un système de réalité augmentée on entend un système (au sens informatique) qui rend possible de superposer l'image d'un modèle virtuel 3D ou 2D sur une image de la réalité et ceci en temps réel.

Le concept de réalité augmentée vise donc à accroître notre perception du monde (Le mot monde peut désigner :) réel, en y ajoutant des éléments fictifs, non visibles a priori. La réalité augmentée (La notion de réalité augmentée désigne les systèmes (au sens informatique) qui rendent possible la superposition d'un modèle virtuel 3D ou 2D à...) désigne donc les différentes méthodes qui permettent d'incruster de façon réaliste des objets virtuels dans une séquence d'images. Ses applications sont multiples et touchent de plus en plus de domaines : jeux vidéo (La vidéo regroupe l'ensemble des techniques, technologie, permettant l'enregistrement ainsi que la restitution d'images animées, accompagnées ou non...) et "edutainment", cinéma (On nomme cinéma une projection visuelle en mouvement, le plus souvent sonorisée. Le terme désigne indifféremment aujourd'hui une salle de projection ou l'art en lui-même.) et télévision (La télévision est la transmission, par câble ou par ondes radioélectriques, d'images ou de scènes animées et généralement sonorisées qui sont reproduites sur un poste...) (post-production, studios virtuels, retransmissions sportives,...), industries (conception, design (Le design (la stylique en français) est un domaine visant à la création d'objets, d'environnements ou d'œuvres graphiques, à la fois fonctionnels, esthétiques et conformes aux...), maintenance, assemblage, pilotage, robotique et télérobotique, implantation (Le mot implantation peut avoir plusieurs significations :), étude d'impact,...), médical, etc.

Principes

Agrémenter d'objets fictifs une séquence vidéo (La vidéo regroupe l'ensemble des techniques, technologie, permettant l'enregistrement ainsi que la restitution d'images animées, accompagnées ou non de son, sur un support adapté à l'électronique et non de type...) issue d'un plan fixe ne pose guère de problèmes. Les applications visées demandant souvent énormément de réalisme, il est indispensable que l'ajout d'objets dans une scène ne perturbe pas la cohérence du contenu filmé. Le fait de déplacer la caméra (Le terme caméra est issu du latin : chambre, pour chambre photographique. Il désigne un appareil de prise de vues animées, pour le cinéma, la télévision ou la vidéo.) implique cependant un mouvement dans l'image de la scène filmée. Pour assurer la cohérence entre les deux flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données, énergie, matière, ...) évoluant dans un sens...) réels et virtuels, un lien rigide doit être maintenu entre les deux mondes. Afin de donner l'illusion que ces objets fictifs appartiennent au même monde, il est nécessaire de bien les placer, bien les orienter et de respecter des facteurs d'échelle par rapport aux objets réellement filmés. Bien placer les objets virtuels par rapport aux objets de la scène nécessite de connaître la position de la caméra par rapport à la scène.

Le problème de la localisation de la caméra est donc important et peut être résolu par diverses approches. On peut utiliser un système de capteurs (Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable, exemple : une tension électrique, une hauteur de mercure, une intensité, la déviation d'une...), comme des capteurs magnétiques qui mesurent la distorsion du champ magnétique (En physique, le champ magnétique (ou induction magnétique, ou densité de flux magnétique) est une grandeur caractérisée par la donnée d'une...) pour calculer leur position, des capteurs optiques, des encodeurs sur les moteurs (Un moteur est un dispositif transformant une énergie non-mécanique (éolienne, chimique, électrique, thermique par exemple) en une énergie mécanique ou travail.[réf. nécessaire]) du pied des caméras ou encore, évidemment, le flux vidéo.

Dans le cas l'utilisation de capteurs externes au système de prise de vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.), les information de prise de vue (angle, position, focale) sont récupérées à l'aide de capteurs et l'incrustation est directement reproduite à la bonne échelle sur l'image à augmenter.

Cependant, si l'on considère uniquement les informations acquise par la caméra, le problème de réalité augmentée se ramène à un problème de vision par ordinateur (Un ordinateur est une machine dotée d'une unité de traitement lui permettant d'exécuter des programmes enregistrés. C'est un ensemble de circuits électroniques permettant de...). Dans certains contextes applicatifs comme le cinéma, l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un tout », comme...) de la séquence vidéo est disponible avant le traitement. Dans cette optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.) de post-production, des traitements lourds en terme de temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) de calcul sont envisageables. Des techniques permettant à la fois la reconstruction 3D d'un certain nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de points de la scène et la localisation 3D de la caméra sont mises en oeuvre par des techniques d'autocalibration ou d'ajustement de faisceaux. Des logiciels commerciaux reposant sur ce principe sont d'ores (ORES, l'Opérateur des Réseaux Gaz & Électricité est le l'opérateur des réseaux de distribution d'électricité et de gaz pour les 8 gestionnaires du secteurs mixte...) et déjà disponibles (on peut citer Boujou de la société 2d3 -- issue de l'université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux...) d'Oxford -- et MatchMover de la société Realviz -- issue du projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une...) Robotvis de l'INRIA Sophia Antipolis --). Ces méthodes sont cependant très dépendantes de la qualité de la mise en correspondance (La correspondance est un échange de courrier généralement prolongé sur une longue période. Le terme désigne des échanges de courrier personnels plutôt qu'administratifs.) des primitives 2D (bruit d'extraction, distribution spatiale, nombre d'erreurs d'appariement,...) et l'utilisateur est parfois mis à contribution.

Dans le cadre d'applications interactives (audiovisuel dans les ``conditions du direct, industrie, jeux vidéo interactifs, médical, militaire) le recours à des techniques d'autocalibration n'est pas possible. Des techniques permettant la localisation de la caméra à partir de l'image courante (et éventuellement des précédentes) sont nécessaires. Si un modèle de la scène (ou d'une partie de celle-ci) est disponible, le calcul de points de vue est évidemment une solution idéale à ce problème. Dans le cas où la structure 3D de la scène est (partiellement) inconnue d'autres approches reposant, par exemple, sur le calcul du déplacement ( En géométrie, un déplacement est une similitude qui conserve les distances et les angles orientés. En psychanalyse, le déplacement est mécanisme de défense déplaçant la valeur, et finalement le sens En architecture navale, le déplacement...) de la caméra sont envisageables. Les avantages de ces approches interactives sont multiples :

  • Elles permettent une intégration réelle-virtuelle en temps réel (ie, à la cadence vidéo) car les calculs sous-jacents sont relativement peux coûteux
  • Il n'est pas non plus nécessaire de faire un étalonnage "lourd" du système comme c'est le cas si on utilise d'autres types de capteurs, ni de disposer a priori de la séquence complète.
  • Elle peut fonctionner sur des plates-formes PC standards ce qui implique un coût relativement faible.

Dans tous les cas, une fois la caméra localisée par rapport à la scène, ces informations servent (Servent est la contraction du mot serveur et client.) à adapter le modèle informatique (L´informatique - contraction d´information et automatique - est le domaine d'activité scientifique, technique et industriel en rapport avec le traitement...) de la scène, de manière à être capable de calculer les caractéristiques des objets virtuels que l'on veut y insérer. Ces objets virtuels subissent alors des transformations géométriques qui permettront de les "plaquer" dans l'image source, de manière à les y intégrer de la manière la plus naturelle possible.

Application

Publicité (Bien que le terme (Werbung en allemand, Publicity et Advertising en anglais) désignât d'abord le mot qui aux yeux d'Habermas qualifie la Modernité et la Démocratie —( Publicité, sauvegarde du peuple est-il écrit au fronton de l'Hôtel...)

La réalité augmentée sert par exemple à insérer des encarts publicitaires dans des images vidéos tournées sur des terrains de sport : les logos des entreprises partenaires d'un événements peuvent ainsi être toujours visibles quel que soit l'angle (En géométrie, la notion générale d'angle se décline en plusieurs concepts apparentés.) de vue choisi par le réalisateur, il est de plus possible d'afficher différents messages sur un même emplacement.

Source: Wikipédia publiée sous licence CC-BY-SA 3.0.

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