Dissertations / Theses: 'Analyse du mouvement – Capture de mouvements'

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Knossow, David. "Analyse et capture multicaméras du mouvement humain." Grenoble INPG, 2007. http://www.theses.fr/2007INPG0039.

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Abstract:

Au cours de cette thèse, nous avons abordé la problématique du suivi du mouvement humain. Nous proposons d'utiliser plusieurs caméras vidéos, permettant de s'affranchir de contraintes sur l'environnement de capture ainsi que de la pose de marqueurs sur l'acteur, au contraire des systèmes courament utilisés. Cela complexifie la recherche d'une information pertinente dans les images mais aussi la corrélation de cette information entre les différentes images ainsi que l'interprétation de cette information en terme de mouvements articulaires du corps humain. Nous nous intéressons à une approche utilisant les contours occultants du corps et étudions le lien entre le mouvement articulaire du corps et le mouvement apparent des contours dans les images. La minimisation de l'erreur entre les contours extraits des images et la projection du modèle nous permet d'estimer le mouvement de l'acteur. Nous montrons que l'utilisation d'images video permet entre autres de produire des informations complémentaires telles que les contacts entre les parties du corps de l'acteur. Ces informations sont importantes pour la ré-utilisation des mouvements en animation 3D
My Ph. D manuscript deals with the problem of markerless human motion capture. We propose an approach that relies on the use of multiple cameras and that avoids most of the constraints on the environment and the use of markers to perform the motion capture, as it is generally the case for industrial systems. The absence of markers makes harder the problem of extracting relevant information from images but also to correlate this information between. Moreover, interpreting this extracted information in terms of joint parameters motion is not an easy task. We propose an approach that relies on occluding contours of the human body. We studied the link between motion parameters and the apparent motion of the edges in images. Minimizing the error between the extracted edges and the projection of the 3D model onto the images allows to estimate the motion parameters of the actor. Among the opened issues, we show that using video based motion capture allows to provide additional hints such as contacts between body parts or between the actor and its environment. This information is particularly relevant for improving character animation

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Hachem, Sarah. "Analyse du mouvement humain à l'aide d'un système de capture de mouvement." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2015. http://hdl.handle.net/11143/7616.

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Abstract:

Les récentes recherches en robotique ont étendu l’utilisation des robots au-delà des environnements industriels traditionnels. Les robots humanoïdes sont bien adaptés pour effectuer des tâches accomplies par l’homme, en raison de leurs formes et leurs capacités de mouvements «humaines». En général, les robots humanoïdes ont un torse, une tête, deux bras et deux jambes. Ils ont été développés pour effectuer des tâches humaines telles que l’assistance personnelle, où ils devraient être en mesure d’aider les personnes âgées ou malades, ou effectuer des missions dangereuses, etc. C’est pourquoi les chercheurs ont besoin d’extraire des connaissances sur le mouvement humain grâce à l’observation continue du comportement humain. Ceci aidera les robots à être capables d’effectuer et d’accomplir des tâches en interagissant avec un humain. Le mouvement humain peut être analysé grâce à des systèmes de capture de mouvement, par exemple le système Vicon. L’objectif principal du projet de recherche est de développer des algorithmes afin qu’un robot soit capable d’interagir avec un partenaire humain en temps réel. Dans le présent travail, nous proposons et validons un algorithme probabiliste complet pour la prédiction du mouvement humain, nous montrerons que le modèle d’inférence peut anticiper vigoureusement les actions de l’être humain. Notre approche est basée sur un algorithme intégrant les paramètres des GMMs (Gaussian Mixture Models) dans un filtre de Kalman.

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Courtemanche, Simon. "Analyse et simulation des mouvements optimaux en escalade." Thesis, Grenoble, 2014. http://www.theses.fr/2014GRENM082/document.

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Abstract:

À quel point les mouvements humains sont-ils optimaux ? Cette thèse aborde cette question en se concentrant particulièrement sur les mouvements en escalade, étudiés ici sous trois aspects complémentaires que sont la collecte expérimentale de séquences de grimpe, l'analyse biomécanique de ces données, et la synthèse de gestes par optimisation temporelle. La marche fut l'objet de nombreux travaux, avec de bons résultats notamment en animation [Mordatch 2013]. Nous nous intéressons ici spécialement au problème original des mouvements d'escalade, dont la diversité et leur caractère multicontact présentent une complexité intéressante pour l'évaluation des caractéristiques du mouvement humain. L'hétérogénéité du répertoire gestuel rencontrée en escalade s'explique par plusieurs facteurs que sont l'évolution sur des parois de formes variées, la multiplicité des niveaux d'expertise des pratiquants, et des disciplines différentes au sein même de l'activité, à savoir le bloc, la difficulté, ou encore l'escalade de vitesse. Notre démarche d'exploration de ce sport se décompose en trois étapes : la collecte de données par une capture de mouvements multicaméra avec marqueurs, couplée à un ensemble de capteurs de force montés sur un mur de bloc en laboratoire ; une analyse du geste par dynamique inverse, prenant exclusivement des données cinématiques pour entrées, basée sur une minimisation des couples internes pour résoudre l'ambiguïté du multicontact, intrinsèque à l'activité d'escalade, validée par comparaison avec les mesures capteurs ; et enfin, l'utilisation d'un critère d'efficacité énergétique pour synthétiser la meilleure temporisation associée à une séquence de déplacements donnés. Les enregistrements expérimentaux se sont fait à l'université McGill qui dispose d'un mur instrumenté de 6 capteurs de forces, et d'un dispositif de capture de mouvements 24 caméras, nous ayant permis de collecter des données sur une population de 9 sujets. L'analyse de ces données constitue la deuxième partie de cette thèse. Le défi abordé est de retrouver les forces externes et les efforts internes à partir uniquement des déplacements du grimpeur. Nous supposons pour cela une répartition optimale des efforts internes. Après analyse, cette répartition s'avère être plutôt uniforme que proportionnelle aux capacités musculaires des différentes articulations du corps. Finalement, dans une troisième et dernière partie, nous nous intéressons à la temporisation des gestes en escalade, en prenant en entrée la trajectoire du grimpeur, éventuellement issue de cinématique inverse pour s'affranchir de la nécessité d'une capture par marqueurs et caméras infra-rouges. En sortie, une temporisation idéale pour cette trajectoire est trouvée. Cette temporisation s'avère réaliste, mais manque d'une modélisation des instants d'hésitation et de prise de décision, ainsi que d'un modèle d'établissements de contact, phénomène présentant un délai temporel non pris en compte pour l'instant
How optimal are human movements ? This thesis tackles this issue by focusing especially on climbing movements, studied here under three complementary aspects which are the experimental gathering of climbing sequences, the biomechanical analysis of these data, and the synthesis of gestures by timing optimization. Walking has been largely studied, with good results in animation [Mordatch 2013]. We are interested here especially in the original question of climbing motions, whose diversity and multicontact aspect present an interesting complexity for the evaluation of the human motion characteristics. The heterogeneity of climbing gestures can be linked to several factors which are the variety of wall shapes, the multiplicity of climber skill levels, and different climbing categories, namely bouldering, route climbing or speed climbing. Our exploratory approach of this sport consists in three steps: the data collection by multicamera marker-based motion capture, combined with a set of force sensors mounted on an in-laboratory bouldering wall; a gesture analysis by inverse dynamics, taking only kinematic data as inputs, based on the minimization of internal torques to resolve the multicontact ambiguity, intrinsic to the climbing activity, validated by comparison with sensor measurements; and finally, the use of the energy efficiency criterion for synthesizing the best timing associated with a given sequence of movements. Experimental recordings were made at McGill University which has a climbing wall instrumented of 6 force sensors, and a motion capture device of 24 cameras, which allowed us to collect data on a population of nine subjects. The analysis of these data is the second part of this thesis. The addressed challenge is to find the external forces and internal torques from the climber's movements only. To this end we assume an optimal distribution of internal torques. After analysis, the distribution turns out to be rather uniform than proportional to the muscle capacity associated to each body joint. Finally, in a third and last part, we focus on the timing of climbing gestures, taking as input the path of the climber, possibly after inverse kinematics in order to overcome the need for a capture with markers and infrared cameras. As output, an optimal timing for this path is found. This timing is realistic, but lacks of a modelization for hesitation and decision making instants, as well as a model for the contact establishment, with the associated temporal delay currently not taken into account

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Marcellin, Félix. "Analyse de la précision d’un nouveau système de capture du mouvement optique : cas du Mokam." Thesis, Compiègne, 2021. https://bibliotheque.utc.fr/Default/doc/SYRACUSE/2021COMP2626.

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Abstract:

De nombreux systèmes de capture du mouvement voient le jour chaque année. Pourtant bien que ces systèmes entrent dans la famille des outils métrologiques, les informations sur la précision de mesures sont hétérogènes et leur champ d’application est à la discrétion de l’utilisateur. Dans ce contexte, la question de recherche que je me suis posée est : comment comparer les précisions des systèmes d’analyse du mouvement de technologie différente et comment définir une application compatible ? Dans cette thèse, je me suis intéressé aux systèmes d’analyse du mouvement optique avec marqueurs. Les deux systèmes de capture du mouvement que j’ai utilisés sont le système Mokam (Kinestesia, Verton, France) et le système Vicon (Oxford Metrics, Oxford, United Kingdom). Ce dernier est considéré comme référence. Pour obtenir les informations de précision d’un système, j’ai proposé un protocole expérimental permettant d’évaluer la précision en statique et lors de la réalisation de mouvement. Puis j’ai identifié des applications pour le contrôle postural ou l’analyse quantifiée de la locomotion réalisable par un système en fonction de ses capacités de précision. Ce travail de recherche a permis, dans un premier temps d’évaluer la précision spatiale de localisation tridimensionnelle de ces deux systèmes transposables à tous les systèmes de capture du mouvement avec marqueur. Dans un deuxième temps, il a été montré que la précision de mesure est un point crucial pour déterminer l’application d’usage de ces systèmes. En d’autres termes, tout système de capture du mouvement ne peut être dédié à toute application
Many motion capture systems emerge each year. However, although these systems are part of the family of metrology tools, the information on measurement accuracy is heterogeneous and their scope is at the discretion of the user. In this context, the research question I asked myself was : how to compare the accuracy of motion capture systems of different technologies and how to define a compatible application ? In this thesis, I was interested in optical motion analysis systems with markers. The two motion capture systems I used are the Mokam system (Kinestesia ,Verton, France) and the Vicon system (Oxford Metrics, United Kingdom). The latter is considered as the reference. In order to obtain the precision information of a system, I proposed an experimental protocol to evaluate the precision in statics and during the realisation of movement. Then I identified applications for postural control or quantified analysis of the locomotion achievable by a system according to its precision capabilities. This research work aloud, in a first step, to evaluate the spatial precision of three-dimensional localisation of these two systems transposable to all marker-based motion capture systems. Secondly, it was shown that measurement accuracy is a crucial point in determining the application of these systems. In other words, not every motion capture system can be dedicated to every application

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Chaumeil, Anaïs. "Evaluation et développement de méthodes d'analyse du mouvement sans marqueurs à partir de vidéos." Electronic Thesis or Diss., Lyon 1, 2024. http://www.theses.fr/2024LYO10209.

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Abstract:

L’analyse du mouvement sans marqueurs à partir de vidéos a bénéficié, au cours des dernières années, du développement des méthodes automatiques d’estimation de points, basées sur l’apprentissage profond. Pour l’analyse du mouvement en biomécanique, ces méthodes présentent de multiples avantages, comme la non-instrumentation du participant ou encore la possibilité de réaliser l’analyse du mouvement en dehors du laboratoire. L’objectif de cette thèse est alors de contribuer à l’évaluation et au développement de méthodes d’analyse du mouvement sans marqueurs à partir de vidéos pour différentes applications en biomécanique. Tout d’abord, une méthode existante d’analyse du mouvement sans marqueurs à partir de vidéos est évaluée pour des mouvements et des paramètres cinétiques, qui sont peu étudiés dans la littérature. Ensuite, la caractérisation des points d’intérêt 2D estimés par les méthodes automatiques d’estimation de points est réalisée, et l’influence de ces caractéristiques sur la reconstruction en 3D des points est étudiée. Enfin, une méthode utilisant l’entièreté des cartes de confiance obtenues en sortie des méthodes automatiques d’estimation de points et permettant de calculer la cinématique 3D est proposée et évaluée
Video-based markerless motion capture has benefitted, in the last few years, from the development of automatic point estimation methods, which are based on deep learning techniques. For motion analysis in biomechanics, these methods have numerous advantages, such as the possibility to analyse the movement without participant-worn equipment or outside of the laboratory. The goal of this thesis is thus to contribute to the evaluation and development of video-based markerless motion capture methods for applications in biomechanics. First, an existing video-based markerless motion capture method is evaluated for movements and kinematic parameters, rarely studied in the literature. Then, 2D keypoints estimated by automatic point estimation methods are characterized, and the influence of these characteristics on 3D point reconstruction is studied. Finally, a method using whole confidence heatmaps – which are obtained using automatic point estimation methods – to compute 3D kinematics is proposed and evaluated

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Devos, Pierre. "Contribution biomécanique à l'analyse cinématique in vivo des mouvements de la main humaine." Thesis, Compiègne, 2017. http://www.theses.fr/2017COMP2359/document.

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Abstract:

La main est l’organe de préhension chez l’homme qui lui permet de manipuler des objets de tailles et de formes diverses et variées. Elle lui permet également d’effectuer des tâches, parfois d’une grande complexité, avec force ou avec une grande finesse. Il s’agit d’un outil d’une importance cruciale au quotidien, tant sur le plan domestique que sur le plan professionnel, et la perte de fonctionnalité de la main peut rapidement devenir un handicap pour certaines personnes. Bien qu’il existe encore peu d’études sur la capture et l’analyse des mouvements de la main dans la littérature scientifique, de nombreux domaines comme la médecine, l’ergonomie, le sport, la robotique, la réalité virtuelle ou les jeux vidéo s’y intéressent de plus en plus, afin de permettre aux personnes d’exploiter au mieux les fonctionnalités de la main tout en la préservant, ou de créer des interfaces homme-machine afin que celui-ci puisse interagir avec des robots ou en environnement virtuel. L’objectif de cette thèse a été de développer une méthode d’analyse cinématique in vivo et personnalisée afin de contribuer à une meilleure compréhension des mouvements de la main de l’homme. Une première partie du travail consiste à mettre en place un protocole de capture du mouvement de la main sur des sujets masculins et féminins de différentes tranches d’âges, allant de 20 à 50 ans. Les captures de mouvement ont été effectuées à l’aide d’un système optoélectronique et de 56 marqueurs passifs collés sur la peau de la main du sujet. Deux types de mouvements ont été capturés : les mouvements fonctionnels en flexion-extension et en abduction-adduction de la main, et les mouvements de prise d’objets cylindriques et sphériques. Les captures de mouvement sont ensuite labellisées afin d’identifier les différents marqueurs et de pouvoir en extraire les trajectoires. La deuxième partie du travail consiste à développer une méthode d’analyse cinématique des mouvements externes de la main à partir des trajectoires des marqueurs et de la valider à l’aide d’un modèle in silico. En plus d’estimer les paramètres cinématiques avec précision dans le cas où les trajectoires des marqueurs sont parfaites, l’évaluation des méthodes fonctionnelles montre que les mouvements de la main sont assimilables à des mouvements plans, circulaires ou sphériques en fonction de l’articulation étudiée. La construction des repères fonctionnels à partir des paramètres cinématiques pour chaque segment de la main permet ensuite de décrire les mouvements de rotation des articulations à l’aide des angles de Cardan. Les courbes des angles de Cardan obtenues à partir des trajectoires des marqueurs du modèle in silico permettent de valider la méthode de décomposition développée pour l’ensemble des articulations, à l’exception des articulations trapézo-métacarpienne (TMC) et métacarpo-phalangienne (MCP1) du pouce qui sont plus difficiles à analyser. La dernière partie de ce travail de thèse consiste à analyser les mouvements fonctionnels et les mouvements de prise d’objets à partir des captures expérimentales. Les courbes des angles de Cardan obtenues à partir des mouvements fonctionnels correspondent globalement à celles obtenues dans la littérature, sauf dans le cas de l’articulation TMC. De plus, ces courbes montrent que les rotations articulaires ne s’effectuent pas uniquement autour d’un axe, mais autour d’un axe de rotation dominant et d’un ou deux axes de rotation secondaires. Toutefois, les courbes des angles de Cardan des rotations autour des axes secondaires ne correspondent pas toujours à celles présentées dans la littérature. Bien que peu de mouvements de prise d’objets aient pu être analysés, certaines corrélations intéressantes ont pu être trouvées entre les postures de la main et la géométrie des objets manipulés, notamment au niveau des articulations MCP et IPD
The human hand is a prehensile organ which allows people to handle objects with various sizes and shapes. It is wonderful tool that can be used to perform different simple or complex tasks with strength or great dexterity. It is also a crucial tool in the daily life, both at home and in the workspace, and loss of hand functionality may quickly become disabling for some people. There are few studies in the literature. However, motion capture and kinematic analysis of the hand is becoming more and more of an interest in different areas such as medicine, ergonomics, sport, robotics, virtual reality and video games. Results from these studies have improved knowledge about skills of the hand and how to preserve them. The studies have also improved interactions between people and computers in order to command robots or to progress in virtual reality. The aim of the thesis was to develop methods for an in vivo and subject-specific kinematic analysis in order to contribute to the improvement of knowledge about the human hand motion. A first part of this thesis was to develop a protocol for the motion capture of the hand for male and female subjects aged from 20 to 50 years old. The motion capture was performed using an optoelectronic system with passive markers glued on the skin of the hand. Two sorts of movements were captured. Firstly, functional movements like flexion-extension and abduction-adduction. Secondly, prehensile movements of cylindrical and spherical objects. Then, markers on the motion captures were identified in order to extract their trajectories. The second part of this thesis consisted in the development of a method for the kinematic analysis of external hand movements from the marker trajectories. Validation of this method was achieved using a model of the hand developed in silico. Since no noise was added to the marker trajectories in the silico model; kinematic parameters were estimated with precision. Moreover, assessment of the functional methods showed that the hand motions can be approximated by a plane, a circular arc or a spherical cap depending on the joint studied. After constructing the functional coordinate systems for each segment of the hand using the joint kinematic parameters, it was possible to decompose any joint rotation into three Cardan angles. This decomposition method was validated using the marker trajectories of the hand model, except for the trapeziometacarpal (TMC) and the metacarpophalangeal (MCP1) joints of the thumb which are more difficult to study. The last part of this thesis consisted in the analysis of the functional and the prehensile movements from the motion captures. The curves of the Cardan angles obtained from the functional movements are similar to those presented in the literature for all of the joints, except for the TMC joint. It was also noticed that the joint rotations do not occur around only one axis, but around one dominant axis and one or two secondary axes. However, some differences between the curves of the Cardan angles around the secondary axes obtained in this thesis and those presented in the literature were noticed for some joints. Despite only few prehensile grasps were analyzed, some interesting correlations were also found between the hand shape and the objects grasped, more particularly at the metacarpophalangeal (MCP) and the distal interphalangeal (DIP) joints

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Zong, Cong. "Système embarqué de capture et analyse du mouvement humain durant la marche." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00839442.

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Abstract:

Ces travaux de thèse sont consacrés à la définition et la mise en œuvre de systèmes multi-capteurs et d'algorithmes, embarqués sur un déambulateur et dédiés à la capture et l'estimation de la posture et du mouvement de son utilisateur durant la locomotion. Plusieurs expérimentations ont été menées afin d'évaluer quantitativement la qualité de la posture reconstruite obtenue. Un détecteur d'anomalies durant la marche a de plus été proposé afin d'évaluer le système, en termes d'application. Dans ce mémoire, les paramètres du mouvement humain relatifs à la marche (pas, posture, équilibre) généralement utilisés pour l'analyse de la marche, sont d'abord introduits. Pour l'observation de tels paramètres, les médecins utilisent différents dispositifs. La plupart sont encombrants, ce qui limite leur usage au milieu hospitalier. Les systèmes multi-capteurs embarqués sur un déambulateur proposés permettraient d'obtenir des données quotidiennement, sur des distances de locomotion et des durées plus importantes. Deux architectures ont été développées successivement : la première est composée d'une caméra 3D et de deux capteurs infrarouges ; la seconde est composée de deux capteurs Kinect. Ces architectures sont utilisées pour estimer la posture du sujet et son activité locomotrice par recalage sur un modèle physique de mannequin virtuel 3D. La précision de la posture obtenue est améliorée en intégrant un module de prédiction du mouvement: il utilise une estimation de certains paramètres discrets de la marche (durée et longueur des pas) et un modèle de la marche assistée. Enfin, le développement d'un algorithme de détection de ruptures du rythme locomoteur nous permet de valider l'ensemble de l'approche par rapport à l'application finale : l'assistance au diagnostic. A partir d'un ensemble de mesures de distance, correspondant au rapport de vraisemblance généralisé calculé sur les positions relatives de chaque articulation et la vitesse du déambulateur déterminée par un odomètre, un modèle multi-dimensionnel d'une marche régulière est ensuite appris via un séparateur à vaste marge à une classe. Cet algorithme a été évalué sur la base d'un protocole de changement de rythme de marche. Dans l'avenir, ce système pourra être intégré au robot d'assistance à la déambulation conçu dans le cadre du projet ANR MIRAS (Multimodal Interactive Robot of Assistance in Strolling)

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Salmeron-Quiroz, Bernardino Benito. "Fusion de données multicapteurs pour la capture de mouvement." Phd thesis, Grenoble 1, 2007. http://www.theses.fr/2007GRE10062.

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Abstract:

Cette thèse est située dans le contexte des applications de la capture de mouvement humain dont le but est d'inférer la position du corps humain. Les systèmes de capture de mouvement sont des outils "software" et hardware " qui permettent le traitement en temps réel ou en temps différé de données permettant de retrouver le mouvement (position, orientation) d'un objet ou d'un humain dans l'espace. Différents systèmes de capture de mouvement existent sur le marché. Ils diffèrent essentiellement par leur technologie mais nécessitent une adaptation de l'environnement et parfois l'équipement de la personne. Dans cette thèse, on présente un nouveau système de capture de mouvement permettant d'obtenir l'orientation 3D ainsi que l'accélération linéaire d'un mobile à partir des mesures fournies par une minicentrale, développée au sein du CEA-LETI. Cette minicentrale utilise une configuration minimale, à savoir un triaxe magnétomètre et un triaxe accéléromètre. Dans ce travail, on propose différents algorithmes d'estimation de l'attitude et des accélérations recherchées. La rotation est modélisée à l'aide d'un quaternion unitaire. Dans un premier temps, on a considéré le cas d'une seule centrale d'attitude. On s'est intéressé au problème à 6DDL, dont le but est d'estimer l'orientation d'un corps rigide et ses trois accélérations linéaires à partir des mesures fournies par la minicentrale et d'un algorithme d'optimisation. Dans un second temps, on s'est intéressé au cas de la capture de mouvement de chaînes articulées (bras et jambe). A partir d'hypothèses ad-hoc sur les accélérations au niveau des liaisons pivot, on reconstruit le mouvement de la chaîne articulé (orientation) du segment ainsi que l'accélération en des points particuliers du segment. Ces différentes approches ont été validées avec des données simulés et réelles
This thesis deals with motion capture (MoCap) which goal is to acquire the attitude of human's body. In our case, the arm and the leg are considered. The MoCap trackers are made of "software" and "hardware" parts which allow acquisition of the movement of an object or a human in space in real or differed time. Many MoCaps systems still exist, but they require an adaptation of the environment. In this thesis, a low cost, low weight attitude central unit (UCN namely a triaxes magnetometer and a triaxes accelerometer), is used. This attitude central unit has been developed within the CEA-LETI. In this work, we propose different algorithms to estimate the attitude and the linear accelerations of a rigid body. For the rotation parametrization, the unit quaternion is used. Firstly, the estimation of the attitude and the accelerations (6DDL case) from the measurements provided by ACU is done via an optimization technique. The motion capture of articulated chains (arm and leg) is also studied with ad-hoc assumptions on the accelerations in the pivot connections, the orientation of the segments as well as the accelerations in particular points of the segments can be estimated. The different approaches proposed in this work have been evaluated with simulated data and real data

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Salmeron-Quiroz, Bernardino Benito. "Fusion de données multicapteurs pour la capture de mouvement." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00148577.

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Abstract:

Cette thèse est située dans le contexte des applications de la capture de mouvement humain dont le but est d'inférer la position du corps humain. Les systèmes de capture de mouvement sont des outils "software" et hardware " qui permettent le traitement en temps réel ou en temps différé de données permettant de retrouver le mouvement (position, orientation) d'un objet ou d'un humain dans l'espace. Différents systèmes de capture de mouvement existent sur le marché. Ils diffèrent essentiellement par leur technologie mais nécessitent une adaptation de l'environnement et parfois l'équipement de la personne. Dans cette thèse, on présente un nouveau système de capture de mouvement permettant d'obtenir l'orientation 3D ainsi que l'accélération linéaire d'un mobile à partir des mesures fournies par une minicentrale, développée au sein du CEA-LETI. Cette minicentrale utilise une configuration minimale, à savoir un triaxe magnétomètre et un triaxe accéléromètre. Dans ce travail, on propose différents algorithmes d'estimation de l'attitude et des accélérations recherchées. La rotation est modélisée à l'aide d'un quaternion unitaire. Dans un premier temps, on a considéré le cas d'une seule centrale d'attitude. On s'est intéressé au problème à 6DDL, dont le but est d'estimer l'orientation d'un corps rigide et ses trois accélérations linéaires à partir des mesures fournies par la minicentrale et d'un algorithme d'optimisation. Dans un second temps, on s'est intéressé au cas de la capture de mouvement de chaînes articulées (bras et jambe). A partir d'hypothèses ad-hoc sur les accélérations au niveau des liaisons pivot, on reconstruit le mouvement de la chaîne articulé (orientation) du segment ainsi que l'accélération en des points particuliers du segment. Ces différentes approches ont été validées avec des données simulés et réelles.

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Datas, Adrien. "Analyse et simulation de mouvements d'atteinte contraints en position et orientation pour un humanoïde de synthèse." Thesis, Toulouse, INPT, 2013. http://www.theses.fr/2013INPT0005/document.

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Abstract:

La simulation du geste humain est une thématique de recherche importante et trouve notamment une application dans l'analyse ergonomique pour l'aide à la conception de postes de travail. Le sujet de cette thèse concerne la génération automatique de tâches d'atteinte dans le plan horizontal pour un humanoïde. Ces dernières, à partir d'un objectif exprimé dans l'espace de la tâche, requièrent une coordination de l'ensemble des liaisons. L'une des principales difficultés rencontrées lors de la simulation de gestes réalistes est liée à la redondance naturelle de l'humain. Notre démarche est focalisée principalement sur deux aspects : - le mouvement de la main dans l'espace opérationnel (trajectoire spatiale et profil temporel), - la coordination des différentes sous-chaînes cinématiques. Afin de caractériser le mouvement humain, nous avons mené une campagne de capture de mouvements pour des gestes d'atteinte contraignant la position et l'orientation de la main dans le plan horizontal. Ces acquisitions nous ont permis de connaître l'évolution spatiale et temporelle de la main dans l'espace de la tâche, en translation et en rotation. Ces données acquises couplées à une méthode de rejeu ont également permis d'analyser les relations intrinsèques qui lient l'espace de la tâche à l'espace articulaire du mannequin. Le schéma de génération automatique de mouvements réalistes est basé sur une pile de tâche avec une approche cinématique. L'hypothèse retenue pour simuler le geste est de suivre le chemin le plus court dans l'espace de la tâche tout en bornant le coût dans l'espace articulaire. Un ensemble de paramètres permet de régler le schéma. Il en résulte une cartographie de réglages qui permet de simuler une classe de mouvements réalistes. Enfin, ce schéma de génération automatique de mouvements réalistes est validé par une comparaison quantitative et qualitative entre la simulation et le geste humain
The simulation of human movement is an active theme of research, particularly in ergonomic analysis to aid in the design of workstations. The aim of this thesis concerns the automatic generation of reaching tasks in the horizontal plane for a virtual humanoid. An objective expressed in the task space, requires coordination of all joints of the mannequin. The main difficulties encountered in the simulation of realistic movements is related to the natural redundancy of the human. Our approach is focused mainly on two aspects: - Motion of the hand's operator in the task space (spatial and temporal aspect), - Coordination of all kinematic chains. To characterize human movement, we conducted a set of motion capture with position and orientation constraints of the hand in the horizontal plane. These acquisitions allowed to know the spatial and temporal evolution of the hand in the task space, for translation and rotation aspects. These acquired data were coupled with a playback method to analyze the intrinsic relations that link the task space to joint space of the model. The automatic generation scheme of realistic motion is based on a stack of task with a kinematic approach. The assumption used to simulate the action is to follow the shortest path in the task space while limiting the cost in the joint space. The scheme is characterized by a set of parameters. A global map of parameter adjustment enables the simulation of a class of realistic movements. Finally, this scheme is validated quantitatively and qualitatively with comparison between the simulation and the human gesture

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Sarhan, François-Régis. "Quantification des mouvements de la mimique faciale par motion capture sur une population de volontaires sains." Thesis, Compiègne, 2017. http://www.theses.fr/2017COMP2370/document.

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Abstract:

La prise en charge des déficits moteurs de la mimique faciale est complexe et nécessite un suivi sur le long terme. Il existe de nombreuses techniques d’évaluation de la mimique faciale déficitaire avec des degrés variables de sensibilité. Cependant, la plupart de ces techniques sont manuelles et qualitatives (testing musculaire et scores cliniques). Elles conduisent donc à des mesures subjectives et peu reproductibles dans le temps. Ces techniques d’évaluation reposent en outre sur l’appréciation de l’évaluateur qui est une source importante de biais. Ainsi, l’apport d’un outil de mesure objectif pour quantifier un déficit et optimiser le suivi et la prise en charge médicale, chirurgicale et rééducative des patients apparait comme nécessaire. L’objectif de ce travail de thèse était donc de développer un outil quantitatif permettant d’évaluer les troubles de la mimique faciale. Dans cette perspective, nous avons mis en place un protocole d’analyse du mouvement par motion capture et avons réalisé des mesures sur une population de référence. Une étude descriptive utilisant un système de capture de mouvement en 3 dimensions a été réalisée sur des volontaires sains (n = 30) âgés de 20 à 30 ans. Le système de capture du mouvement était constitué de 17 caméras optoélectroniques T160 et de 2 caméras vidéo Bonita (Vicon™). Les mouvements étudiés étaient : la fermeture « simple » (non forcée) des paupières, la fermeture forcée des paupières, la protrusion labiale sur le son « o » [o], la protrusion labiale sur le son « pou » [pμ], et un sourire volontaire découvrant les dents. Lors de ces mouvements, nous avons enregistré et analysé le déplacement de 111 marqueurs réfléchissants de 1.5mm placés sur la face des sujets. Pour les cinq mouvements réalisés, nous avons obtenu des données quantitatives. Celles-ci nous ont permis d’identifier les zones d’action pour chacun des mouvements, de mesurer l’amplitude des déplacements et d’obtenir des données comparables dans le temps. Par ailleurs, le protocole mis en place a été évalué et sa réalisation est compatible avec une application clinique. L’analyse de la cinématique de la face est donc une technique appropriée à la clinique qui pourrait faciliter le diagnostic, le suivi et la rééducation des patients. Ce travail a permis de définir des mesures de référence qui constitueront la base d’un outil diagnostic, qu’il convient désormais de mettre en œuvre sur des patients
The care of facial paralysis is often complex and therefore requires monitoring over the long term. There are many clinical severity scores with varying levels of sensitivity to assess the deficit of facial movement, but most of them are qualitative. The number of assessment methods is an obstacle to monitor patients and treatment evaluation. We need an objective measurement tool to provide reliable measures of resting asymmetry, symmetry of voluntary movement and synkinesis. The aim of this study is to determine if the 3D motion capture of the face is compatible with these clinical criteria. A descriptive study using a 3-dimensional (3D) motion capture system were performed on healthy volunteers (n=30) age from 20 to 30 years. The motion capture system consists of 17 optoelectronic cameras at a frequency of 100Hz. We captured the movements of the face on healthy volunteers. We obtained absolute values: 3D coordinates and relative displacements. These data were free of manual measurements, and the use of 3D motion capture does not impede the facial movement. The average time of capture was less than 10 minutes. The measurements are painless for subjects. Data are collected in a computer and can be easily exported. These results show the feasibility of 3D motion capture of facial movement. The protocol used here could be standardized to be routinely relevant. lt was used in an experimental study to follow up recovery of a facial transplantation. This technique could help to overcome the uncertainty caused by subjective assessment and optimize therapeutic choices

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Couland, Quentin. "Contribution à l'apprentissage humain de gestes à l'aide de techniques de clustering pour l’analyse de mouvements capturés." Thesis, Le Mans, 2020. http://www.theses.fr/2020LEMA1011.

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Abstract:

Cette thèse s'inscrit à la croisée des domaines des Environnements Informatiques pour l'Apprentissage Humain (EIAH) et de l'apprentissage du mouvement. Les EIAH utilisant le geste sont nombreux, et présents dans des domaines variés. Les EIAHs de la littérature sont le plus souvent conçus de façon ad-hoc ou se concentrent sur une tâche particulière dans un domaine d’apprentissage donné. Leur réutilisation dans d'autres situations d’apprentissage est souvent impossible ou nécessiterait un travail de réingénierie conséquent. Le développement d'EIAH support à l’enseignement de gestes, extensibles au-delà de la tâche pour laquelle elles ont été conçues et ayant un coût minimal en termes de réingénierie, représente un défi qui pose plusieurs verrous techniques et questions scientifiques. Afin de répondre à ces questions, le système Motion Learning Analytics (MLA) a été développé. Ce système permet la captation, le filtrage, le traitement et l'analyse automatique et semi-supervisée du mouvement d'un apprenant. Ce système a été testé, sur des gestes de lancers, au travers de trois expérimentations, permettant d’évaluer quatre facettes du système proposé et fondé sur des propriétés cinématiques et géométriques du mouvement: (i) la possibilité d'obtenir une séparation des gestes en différents groupes correspondant à plusieurs stratégies de lancers, (ii) la possibilité d'obtenir une séparation en fonction de la réussite ou non de ces gestes, (iii) l’intégration des besoins d’observation de l’enseignant, en tant que critères de séparation des gestes et d’évaluation de la progression de l’apprenant et enfin, (iv) une analyse de la capacité du système à fournir une aide à la décision pertinente pour un expert, dans l'objectif d'améliorer le geste de l'apprenant
This PhD thesis lies at the crossroads of the Technology Enhanced Learning (TEL) and human motion learning fields. A lot of TEL systems for motion learning already exist, and they are used in numerous application domains. While efficient in the task they were designed for, they are usually ad-hoc by design, focusing on a specific task and learning context. Reusing such systems in other learning contexts is impossible or requires a heavy re-engineering process. The design of TEL systems for motion learning, expandable beyond the task they were created for and needing a minimal amount of re-engineering, represents a challenge from which arise several technical issues and scientific questions. To tackle these challenges, the Motion Learning Analytics (MLA) system was developed. This system was tested on throwing motions through three different experimentations, designed to test four aspects of the system : (i) the possibility to achieve a good separation of the motions into multiple groups orresponding to different throwing strategies, (ii), the possibility to achieve a good separation corresponding to the degree of success of these motions, (iii), the integration of the expert's observations needs as criteria for the separation and evaluation of the learner's progression and (iv), an analysis on the ability of the system to provide an efficient and relevant assistance to the expert in order to improve the learner's gesture

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Kribeche, Ali. "Détection et analyse des signaux ultrasonores d'un dispositif Doppler multi-capteurs pour le suivi de l'activité foetale." Tours, 2005. http://www.theses.fr/2005TOUR3303.

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Abstract:

Ce travail consiste à traiter les signaux fournis par 12 capteurs ultrasonores placés sur le ventre maternel et reliés à un appareillage Doppler à émission pulsée multivoies. Chaque capteur détecte les signaux Doppler produits par les structures fœtales en mouvement à 5 profondeurs successives dans l'utérus maternel. L'objectif principal du projet est d'extraire des paramètres reflétant l'activité fœtale (rythmes cardiaque et pseudo respiratoire, mouvements des membres et du tronc, réponse à des stimuli,. . . ) pour la surveillance et le suivi des grossesses. Le travail réalisé a comporté dans un premier temps une participation à la mise au point définitive de l'appareillage et de la méthode de recueil de données. Les enregistrements effectués ont permis de montrer la qualité des signaux Doppler d'activité fœtale fournis par le système Actifoetus, et de valider l'utilisation de la Transformée de Fourier Rapide (FFT) et de la Fonction d'Autocorrélation (ACF) pour détecter l'activité cardiaque et les mouvements du fœtus
This study consists in processing the signals provided by 12 ultrasonic sensors placed on the maternal belly and connected to a multichannel pulsed Doppler unit. Each sensor detects the Doppler signals produced by moving fetal structures from 5 successive depths in the maternal uterus. This study consists in processing the signals provided by 12 ultrasonic sensors placed on the maternal belly and connected to a multichannel pulsed Doppler unit. Each sensor detects the Doppler signals produced by moving fetal structures from 5 successive depths in the maternal uterus. The principal objective of the project was to extract the parameters reflecting the fetal activity (fetal heart rate and pseudo respiratory, movements of the members and the trunk, response to stimuli. . . ) for the monitoring and the follow-up of the pregnancies. The largest part of work was then devoted to the development and to the validation of the signal processing strategies of the recorded data. These recordings allowed us to demonstrate the quality of the Doppler signals of fetal activity provided by the Actifoetus system, and to validate the use of the Fast Fourier Transform (FFT) and of the Autocorrelation Function (ACF) to detect the cardiac activity and the movements of the fetus

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Ropars, Mickaël. "Contribution clinique et biomécanique au diagnostic d’hyperlaxité de l’épaule." Thesis, Rennes 2, 2014. http://www.theses.fr/2014REN20010.

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Abstract:

Le but de cette thèse a été de redéfinir le diagnostic d’hyperlaxité de l’épaule. Ce travail s’appui sur plusieurs études cliniques, chirurgicales et d’analyse du mouvement. Pour mener ce travail, nous avons tout d’abord défini l’hyperlaxité telle qu’elle est actuellement décrite dans la littérature, ainsi que ses liens avec l’instabilité de l’épaule et son traitement. Ce premier chapitre décrit également les moyens techniques d’analyse du mouvement qui seront utilisés dans cette thèse. Ensuite, plusieurs études ont été proposées. L’étude 2 est une étude chirurgicale, qui a cherché à corréler la laxité capsulaire étudiée en per opératoire et l’hyperlaxité clinique. L’étude 3 a ensuite rechercher les moyens de rendre plus reproductible la mesure de la rotation externe dans le cadre de l’hyperlaxité. Les études 4 et 5 sont des études utilisant l’analyse du mouvement. La première a cherché à fiabiliser la mesure clinique des amplitudes articulaires de l’épaule en tentant d’analyser les facteurs d’erreur de mesure. La deuxième étude a ensuite eut pour but de définir le volume articulaire global du complexe articulaire de l’épaule et de préciser la relation de ce volume avec les différents degrés de liberté de l’épaule. Une dernière étude (Etude 6) a enfin permis de corréler le volume articulaire de l’épaule et les signes cliniques d’hyperlaxité. Enfin, le chapitre « conclusions générales et perspectives » rassemble les éléments de conclusion de ces différents travaux et a pour ambition de redéfinir le diagnostic d’hyperlaxité de l’épaule. Ce chapitre ouvre plusieurs perspectives. La première est de proposer des modifications de l’examen clinique de l’épaule et notamment pour le diagnostic d’hyperlaxité. La seconde est d’utiliser la description volumétrique de l’épaule dans d’autres situations physiologiques ou pathologiques. Enfin, nous rapportons les résultats préliminaires d’une étude anatomique visant à identifier la place respective de chaque articulation dans cette définition volumétrique des amplitudes articulaires de l’épaule
The aim of this study was to give a new definition to shoulder hyperlaxity. This work was conduced with clinical, surgical andmotion capture experimentations. We first gave a definition of hyperlaxity, as described actually in the literature, and its link with shoulder instability and treatment. Chapter 1 described also motion capture technics used along this work. Then, several studies were proposed. Study n°2 was a surgical one, and tempted to correlate peroperative capsular laxity and hyperlaxity. Therafter, study n°3 looked for an optimized way to examine external rotation of the shoulder. Studies N° 4 and 5 used motion capture analysis to assess clinical shoulder examination patterns and global reachable shoulder space volume. This volume was finally correlated to shoulder sign of hyperlaxity in study n°6. The last chapter, « general conclusions and perspectives » gather together conclusions of each study and redefine hyperlaxity. Finally, we report our prospect, giving first results of an anatomical study exploring the volumetric definition of shoulder range of motion described previously

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Pham, Tu-Hoa. "Contact force sensing from motion tracking." Thesis, Montpellier, 2016. http://www.theses.fr/2016MONTT287/document.

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Abstract:

Le sens du toucher joue un rôle fondamental dans la façon dont nous percevons notre environnement, nous déplaçons, et interagissons délibérément avec d'autres objets ou êtres vivants. Ainsi, les forces de contact informent à la fois sur l'action réalisée et sa motivation. Néanmoins, l'utilisation de capteurs de force traditionnels est coûteuse, lourde, et intrusive. Dans cette thèse, nous examinons la perception haptique par la capture de mouvement. Ce problème est difficile du fait qu'un mouvement donné peut généralement être causé par une infinité de distributions de forces possibles, en multi-contact. Dans ce type de situations, l'optimisation sous contraintes physiques seule ne permet que de calculer des distributions de forces plausibles, plutôt que fidèles à celles appliquées en réalité. D'un autre côté, les méthodes d'apprentissage de type `boîte noire' pour la modélisation de structures cinématiquement et dynamiquement complexes sont sujettes à des limitations en termes de capacité de généralisation. Nous proposons une formulation du problème de la distribution de forces exploitant ces deux approches ensemble plutôt que séparément. Nous capturons ainsi la variabilité dans la façon dont on contrôle instinctivement les forces de contact tout en nous assurant de leur compatibilité avec le mouvement observé. Nous présentons notre approche à la fois pour la manipulation et les interactions corps complet avec l'environnement. Nous validons systématiquement nos résultats avec des mesures de référence et fournissons des données exhausives pour encourager et évaluer les travaux futurs sur ce nouveau sujet
The human sense of touch is of fundamental importance in the way we perceive our environment, move ourselves, and purposefully interact with other objects or beings. Thus, contact forces are informative on both the realized task and the underlying intent. However, monitoring them with force transducers is a costly, cumbersome and intrusive process. In this thesis, we investigate the capture of haptic information from motion tracking. This is a challenging problem, as a given motion can generally be caused by an infinity of possible force distributions in multi-contact. In such scenarios, physics-based optimization alone may only capture force distributions that are physically compatible with a given motion, rather than those really applied. In contrast, machine learning techniques for the black-box modelling of kinematically and dynamically complex structures are often prone to generalization issues. We propose a formulation of the force distribution problem utilizing both approaches jointly rather than separately. We thus capture the variability in the way humans instinctively regulate contact forces while also ensuring their compatibility with the observed motion. We present our approach on both manipulation and whole-body interaction with the environment. We consistently back our findings with ground-truth measurements and provide extensive datasets to encourage and serve as benchmarks for future research on this new topic

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Dagnes, Nicole. "3D human face analysis for recognition applications and motion capture." Thesis, Compiègne, 2020. http://www.theses.fr/2020COMP2542.

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Abstract:

Cette thèse se propose comme une étude géométrique de la surface faciale en 3D, dont le but est de fournir un ensemble d'entités, issues du contexte de la géométrie différentielle, à utiliser comme descripteurs faciaux dans les applications d'analyse du visage, comme la reconnaissance faciale et la reconnaissance des expressions faciales. En effet, bien que chaque visage soit unique, tous les visages sont similaires et leurs caractéristiques morphologiques sont les mêmes pour tous les individus. Par conséquent, il est primordial pour l'analyse des visages d'extraire les caractéristiques faciales les plus appropriées. Tous les traits du visage, proposés dans cette étude, sont basés uniquement sur les propriétés géométriques de la surface faciale. En effet, l'objectif final de cette recherche est de démontrer que la géométrie différentielle est un outil complet pour l'analyse des visages et que les caractéristiques géométriques conviennent pour décrire et comparer des visages et, en général, pour extraire des informations pertinentes pour l'analyse faciale dans les différents domaines d'application. Enfin, ce travail se concentre aussi sur l'analyse des troubles musculo-squelettiques en proposant une quantification objective des mouvements du visage pour aider la chirurgie maxillo-faciale et la rééducation des mouvements du visage. Ce travail de recherche explore le système de capture du mouvement 3D, en adoptant la plateforme Technologie, Sport et Santé, située au Centre d'Innovation de l'Université de Technologie de Compiègne, au sein du Laboratoire de Biomécanique et Bioingénierie (BMBI)
This thesis is intended as a geometrical study of the three-dimensional facial surface, whose aim is to provide an application framework of entities coming from Differential Geometry context to use as facial descriptors in face analysis applications, like FR and FER fields. Indeed, although every visage is unique, all faces are similar and their morphological features are the same for all mankind. Hence, it is primary for face analysis to extract suitable features. All the facial features, proposed in this study, are based only on the geometrical properties of the facial surface. Then, these geometrical descriptors and the related entities proposed have been applied in the description of facial surface in pattern recognition contexts. Indeed, the final goal of this research is to prove that Differential Geometry is a comprehensive tool oriented to face analysis and geometrical features are suitable to describe and compare faces and, generally, to extract relevant information for human face analysis in different practical application fields. Finally, since in the last decades face analysis has gained great attention also for clinical application, this work focuses on musculoskeletal disorders analysis by proposing an objective quantification of facial movements for helping maxillofacial surgery and facial motion rehabilitation. At this time, different methods are employed for evaluating facial muscles function. This research work investigates the 3D motion capture system, adopting the Technology, Sport and Health platform, located in the Innovation Centre of the University of Technology of Compiègne, in the Biomechanics and Bioengineering Laboratory (BMBI)

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Fernandez-Abrevaya, Victoria. "Apprentissage à grande échelle de modèles de formes et de mouvements pour le visage 3D." Electronic Thesis or Diss., Université Grenoble Alpes, 2020. https://theses.hal.science/tel-03151303.

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Abstract:

Les modèles du visage 3D fondés sur des données sont une direction prometteuse pour capturer les subtilités complexes du visage humain, et une composante centrale de nombreuses applications grâce à leur capacité à simplifier des tâches complexes. La plupart des approches basées sur les données à ce jour ont été construites à partir d’un nombre limité d’échantillons ou par une augmentation par données synthétiques, principalement en raison de la difficulté à obtenir des scans 3D à grande échelle. Pourtant, il existe une quantité substantielle d’informations qui peuvent être recueillies lorsque l’on considère les sources publiquement accessibles qui ont été capturées au cours de la dernière décennie, dont la combinaison peut potentiellement apporter des modèles plus puissants.Cette thèse propose de nouvelles méthodes pour construire des modèles de la géométrie du visage 3D fondés sur des données, et examine si des performances améliorées peuvent être obtenues en apprenant à partir d’ensembles de données vastes et variés. Afin d’utiliser efficacement un grand nombre d’échantillons d’apprentissage, nous développons de nouvelles techniques d’apprentissage profond conçues pour gérer efficacement les données faciales tri-dimensionnelles. Nous nous concentrons sur plusieurs aspects qui influencent la géométrie du visage : ses composantes de forme, y compris les détails, ses composants de mouvement telles que l’expression, et l’interaction entre ces deux sous-espaces.Nous développons notamment deux approches pour construire des modèles génératifs qui découplent l’espace latent en fonction des sources naturelles de variation, e.g.identité et expression. La première approche considère une nouvelle architecture d’auto-encodeur profond qui permet d’apprendre un modèle multilinéaire sans nécessiter l’assemblage des données comme un tenseur complet. Nous proposons ensuite un nouveau modèle non linéaire basé sur l’apprentissage antagoniste qui davantage améliore la capacité de découplage. Ceci est rendu possible par une nouvelle architecture 3D-2D qui combine un générateur 3D avec un discriminateur 2D, où les deux domaines sont connectés par une couche de projection géométrique.En tant que besoin préalable à la construction de modèles basés sur les données, nous abordons également le problème de mise en correspondance d’un grand nombre de scans 3D de visages en mouvement. Nous proposons une approche qui peut gérer automatiquement une variété de séquences avec des hypothèses minimales sur les données d’entrée. Ceci est réalisé par l’utilisation d’un modèle spatio-temporel ainsi qu’une initialisation basée sur la régression, et nous montrons que nous pouvons obtenir des correspondances précises d’une manière efficace et évolutive.Finalement, nous abordons le problème de la récupération des normales de surface à partir d’images naturelles, dans le but d’enrichir les reconstructions 3D grossières existantes. Nous proposons une méthode qui peut exploiter toutes les images disponibles ainsi que les données normales, qu’elles soient couplées ou non, grâce à une nouvelle architecture d’apprentissage cross-modale. Notre approche repose sur un nouveau module qui permet de transférer les détails locaux de l’image vers la surface de sortie sans nuire aux performances lors de l’auto-encodage des modalités, en obtenant des résultats de pointe pour la tâche
Data-driven models of the 3D face are a promising direction for capturing the subtle complexities of the human face, and a central component to numerous applications thanks to their ability to simplify complex tasks. Most data-driven approaches to date were built from either a relatively limited number of samples or by synthetic data augmentation, mainly because of the difficulty in obtaining large-scale and accurate 3D scans of the face. Yet, there is a substantial amount of information that can be gathered when considering publicly available sources that have been captured over the last decade, whose combination can potentially bring forward more powerful models.This thesis proposes novel methods for building data-driven models of the 3D face geometry, and investigates whether improved performances can be obtained by learning from large and varied datasets of 3D facial scans. In order to make efficient use of a large number of training samples we develop novel deep learning techniques designed to effectively handle three-dimensional face data. We focus on several aspects that influence the geometry of the face: its shape components including fine details, its motion components such as expression, and the interaction between these two subspaces.We develop in particular two approaches for building generative models that decouple the latent space according to natural sources of variation, e.g.identity and expression. The first approach considers a novel deep autoencoder architecture that allows to learn a multilinear model without requiring the training data to be assembled as a complete tensor. We next propose a novel non-linear model based on adversarial training that further improves the decoupling capacity. This is enabled by a new 3D-2D architecture combining a 3D generator with a 2D discriminator, where both domains are bridged by a geometry mapping layer.As a necessary prerequisite for building data-driven models, we also address the problem of registering a large number of 3D facial scans in motion. We propose an approach that can efficiently and automatically handle a variety of sequences while making minimal assumptions on the input data. This is achieved by the use of a spatiotemporal model as well as a regression-based initialization, and we show that we can obtain accurate registrations in an efficient and scalable manner.Finally, we address the problem of recovering surface normals from natural images, with the goal of enriching existing coarse 3D reconstructions. We propose a method that can leverage all available image and normal data, whether paired or not, thanks to a new cross-modal learning architecture. Core to our approach is a novel module that we call deactivable skip connections, which allows to transfer the local details from the image to the output surface without hurting the performance when autoencoding modalities, achieving state-of-the-art results for the task

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Maurice, Pauline. "Virtual ergonomics for the design of collaborative robots." Thesis, Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066121/document.

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Abstract:

Parce qu’elle permet d’associer les capacités physiques d’un robot aux capacités perceptives et cognitives de l’Homme, la robotique collaborative peut être une solution pour répondre au problème des troubles musculo-squelettiques dans l’industrie. Cependant, le gain d’ergonomie qu’apporte l'utilisation de tels robots est rarement quantifié, à cause du manque d’outils adéquats.Ce travail vise à développer un outil générique permettant d’effectuer des évaluation ergonomiques d'activités de co-manipulation, à partir de très peu de données d’entrée. Cet outil s’appuie sur une évaluation en simulation, à l’aide d’un mannequin virtuel. Afin d'estimer les différentes sollicitations biomécaniques auxquelles sont exposés les ouvriers lorsqu’ils réalisent des tâches manuelles, de nombreux indicateurs d'ergonomie sont définis, et mesurés grâce à une simulation dynamique. Le mannequin virtuel est animé avec une technique d’optimisation LQP, et le robot est contrôlé par une commande en amplification d’effort. L'outil proposé est validé à l'aide d'expériences basées sur la capture de mouvement.Cependant, le choix d’un robot plutôt que d’un autre est rendu difficile par le nombre élevé d’indicateurs d'ergonomie à prendre en compte. Une méthode pour analyser la sensibilité des indicateurs aux différents paramètres du robot et de la tâche considérée est donc développée. Une telle analyse permet de réduire le nombre d’indicateurs à prendre en compte, tout en rendant suffisamment compte de l’ergonomie de chaque situation.Enfin, l’outil de simulation mis en place est couplé à un logiciel d’optimisation par algorithme génétique, afin d' optimiser la cinématique d’un robot collaboratif
The growing number of musculoskeletal disorders in industry could be addressed by the use of collaborative robots, which allow the joint manipulation of objects by both a robot and a person. Designing such robots requires to assess the ergonomic benefit they offer. However there is a lack of adapted assessment tools. This work presents a generic tool for performing accurate ergonomic assessments of co-manipulation activities, with very little input data. This tool relies on an evaluation carried out within a digital world, using a virtual manikin to simulate the worker. A framework is developed to enable the estimation of the different biomechanical solicitations which occur during manual activities. Multiple ergonomic indicators are defined and measured through a dynamic simulation of the considered activity. The virtual manikin is animated through a LQP optimization technique, and the robot is controlled according to the manikin-robot interaction force. The proposed framework is validated with motion capture experiments. However, the high number of indicators that are measured makes any kind of conclusion difficult for the user. Hence, a methodology for analyzing the sensitivity of the various indicators to the robot and task parameters is proposed. The goal of such an analysis is to reduce the number of ergonomic indicators which are considered in an evaluation, while sufficiently accounting for the global ergonomic level of the considered activity. Finally, an application of the proposed methodology is presented. The evaluation framework is linked to a genetic algorithm software in order to optimize the morphology of a collaborative robot for a given task

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Ronfard, Remi. "Analyse automatique de film - Des séquences d'images aux séquences d'actions." Habilitation à diriger des recherches, Université de Grenoble, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00450230.

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Abstract:

Je présente mes activités de recherche en indexation video et en reconnaissance d'actions, et je propose un programme de recherche permettant d'aborder ensemble ces deux questions au cours des prochaines années. Je décris d'abord une série de travaux réalisés dans le cadre du groupe MPEG et des projets DIVAN à l'INA (1998-2000), puis VIBES à l'INRIA (2001-2004), et qui visent à aborder l'indexation video à travers la reconnaissance des styles et conventions de la prise de vues et du montage. Cette première partie est illustrée par deux applications - le découpage d'un journal télévisé en sujets, et l'indexation d'un film de cinéma par son script. Je présente ensuite des travaux réalisés à l'INRIA en 2005-2008 au sein de l'équipe MOVI. Je montre comment nous avons utilisé l'infrastructure GRIMAGE pour (1) apprendre des modèles statistiques 3D d'un petit répertoire d'actions humaines permettant de les reconnaitre lorsqu'elles sont exécutées par d'autres acteurs, sous d'autres points de vue ; (2) découper une séquence d'images 3D en actions primitives reconnaissables; et (3) reconnaître ces mêmes actions selon le point de vue d'une seule caméra. Enfin, je propose quelques pistes pour étendre les résultats précédents afin d'aborder simultanément les deux problèmes de la reconnaissance des actions et des styles de mise en scène dans les films. Je présente les avantages et les difficultés d'une approche unifiée de ces deux problèmes, ainsi que des applications possibles dans les domaines de la fiction interactive, du jeu vidéo et du machinima.

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Robinault, Lucien. "Non-specific Low back pain : Exploratory analysis and clustering for a new paradigm." Electronic Thesis or Diss., Valenciennes, Université Polytechnique Hauts-de-France, 2023. http://www.theses.fr/2023UPHF0007.

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Abstract:

La lombalgie non spécifique (LNS) est un problème majeur de santé publique vastement répandu dans les sociétés contemporaines. Malgré la prévalence importante de la LNS, notre compréhension des causes sous-jacentes à la LNS, ainsi que notre capacité à fournir des traitements adaptés et efficace pour tous les patients, reste limitée en raison de la grande diversité de la population qu’englobe la LNS et qui ne répond pas à des traitements génériques. Le regroupement de la population atteinte de LNS en fonction de caractéristiques communes offre une solution potentielle pour développer des interventions personnalisées. Cependant, la complexité de la LNS et la dépendance aux données catégoriques subjectives dans les tentatives de regroupement précédentes posent des défis pour parvenir à des regroupements fiables et cliniquement significatifs. Ce travail à pour visée deux objectifs : 1. Premier objectif : Fournir une étude exploratoire pour mieux comprendre l’influence et l’importance des variables sélectionnées par rapport à la LNS et à notre population d’échantillonnage, et recueillir des informations pour préparer la création de sous-groupes.2. Deuxième objectif : Tenter de regrouper notre échantillon de population afin d’identifier des sous-groupes précieux.Les données ont été acquises sur 46 sujets. Notre protocole se basait sur un jeu de mouvement simple effectué à différentes vitesses : extension du dos, flexion du dos, flexion latérale du tronc ( à droite e t à gauche), rotation du tronc (à droite e t à gauche), à vitesse maximum et naturelle. Des données d’électromyographie haute densité (EMG HD) de la région lombaire ont été collectées, conjointement à des données de capture de mouvement à l’aide de marqueurs réfléchissants passifs sur le corps du sujet ainsi que grâce à des groupes de marqueurs sur la colonne vertébrale du sujet. Une analyse exploratoire a été réalisée à l’aide d’un réseau neuronal profond et d’une analyse factorielle en se basant sur des variables sélectionnées préalablement grâce à une étude la littérature. Différents modèles d’apprentissage profond ont été entraînés pour classifier les individus entre sujets sains ou atteints de LNS, afin d’étudier le pouvoir d’information des différentes variables utilisées. Les modèles ont été entraînés en utilisant différents sets de données : jeu de données entier, variables anthropométriques, jeu de données biomécaniques, jeu de données neuromusculaires ou jeu de données liées à l’équilibre et la proprioception. Les modèles ont atteint de hauts résultats de classification. L’analyse factorielle a révélé que les individus atteints de LNS présentaient des schémas de mouvement différents d e c eux des individus en bonne santé, caractérisés par des mouvements plus lents et plus rigides. Les variables anthropométriques (âge, sexe et IMC) étaient significativement corrélées avec les composantes de la LNS. Des tentatives de regroupement ont été réalisées sur notre ensemble de données complet et un ensemble de données réduit en utilisant l’ACP ou les informations recueillies dans la partie de l’analyse exploratoire. Les ensembles de données étaient soit agnostiques au mouvement, soit spécifiques au mouvement. Les résultats ont montré un regroupement viable en utilisant un algorithme spectral avec le noyau RBF et l’algorithme d’assignation d’étiquettes discrète, comme dans des travaux similaires antérieurs. L’ensemble de données utilisé était l’ensemble de données complet avec les données de marqueurs de la colonne vertébrale, après réduction de dimension à l’aide de l’analyse en composantes principales. En conclusion, différents types de données, tels que les mesures corporelles, les schémas de mouvement et l’activité neuromusculaire, peuvent fournir des informations précieuses pour identifier les individus atteints de LNS. Pour obtenir une compréhension globale de la LNS,... [etc]
Non-specific low back pain (NSLBP) is a major public health issue and is a concern in most if not all contemporary societies. Despite NSLBP being so widespread, our understanding of its underlying causes, as well as our capacity to provide effective treatments, remains limited due to the high diversity in the population that does not respond to generic treatments. Clustering the NSLBP population based on shared characteristics offers a potential solution for developing personalized interventions. However, the complexity of NSLBP and the reliance on subjective categorical data in previous attempts present challenges in achieving reliable and clinically meaningful clusters. This work features to goals : 1. First objective : Provide an exploratory work to better understand the influence and importance of the selected variables in regards to NSLBP and our sample population, and gather information to prepare subgrouping2. Second objective : Provide an attempt at clustering our population sample in order to discriminate valuables subgroups Data were acquired from 46 subjects who performed six simple movement tasks (back extension, back flexion, lateral trunk flexion right, lateral trunk flexion left, trunk rotation right, and trunk rotation left) at two different s peeds (maximum and preferred). High-density electromyography (HD EMG) data from the lower back region were acquired, jointly with motion capture data, using passive reflective markers on the subject’s body and clusters of markers on the subject’s spine. An exploratory analysis was conducted using a deep neural network and factor analysis. Based on selected variables, various models were trained to classify individuals as healthy or having NSLBP in order to assess the importance of different variables. The models were trained using different set of data : full data set, anthropometric data set, biomechanical data set, neuromuscular data set, and balance and proprioception data set. The models achieved high accuracy in categorizing individuals as healthy or NSLBP. Factor analysis revealed that individuals with NSLBP exhibited different movement patterns to healthy individuals, characterized by slower and more rigid movements. Anthropometric variables (age, sex, and BMI) were significantly correlated with NSLBP components. Clustering was attempted on our full data set, and reduced data set, using PCA or the insights gather in the exploratory analysis part. The data set were either movement agnostic or movement specific. Results s howed v iable c lustering using spectral algorithm, with the RBF kernel and the discretize label assignment’s algorithm, expressing a spectrum of low back pain as did similar work before. The data set used was the full data set with spine cluster of marker data, after dimension reduction using principal component analysis. In conclusion, different data types, such as body measurements, movement patterns, and neuromuscular activity, can provide valuable information for identifying individuals with NSLBP. To gain a comprehensive understanding of NSLBP, it is crucial to investigate the main domains influencing its prognosis as a cohesive unit rather than studying them in isolation. Simplifying the conditions for acquiring dynamic data is recommended to reduce data complexity, and using back flexion and trunk rotation as effective options should be further explored. The importance and probable usefulness of meta data, such as anthropometric data for the biophysical domain, was also noted. In the light of those results, we formulated the following new paradigm hypothesis : low back pain yields adaptations common to every subject, but due to inter-subject differences in the 5 main domains known to have a major influence on low back pain prognosis (biophysical, comorbidities, social, psychological and genetic) those adaptations are expressed in very unique way for each subject

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Jaisson, Maxime. "Pathologies fonctionnelles mandibulaires, de l'outil numérique à la recherche applicative." Thesis, Reims, 2013. http://www.theses.fr/2013REIMS037.

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Abstract:

Le principal objectif de cette thèse a été d'utiliser des outils numériques en sciences pour l'ingénieur dans le cadre d'applications médicales dont le but était de mieux appréhender la pathogénie des troubles fonctionnels, et de développer de nouvelles techniques thérapeutiques (sphère orofaciale). Dans un premier temps l'outil éléments finis s'appuyant sur des données rhéologiques a été utilisé afin de mieux appréhender la problématique de l'articulation temporo-mandibulaire. Les résultats numériques associés à une captation du mouvement de la mandibule ont permis de mieux comprendre, au sens, mécanique certains aspects mandibulaires. Par ailleurs, dans un deuxième temps, l'outil CAO a été mis en œuvre afin d'aider la préparation de la chirurgie maxillofaciale. Cette nouvelle approche a permis de mettre en œuvre une nouvelle méthodologie en chirurgie des tumeurs interruptrices en améliorant (i) le contrôle du résultat esthétique, (ii) la réduction du temps opératoire et (iii) le respect de la bonne congruence de l'ATM
The main objective of this thesis was to use numerical engineering softwares in the framework of medical applications whose purpose was to understand the pathogenesis functional disorders, and to develop new therapeutic techniques (orofacial sphere). At first, finite elements tools based on rheological data has been used to understand the problem of TMJ. Numerical results associated with motion capture of the mandible have a better understanding the mandibular mechanical aspects. Moreover, in a second step, the CAD tools implemented to assist the preparation of the maxillofacial surgery. This new approach allowed a new methodology surgery interrupter tumors improving (i) controling the esthetic result, (ii) reducing the operating time and (iii) respecting a good TMJ congruence

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Malaisé, Adrien. "Apprentissage du mouvement humain à l'aide de capteurs portés : vers l'automatisation de l'évaluation ergonomique." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2020. http://www.theses.fr/2020LORR0055.

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Abstract:

Les troubles musculo-squelettiques (TMS) sont un problème majeur dans la société moderne, avec près de la moitié des travailleurs en industrie touchés. Ces troubles sont dus à des postures jugées à risques, tel que le travail avec les bras en hauteur ou le torse penché, aux poids de charges transportées, ou encore la répétitivité des tâches. Il est donc nécessaire de trouver des solutions permettant de diminuer le risque de TMS en limitant les mouvements et les postures à risques, et en améliorant ainsi l’ergonomie des postes de travail. Nous proposons dans cette étude des outils pour aller vers cette amélioration. L’objectif est d’automatiser l’évaluation de l’ergonomie à l’aide d’algorithmes d’apprentissage automatique. Nous avons pour cela collecté des bases de données du mouvement humain corps complet en s’inspirant d’activités provenant du monde industriel. Grâce à ces données, nous proposons une méthode d’apprentissage supervisé basée sur des modèles de Markov cachés pour reconnaître les postures et les actions d’un utilisateur. Puis nous proposons des métriques pour évaluer de façon automatique l’ergonomie ainsi qu’une méthode pour compresser les données du mouvement qui est une base pour aller vers la prédiction future de l’ergonomie. Enfin, nous présentons des interfaces qui permettraient de prévenir en temps réel un opérateur s’il effectue un mouvement à risque. Avec l’ensemble de ces outils, la finalité est de prévoir en temps réel l’ergonomie d’un opérateur afin de le prévenir s’il risque de se blesser, et qu’il puisse corriger son mouvement
Musculoskeletal disorders (MSDs) are a major health issue in modern society, with almost half of workers in industry affected. These disorders are due to postures deemed to be at risk, such as overhead work or working with the torso bent, the weight of the carried loads, or the repetitiveness of the tasks. It is therefore necessary to find solutions to reduce the risk of MSD by limiting dangerous movements and postures, and thus improving the ergonomics of workstations. We propose in this study tools to move towards this improvement. The objective is to automate the evaluation of ergonomics, using machine learning algorithms. To do this, we collect databases of the whole human body movement inspired by activities from industrial environment. With these data, we propose a supervised learning method based on Hidden Markov Models to recognize postures and actions of a user. Then we propose metrics to automatically evaluate ergonomics and a method to compress the movement data. This is a brick to go towards the prediction of ergonomics. Finally, we present modalities to allow an operator to be warned in real time if he performs a risky movement. With all these tools, the final goal is to predict in real time the ergonomics of a user in order to warn him before risking to be injured. Thus he can correct his movement

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Lemercier, Samuel. "Simulation du comportement de suivi dans une foule de piétons à travers l'expérience, l'analyse et la modélisation." Phd thesis, Rennes 1, 2012. https://ecm.univ-rennes1.fr/nuxeo/site/esupversions/03ce7038-80f3-4c57-bf93-47adc49be8fd.

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Abstract:

La simulation réaliste de foule est un problème ouvert et difficile à cause de la multitude d'informations qui sont prises en compte par un humain pour déterminer sa trajectoire de marche. Dans cette thèse nous cherchons à modéliser puis à simuler de manière aussi réaliste que possible les interactions de suivis entre individus se déplaçant dans les foules. Nous proposons une approche en trois grandes étapes. Dans un premier temps, nous constituons une base de données cinématiques pour observer le comportement de suivi lors du déplacement de groupes de piétons à partir d'un procédé expérimental original utilisant la technologie de capture de mouvements optoélectronique. Le traitement des données acquises requiert le développement d'une méthode spécifique de reconstruction des données brutes. La base de données ainsi obtenue représente le premier résultat de notre travail. Dans un deuxième temps, nous proposons une analyse détaillée de ces données. Nous mettons en évidence d'une part, la nature des interactions locales entre les sujets, et d'autre part les phénomènes globaux qui émergent de la combinaison de ces interactions dont en particulier la formation de vague de vitesses qui se propagent. Cette analyse constitue notre deuxième résultat majeur et conduit à notre troisième et dernier résultat : un modèle numérique d'interaction locale de suivi que nous calibrons sur les données expérimentales acquises. Les résultats de simulation sont finalement évalués quant à leur capacité à reproduire les phénomènes macroscopiques observés et analysés. Enfin, nous montrons des cas d'usage pratique de notre modèle
Realistic crowd simulation is an open and challenging problem due to the high quantity of information that is taken into account by a human to determine his walking trajectory. In this thesis, we aim at modeling and simulating the following interactions between individuals moving in crowds. We propose an approach in three major steps. Firstly, we build up a kinematic database to observe following behaviors during pedestrian groups movement from an original experimental process using motion capture. Acquired data treatment requires to develop a specific reconstruction method of the raw data. The obtained database is our first result. Secondly, we propose a detailed analysis of these data. We highlight both the nature of the local interactions between participants and the global patterns that emerge from the combination of these interactions, in particular, the formation of propagating speed waves. This analysis is our second major result and leads up to our third and last result : a numerical model of following behavior between pedestrians calibrated on our experimental data. Simulation results are evaluated on their capacity to reproduce the macroscopic patterns we have observed and analyzed. We finally show different applications of our model

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Lemercier, Samuel. "Simulation du comportement de suivi dans une foule de piétons à travers l'expérience, l'analyse et la modélisation." Phd thesis, Université Rennes 1, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00724072.

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Abstract:

La simulation réaliste de foule est un problème ouvert et difficile à cause de la multitude d'informations qui sont prises en compte par un humain pour déterminer sa trajectoire de marche. Dans cette thèse nous cherchons à modéliser puis à simuler de manière aussi réaliste que possible les interactions de suivis entre individus se déplaçant dans les foules. Nous proposons une approche en trois grandes étapes. Dans un premier temps, nous constituons une base de données cinématiques pour observer le comportement de suivi lors du déplacement de groupes de piétons à partir d'un procédé expérimental original utilisant la technologie de capture de mouvements optoélectronique. Le traitement des données acquises requiert le développement d'une méthode spécifique de reconstruction des données brutes. La base de données ainsi obtenue représente le premier résultat de notre travail. Dans un deuxième temps, nous proposons une analyse détaillée de ces données. Nous mettons en évidence d'une part, la nature des interactions locales entre les sujets, et d'autre part les phénomènes globaux qui émergent de la combinaison de ces interactions dont en particulier la formation de vague de vitesses qui se propagent. Cette analyse constitue notre deuxième résultat majeur et conduit à notre troisième et dernier résultat : un modèle numérique d'interaction locale de suivi que nous calibrons sur les données expérimentales acquises. Les résultats de simulation sont finalement évalués quant à leur capacité à reproduire les phénomènes macroscopiques observés et analysés. Enfin, nous montrons des cas d'usage pratique de notre modèle.

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Meary, David. "Perception visuelle des mouvements humains : analyse comportementale, neuroimagerie et neuropathologie." Grenoble 2, 2003. http://www.theses.fr/2003GRE29019.

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Abstract:

Cette thèse traite de la perception visuelle des mouvements humains. Nous démontrons l'existence de liaisons fonctionnelles entre la perception et la motricité en utilisant des données issues de l'imagerie cérébrale, de l'étude de cas clinique (maladie de Parkinson) et de l'analyse comportementale de sujets adultes et d'enfants. D'abord, les recherches ont consisté à identifier les structures assurant ces liaisons fonctionnelles. Ensuite, nous nous sommes intéressés à un phénomène de préférence perceptive pour la vitesse, dans le cas des mouvements de traçage et de pointage. Après avoir démontré et analysé en détail ce phénomène, nous avons étudié la façon dont les préférences sont modulées par la représentation que le sujet a du mouvement, la longueur de la trajectoire, le type de mouvement, le niveau de développement moteur, et l'état du système moteur des sujets. Les résultats indiquent que les sujets préfèrent des stimulis dynamiques conformes à leur propre motricité.

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Pettré, Julien. "Planification de mouvements de marche pour acteurs digitaux." Toulouse 3, 2003. http://www.theses.fr/2003TOU30200.

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Comte, Nicolas. "Apprentissage des formes de scoliose à l'aide de modèles anatomiques et de la capture de mouvement." Electronic Thesis or Diss., Université Grenoble Alpes, 2023. http://www.theses.fr/2023GRALM068.

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Abstract:

La scoliose est une pathologie complexe affectant différentes parties du corps humain, ce manuscrit commencera alors par des définitions anatomiques de la colonne vertébrale et une présentation générale de la scoliose idiopathique de l'adolescent dans un chapitre dédié. Ensuite, nous décrirons les méthodologies existantes et les approches récentes qui permettent une caractérisation complète de cette pathologie et sa détection précoce. Nous présenterons ensuite nos contributions et la manière dont elles répondent aux défis actuels.En couvrant différents types d'approches dans cette thèse, nous pouvons faciliter la dissertation en les classant en deux types distincts :Le premier type est l'examination statique à partir d'images médicales. Nous soulignerons les limites et les défis actuels dans la caractérisation des alignements de la colonne vertébrale à l'aide de radiographies aux rayons X. Un accent particulier sera mis sur la quantification des déformations 3D à partir de méthodes non ionisantes par l'analyse externe du torse à l'aide de méthodes d'apprentissage automatique. Nous ferons une revue de la littérature avant de présenter notre contribution qui permet une caractérisation 3D de l'ensemble de la colonne thoraco-lombaire tout en proposant une méthode d'examination accessible et non ionisante.Le deuxième type d'approche est dynamique, principalement basée sur l'analyse de la capture de mouvement. Nous présenterons les différents biomarqueurs qui sont habituellement suivis pendant les acquisitions et nous montrerons les différentes méthodes présentées dans la littérature avec leurs limites. Ensuite, nous présenterons notre approche pour relever les défis actuels de la caractérisation dynamique de la scoliose avec l'analyse de la capture de mouvement en tirant parti des modèles cinématiques sujet-specifiques
As scoliosis is a complex medical condition affecting different parts of the human body, this manuscript will start with anatomical definitions of the spine and an introduction of Adolescent Idiopathic Scoliosis in a dedicated chapter. Next, we will outline the existing methodologies and state-of-the-art approaches that allow for a comprehensive characterization of this condition and its early detection. Then, we will present our contributions and how they address the current challenges.By covering different kind of approaches in this thesis, we can facilitate the dissertation by categorizing them into two distinct types:The first is the static method of examination from medical images. We will point out the current limitations and challenges in the characterization of the spinal alignments using X-ray radiographs. A particular emphasis will be placed on the quantification of the 3D deformities from non-ionizing methods by the external analysis of the torso using machine-learning methods. We will make a review of the literature before a presentation of our contribution that allow a 3D characterization of the full thoracolumbar spine while proposing an accessible, non-ionising examination method.The second type of approach is dynamic, mainly based on motion capture analysis. We will present the different biomarkers that are usually tracked during the acquisitions and show the different methods presented in the literature with their limitations. Then, we will present our approach to address the current challenges in the dynamic characterization of scoliosis with motion capture analysis by leveraging subject-specific kinematic models

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Nez, Alexis. "Mesure inertielle pour l'analyse du mouvement humain. Optimisation des méthodologies de traitement et de fusion des données capteur, intégration anatomique." Thesis, Poitiers, 2017. http://www.theses.fr/2017POIT2273/document.

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Abstract:

Face aux limites auxquelles doivent faire face les systèmes optoélectroniques (matériel lourd, champ de mesure limité), les capteurs inertiels constituent une alternative prometteuse pour la mesure du mouvement humain. Grâce aux dernières avancées techniques, notamment en termes de miniaturisation des capteurs, leur utilisation en ambulatoire c’est-à-dire de façon autonome et embarquée est devenue possible. Mais ces opérations de miniaturisation ne sont pas sans effet sur les performances de ces capteurs. En effet, une telle mesure est dégradée par différents types de perturbations (stochastiques et déterministes) qui sont alors propagées au cours du processus dit de fusion des données visant à estimer l'orientation des segments humains. Classiquement, cette opération est réalisée à l'aide d'un filtre de Kalman dont le rôle est justement d'estimer une grandeur à partir d'une mesure bruitée en la confrontant à un modèle d'évolution.Dans ce contexte, nous proposons diverses méthodologies dans le but d'accéder à une mesure suffisamment précise pour être exploitée dans le cadre de l'analyse du mouvement humain. La première partie de cette thèse se focalise sur les capteurs. Tout d'abord, nous étudions les bruits de mesure issus des capteurs inertiels, puis nous leur attribuons un modèle afin de les prendre en compte au sein du filtre de Kalman. Ensuite, nous analysons les procédures de calibrage et évaluons leurs effets réels sur la mesure afin d'émettre quelques propositions en termes de compromis performance/facilité de réalisation.Dans une seconde partie, nous nous consacrons à l'algorithme de fusion des données. Après avoir proposé un filtre de Kalman adapté à la mesure du mouvement humain, nous nous focalisons sur un problème récurrent à ce stade : l'identification des matrices de covariance dont le rôle est d'attribuer une caractérisation globale aux erreurs de mesure. Cette méthode, basée sur une confrontation de la mesure avec une référence issue d'un système optoélectronique, met en évidence la nécessité de traiter ce problème rigoureusement.Dans une troisième partie, nous commençons à aborder les problèmes liés à l'utilisation des capteurs inertiels pour la mesure du mouvement humain, notamment le calibrage anatomique et le positionnement des capteurs.En conclusion, les gains apportés par les diverses propositions avancées dans cette thèse sont évalués et discutés
To face the limits of optoelectronic systems (heavy device, restricted measurement field), inertial sensors are a promising alternative for human motion analysis. Thanks to the latest technical advancements like sensor miniaturization, they can now work autonomously which makes possible to directly embed them on the human segments. But, as a counterpart of these developments, inertial sensor measurement still suffers from both stochastic and deterministic perturbations. The induced errors then propagate over the so-called fusion algorithm used to estimate human segment orientation. A common tool to perform such an operation is the Kalman filter that estimates unknown variables by correcting noisy measurements by the use of a dynamic model.With the aim of achieving a sufficiently accurate measurement to perform human motion analysis, various methodologies are proposed in the present work. The first part of this thesis focuses on the sensors. First, inertial sensor noises are studied and modeled in order to be integrated into the Kalman filter. Calibration processes as their effects over the measurement are for that purposed analyzed. Some recommendations are thus proposed to reach a compromise between calibration performance and complexity.In a second part, the data fusion algorithm is approached. A specific Kalman filter dedicated to human motion measurement is first proposed. Then, a recurrent problem is studied in details: the definition of the covariance matrix that represents a globalcharacterization of the measurement errors. Considering an optoelectronic system as a reference to compare inertial measurement, a method is proposed for this covariance matrix identification, which also highlights the need to address this problem rigorously.In a third part, we begin to address the use of inertial sensors for human motion analysis by focusing on models and IMU-to-segment calibration.To conclude, the benefits made by the proposed methodologies are evaluated and discussed

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Brûlé, Elodie. "L' impact institutionnel d'un mouvement social : Analyse des évènements médiatiques menés par les organisations anti - OGM." Paris 2, 2009. http://www.theses.fr/2009PA020042.

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Abstract:

Cette recherche s’inscrit dans les développements récents de la théorie néo-institutionnelle au sein desquels les concepts de la littérature sur les mouvements sociaux sont mobilisés pour expliquer les sources du changement institutionnel. Nous focalisons notre attention sur le processus de construction de l’événement institutionnel, en étudiant les effets sur un champ organisationnel des événements médiatiques créés par les organisations de mouvement social. Nous montrons que les événements médiatiques produisent deux principaux effets institutionnels. Ils perturbent d’une part le processus d’institutionnalisation en cours, en forçant les membres du champ à prendre en considération les griefs médiatisés. Ils sont, d’autre part, à l’origine de la structuration d’un champ discursif. Ce champ est consacré aux échanges discursifs qui portent sur le problème soulevé par les organisations de mouvement social. Notre recherche contribue ainsi à enrichir l’analyse du processus de travail institutionnel, en mettant l’accent sur les stratégies employées par un entrepreneur particulier, l’« issue entrepreneur », et sur les réactions engagées par les entreprises incriminées par le mouvement. Elle permet également d’apporter quelques éclaircissements sur la définition du concept de champ institutionnel, ainsi que sur la portée des impacts d’un mouvement social.

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Kihl, Olivier. "Modélisations polynomiales hiérarchisées applications à l'analyse de mouvements complexes." Poitiers, 2012. http://theses.univ-poitiers.fr/25242/2012-Kihl-Olivier-These.pdf.

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Abstract:

Dans ce mémoire, nous proposons une méthode de modélisation du mouvement à l’aide de bases de polynômes bi-variables orthogonaux. L’objectif est de proposer une modélisation hiérarchique des champs de vecteurs adaptable à tous types de champs. Nous étudions différentes méthodes de partitionnement de l’espace, parmi lesquelles les grilles régulières, les quadtree ou les diagrammes de Voronoï, afin de prendre en compte la complexité locale du champ pour affiner la modélisation. Nous obtenons des résultats qualitatifs montrant l’intérêt de ce type de modélisation. De plus, nous proposons une procédure de génération des bases afin de modéliser les champs épars. Nous appliquons cette méthode de modélisation dans deux contextes. La détection de points singuliers dans les champs de déplacement et la reconnaissance de mouvements humains. Ces deux applications nous permettent de mettre en évidence l’efficacité de cette méthode, puisque nous obtenons des résultats comparables aux méthodes les plus efficaces de la littérature
In this PhD thesis, we suggest a method which models every kind of movement with orthogonal polynomials basis. The main goal is to propose a hierarchical modeling of vector fields suitable for all types of fields. We study different space partitioning methods, including regular grids, quadtree and Voronoi diagrams, in order to take into account the local complexity of the field in order to refine modeling. We obtain qualitative results showing the benefit of this method. In addition, we propose a procedure for generating polynomial bases to model sparse fields. We apply this modeling approach in two contexts. The detection of singular points in the motion fields and the recognition of human movements. Both applications allow us to demonstrate the effectiveness of this method, since we obtain similar results to the most effective methods of literature

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Gribinski, Jean-François. "La contestation anti-missiles des années quatre-vingt : une contestation pacifiste? : analyse et description d'un mouvement social." Paris 2, 1992. http://www.theses.fr/1992PA020126.

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Abstract:

La contestation anti-missiles des années 1980, qui s'affirme au lendemain de la double décision de l’OTAN , a été a l'origine d'une des mobilisations populaires les plus massives depuis le second conflit mondial. Qualifier, tel que cela a été fait par la grande majorité des observateurs ce mouvement de "pacifiste" , ne relevait-il pas, "au mieux", d'un souci simplificateur excessif et ne traduisait-il pas, "au pire", l'intention d'en discréditer les tenants, au regard de l'acception péjorative qui empreint généralement ce terme ? Au-delà de cet aspect sémantique, se pouvait-il qu'une mobilisation d'une telle ampleur ait eu pour seule cause une modernisation qui ne différait pas fondamentalement d'autres, passées en leur temps presque inaperçues ? Derrière cet enjeu apparent, les pacifistes n'en soulevaient-ils pas d'autres, relatifs à certaines contradictions ou problèmes non résolus des sociétés industrielles avancées ? Finalement, n'assistait-on pas à la naissance d'un nouveau mouvement social porteur de quelques-uns des grands enjeux à venir ? Cette recherche montre l'inadéquation du concept de pacifisme pour éclairer de manière satisfaisante les ressorts de la contestation, et ce pour la raison que les motivations profondes des activistes semblent se situer au-delà du paradigme des questions de la guerre et de la paix. L'approche sociologique apparait, en revanche, d'un intérêt bien supérieur
Following the nato dual track, the antimissile protest in the 80s has inaugurated one of the largest popular mobilization since the second world war. To call this movement "pacifist" - as a large majority of observers have done - wasn't it, "at best", a simplification, and, at worse an intention to discredit the pacifists, regarding the fact that there is usually a pejorativ accaptance of this word ? Beyond this semantic aspect, would such a mobilization be justified and explained by a modernization that would not basically differ from others, that in their times went unnoticed ? Behind this apparent issue, didn't the pacifists raise other questions related to certain insolved contradictions of our advanced industrial society ? At the end, wasn't the emergence of a new social movement that would bear some of the large question at stake ? This research shows the inadequacy of the concept "pacifism" to clarify the causes of the contestation. At first because the deep motivations of the activists seem to be beyond the paradigm of war and peace. The sociological approach seems to be of a greater interest : it contributes particularly to bring out the following idea : the antimissile contestation of the 80s would prefigurate the emergence of a "popular consciouness" wich role would be to

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Crouzil, Alain. "Perception du relief et du mouvement par analyse d'une séquence stéréoscopique d'images." Toulouse 3, 1997. http://www.theses.fr/1997TOU30228.

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Abstract:

Ce travail se situe a la fois dans le cadre de la vision tridimensionnelle et de l'analyse du mouvement. La premiere partie est consacree a la reconstruction tridimensionnelle a partir d'un couple stereoscopique d'images. Apres avoir rappele les techniques relatives au calibrage d'un capteur stereoscopique binoculaire, nous proposons une mesure de correlation utilisant les vecteurs gradients des images afin de realiser une mise en correspondance dense. Puis, nous proposons une methode d'appariement stereoscopique qui se caracterise par une approche hierarchique avec une verification bi-directionnelle souple et par l'utilisation de la correlation des gradients. La deuxieme partie est consacree a l'analyse du mouvement tridimensionnel. Afin de realiser la mise en correspondance temporelle dans une sequence d'images, nous proposons d'etendre la methode d'appariement stereoscopique. Puis, nous decrivons la fusion des resultats temporels et stereoscopiques afin d'obtenir a tout instant, un ensemble de points 3d et leurs correspondants a l'instant suivant. Enfin, nous abordons le probleme d'estimation des parametres du mouvement d'un objet rigide en proposant une methode d'estimation de la transformation rigide 3d/3d qui combine les statistiques robustes et la contrainte de conservation des distances.

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Mostafaoui, Ghilès. "Détection de mouvements et suivi de personnes dans les séquences d'images couleurs." Paris 6, 2005. http://www.theses.fr/2005PA066446.

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Thomas, Edwige. "Conception et instrumentation du pied d'un robot bipède anthropomorphe." Poitiers, 2000. http://www.theses.fr/2000POIT2278.

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Fleuriet, Jérome. "Capture fovéale d'une cible visuelle en mouvement : Approche neurophysiologique chez le singe." Thesis, Aix-Marseille 2, 2011. http://www.theses.fr/2011AIX20717.

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Abstract:

Intercepter une cible en mouvement est un défi spatiotemporel relevé par de nombreuses espèces animales. Ici, nous nous sommes intéressés à la capture fovéale lors de l’orientation saccadique du regard vers une cible visuelle mobile chez le singe vigile. La théorie actuelle propose que l’interception saccadique fasse intervenir deux voies neuronales. Une première voie acheminerait, via le colliculus supérieur profond (CSp), un signal de position échantillonnée au générateur saccadique. La seconde, via le cervelet, fournirait une commande supplémentaire sur la base des signaux de mouvement visuel. Une étude comportementale a été réalisée afin d’analyser la dynamique de l’influence de ces signaux sur la trajectoire saccadique et a permis de mettre en évidence une influence continue. Dans une seconde étude, nous avons testé la robustesse du système oculomoteur à une perturbation spatiotemporelle inattendue (par microstimulation électrique du CSp) et montré la présence de saccades de correction précises. L’ensemble de nos résultats plaide pour une représentation continue du but des saccades d’interception
Intercepting a visual moving target is a spatiotemporal challenge for the brain achieved by various species. Here, we investigated the foveal capture of a moving target by saccadic gaze shifts in the awake monkey. The current theory proposes that the saccadic interception involves two neural pathways. A first pathway would convey to the saccade burst generator a sampled target position signal through the superior colliculus (SC). The second one, through the cerebellum, would convey an additional command on the basis of motion-related signals. A behavioral experiment was performed to analyze the influence of motion-related signals on the saccade dynamics and allowed showing a continuous influence. In a second study, we tested the robustness of the oculomotor system to an unexpected spatiotemporal perturbation (by electrical microstimulation in the deep SC) and showed the presence of accurate correction saccades. Our results argue for a continuous representation of the saccade goal

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Mohadjer, Siavoche. "Myotest : système actif informatisé de mesures isocinétiques : validation en médecine orthopédique et sportive." Lyon 1, 1991. http://www.theses.fr/1991LYO1T027.

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Veit, Thomas Cao Frédéric. "Détection et analyse de mouvements dans des séquences d'images par une approche probabiliste a contrario." [S.l.] : [s.n.], 2005. ftp://ftp.irisa.fr/techreports/theses/2005/veit.pdf.

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Ben, Ramdane Salem. "Analyse du champ de pression pariétale des surfaces portantes en mouvements instationnaires forcés par décomposition modale empirique." Nantes, 2008. http://www.theses.fr/2008NANT2117.

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Abstract:

Ce travail s'inscrit dans le cadre de l'étude des surfaces portantes en mouvements instationnaires forcés. Nous étudions la mise en mouvement transitoire d'un hydrofoil dans la veine d'essai du tunnel hydrodynamique de l'IRENav. L'accent est mis sur le champ de pression pariétale qui constitue la base du chargement hydrodynamique sur l'hydrofoil. Nous nous plaçons dans un régime de hauts Reynolds où nous observons différents phénomènes apparaissant sur l'hydrofoil au cours d'un mouvement transitoire forcé de tangage. Les mesures de pression pariétale sur l'extrados de l'hydrofoil révèlent l'apparition de phénomènes tels que le bulbe de décollement laminaire, de la transition à la turbulence ainsi que d'un bulbe de bord d'attaque avant décollement. Pour analyser en détail ces phénomènes, les signaux sont traités par une méthode récemment introduite en traitement du signal. Cette méthode est adaptée aux signaux instationnaires et non-linéaires. Plusieurs approches de décomposition pour reconstruction des signaux sont proposées. Une analyse temps-fréquence est par la suite adoptée pour l'étude des zones d'instabilités proches du bulbe de décollement laminaire ainsi que la zone proche décollement
This work is conducted in the insight of the interest given to unsteady hydrodynamics of moving lifting bodies. We analyse the transient motion of a hydrofoil in a hydrodynamic water tunnel. Focus is given to the Parietal pressure field which constitutes the basis of hydrodynamic load on the hydrofoil. Experiments are carried at high Reynolds number where different phenomena are observed during the transient pitching motion of the hydrofoil. Pressure measurements on the hydrofoil' suction side reveals inception of phenomena such as laminar separation bubble, transition to turbulence and a separation bubble near the leading edge before stall occurs. Pressure signals are processed using a newly introduced method in signal processing. This latter, is suitable for non-stationary, non-linear signals processing. Differents approaches are proposed for signals decomposition and reconstruction. A time-frequency analysis is also conducted on the signals at the regions of interest to instabilities occuring at laminar separation bubble onset as well as leading edge separation

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Fontmarty, Mathias. "Vision et filtrage particulaire pour le suivi tridimensionnel de mouvements humains: applications à la robotique." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00400305.

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Abstract:

Un défi majeur de la Robotique aujourd'hui est sans doute celui du robot personnel. Un objectif sous-jacent est de permettre à un robot mobile de naviguer de manière autonome dans un environnement de grandes dimensions en présence de public. Lors de son évolution, le robot doit pouvoir détecter et prendre en compte la présence d'humains dans son voisinage, par exemple pour les éviter, leur céder le passage, faciliter ou sécuriser leurs déplacements. Cependant, pour une interaction active, le robot doit également être capable de percevoir et d'interpréter leurs postures, leurs démarches ou leurs gestes. Dans ce but, nous souhaitons mettre en place un système de suivi visuel des mouvements humains à partir des caméras embarquées sur le robot. Une représentation 3D fruste de l'enveloppe corporelle est proposée à partir de considérations biomécaniques et anthropomorphes. La démarche consiste alors à recaler ce modèle dans les images obtenues en exploitant plusieurs indices visuels 2D (contours, couleur, mouvements) complétés par une reconstruction 3D éparse de la scène. Pour estimer les paramètres de situation et de configuration du modèle 3D, nous exploitons les techniques de filtrage particulaire, bien connues en suivi visuel. Des évolutions de l'algorithme générique de filtrage sont cependant envisagées afin de répondre plus efficacement au problème posé et de satisfaire des contraintes temporelles cohérentes avec le contexte applicatif. Afin d'aborder les problèmes de manière graduelle, deux contextes sont étudiés. Le premier, de type robotique ubitquiste, repose sur l'utilisation de caméras d'ambiance fixes proposant des points de vue différents et complémentaires de la scène à étudier. Le second, de type robotique mobile, exploite des caméras stéréoscopiques embarquées sur le robot.Ce travail a été effectué au sein du groupe Robotique Action Perception (RAP) du LAAS-CNRS.

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Rea, Rodriguez Carlos Rafael. "Action collective et identité : analyse du mouvement El Barzón (Mexique)." Paris, EHESS, 2009. http://www.theses.fr/2009EHES0100.

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Abstract:

El Barzón est une action collective organisée, en 1993, au Mexique, constituée par des débiteurs de la banque et/ou des agioteurs qui tombèrent dans une situation de surendettement, les hypothèses que nous avons tentés fondamentalement de confirmer dans cette thèse sont les suivantes : a) le mouvement social est effectivement présent comme un ingrédient significatif dans le barzonisme, particulièrement dans la période 95-96, pendant laquelle les débiteurs privilégient la lutte juridique, et de façon moins claire, pendant la mobilisation paysanne de 2002-2003, au moyen de sa position anti-productiviste et en faveur du commerce juste; b) le barzonisme est une action collective qui exprime la transition d'une société industrielle et d'un modèle national populaire de développement vers un type de société postindustriel, avec un système d'action historique de type libéral (post-national-populaire) et avec un modèle de développement orienté vers le marché global, ainsi le barzonisme est un acteur-passerelle entre deux périodes historiques, parmi lesquels la plus recente ne révèle pas encore de façon claire les nouveaux enjeux qui la conformeront de la même façon il s'agit, de par ses caractéristiques, d'un acteur-passerelle entre les intérêts des producteurs et ceux des consommateurs, entre le domaine rural et le domaine urbain, entre les luttes à caractère de classe et les luttes citoyennes, c) d'autre part dans l'histoire d'El Barzón, il existe la configuration d'une identité dans l'action collective, et celle-ci possède la plupart du temps, de par sa composition, sa structure et son fonctionnement des caractéristiques post-conventionnelles
El Barzón is a collective action organized in 1993 in Mexico, it is composed by bank debtors and/or speculators who fell into serious debt the hypotheses that we have attempted to confirm in this thesis are a) the social movement is actually present as a significant ingredient in the barzonisme, particularly between 1995 and 1996 where debtors favoured legal fighting, and less clearly, during the 2002-2003 peasant mobilization through its anti-productivist position and in favor of fair trade; b) the barzonisme is a collective action that expresses the transition of an industrial society a}id that of a national-popular model of development towards a post-industrial society type within a a historical action system of liberal type (post national-popular) and within a global-market oriented model of development, thus, the barzonisme is a bridge-actor between two historical periods, among which -the most recent-bas yet to reveal and provide further details on what is at stake, at the same time, because of its characteristics, it is about a bridge-actor between the producer's interests and those of the consumers, between the rural domain and the urban domain, between struggles of class and citizen nature; c) on the other hand, in the history of El Barzón there is an identity configuration within the collective action and because of its composition, its structure and its mechanism this configuration often contains postconventional characteristics

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Thevenon, Jean-Bernard. "Le problème de la planification de mouvements en robotique mobile : analyse du problème, synthèse et développement d'un planificateur mixte." Montpellier 2, 1989. http://www.theses.fr/1989MON20114.

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Abstract:

Cette these est une contribution a l'etude du probleme de la planification de mouvements en robotique mobile. Dans une premiere partie nous etudions les methodes de generation automatique de trajectoires et les techniques de planification. De cette analyse nous pouvons extraire les caracteristiques d'un systeme de controle pour robot mobile autonome evoluant en milieu partiellement structure. La seconde partie traite d'une implantation de cette methode. On utilise alors la methode des potentiels fictifs dont on controle les parametres au moyen d'un systeme expert. Cette architecture logicielle permet de resoudre le probleme des minimums locaux de potentiels et donc d'assurer la convergence de l'algorithme

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Veit, Thomas. "Détection et analyse de mouvements dans des séquences d'images par une approche probabiliste a contrario." Rennes 1, 2005. http://www.theses.fr/2005REN1S096.

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Abstract:

Cette thèse s'intéresse à l'analyse du mouvement et plus particulièrement à la détection de mouvement dans des séquences d'images. L'approche choisie est une approche a contrario. Les objets mobiles sont détectés comme de grandes déviations par rapport à un modèle simple de la situation aléatoire en l'absence d'objets mobiles. Dans une première partie, nous nous intéressons à la détection instantanée de régions en mouvement. La seconde partie permet de détecter des mouvements cohérents. A partir d'éléments caractéristiques extraits des images, une procédure de groupement dans un espace paramétré convenable permet de détecter des éléments de trajectoire. Les deux méthodes ont été testées sur des séquences d'images réelles et variées. Parmi les applications on compte : la surveillance, le suivi, la reconnaissance et l'indexation de contenus.

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Toulminet, Gwenaëlle. "Extraction des contours 3D des obstacles par stéréovision pour l'aide à la conduite automobile." INSA de Rouen, 2002. http://www.theses.fr/2002ISAM0011.

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Abstract:

Dans le cadre de la conception d'un capteur de vision 3D pour l'aide à la conduite automobile, nous avons conçu une méthode d'extraction rapide, robuste et fiable des contours 3D des obstacles. Dans une première étape, nous améliorons les cartes 3D éparses construites à partir de paires d'images stéréoscopiques. L'amélioration des cartes 3D éparses consiste à détecter et à corriger les faux appariements de mise en correspondance. Pour cela, nous appliquons un critère de continuité sur des courbes 3D de contour préalablement construites, et nous supposons que la majorité des points 3D des courbes 3D sont les résultats d'appariements corrects de mise en correspondance. Dans une deuxième étape, les contours 3D des obstacles sont extraits à partir des courbes 3D améliorées, ce qui permet de réduire la sensibilité de la méthode aux faux appariements de mise en correspondance. De plus, l'extraction des contours 3D des obstacles a été conçue de manière à réduire sa sensibilité au bruit stochastique et à une modélisation et une détection approximative du plan de la route : cette extraction est une coopération de deux méthodes d'extraction des contours 3D des obstacles qui n'ont pas la même sensibilité et qui sont utilisées de manière complémentaire. La robustesse et la fiabilité de l'extraction des contours 3D des obstacles sont étudiées à partir de scènes routières réelles dont les conditions de visibilité sont différentes. Une partie de ces travaux a été réalisée dans le cadre d'une action intégrée franco-italienne GALILEE 2000 en collaboration avec le Dipartimento di Ingegneria dell'Informazione de l'Université de Parme.

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Boucher, Christophe. "Contribution à la fusion d'informations par filtrage non-linéaire : application à l'estimation de la structure et du mouvement 3D dans un contexte multi-capteurs." Littoral, 2000. http://www.theses.fr/2000DUNKA001.

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Abstract:

Cette thèse s’inscrit dans le cadre de l’utilisation du filtrage non –linéaire pour la fusion d’informations. On cherche notamment à identifier le mouvement et la structure 3D des objets d’une scène vue par un système de perception multi-capteurs. La dynamique est décrite par un modèle affiné dont les paramètres sont inconnus et la primitive utilisée est le segment de droite. On a tout d’abord estimé les caractéristiques de structure et de mouvement à partir des projections 2D de la scène. L’utilisation de la représentation de Plücker a permis de remonter aux informations souhaitées à partir de séquences d’images monoculaires et de la connaissance des mouvements relatifs de l’objet 3D. L’ajout d’un capteur actif délivrant des mesures de profondeur a conduit à une meilleure observabilité du système. L’estimation conjointe de la structure et du mouvement 3D est réalisée par un filtre unique qui fusionne les informations issues des capteurs pour poursuivre les primitives 2D dans les séquences d’images et estimer les positions et le mouvement de l’objet 3D. La solution repose sur un filtre de Kalman Etendu centralisé. Cette méthode a été validée sur des données simulées et réelles. L’intérêt réside surtout dans son indépendance par rapport au type de capteur utilisé et sa capacité à gérer un système de perception composé de capteurs de nature différente. Enfin, pour palier les limitations intrinsèques du filtrage de Kalman Etendu, une première étude est menée sur l’apport du filtrage particulaire à ce problème non-linéaire d’estimation
This thesis deals with non-linear filtering for data fusion. One tries to identify the motion and structure of 3D objects viewed by a multisensory system. The dynamics is described by an affine model whose parameters are unknown and the used feature is the line segment. One estimated first the characteristics of the structure and motion from 2D projected data of the scene. The use of Plücker’s reprensentation allowed to recover the whished information from monocular image sequences and the knowledge of the 3D object motion. The use of an active sensor leads to an increase of the system observability. The joint estimation of the 3Dstructure and motion is done using an unique filter which fuses information from sensors to track the 2D features in the image sequences and estimate the positions and motion of the 3D object. The solution lies on a centralized Extended Kalman filter. This method was applied successfully on simulated and real data. Interest lies especially in its independence to the kind of sensor and its capacity to manage a system composed by different sensors. Finally, to avoid the intrinsic drawbacks of Extended Kalman filtering, a first study is led on the contribution of the particle filtering to this non-linear estimation problem

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Peckel, Mathieu. "Le lien réciproque entre musique et mouvement étudié à travers les mouvements induits par la musique." Thesis, Dijon, 2014. http://www.theses.fr/2014DIJOL025/document.

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Abstract:

La musique et le mouvement sont inséparables. Les mouvements produits spontanément lors de l'écoute musicale seraient le reflet d'un lien étroit entre le système perceptif et moteur. Ce lien est l'objet d'étude de cette thèse. Une première approche concernait l'impact des mouvements induits par la musique sur la cognition musicale. Dans deux études, nous montrons que bouger en rythme sur la musique n'améliore ni la rétention de nouveaux morceaux de musique (Etude 1) ni la rétention d'informations contextuelles relatives à leur encodage (Etude 2). Les résultats des ces deux études suggèrent la superficialité du traitement inhérent à l'expression des affordances musicales nécessaire à la production de mouvements induits par la musique dans la tâche motrice ainsi qu'un traitement moteur automatique de la musique indépendamment de la tâche. L'importance du groove musical a également été mise en évidence. Une deuxième approche concernait l'influence de la perception de rythmes musicaux sur la production de mouvements rythmiques. Notre troisième étude testait l'hypothèse selon laquelle les membres du corps seraient influencés de manière différente en fonction du tempo musical. Les résultats montrent que la tâche de tapping était la plus influencée par la perception de rythmes musicaux. Ceci serait dû à la nature similaire de la pulsation musicale et des mécanismes de timing impliqués dans le tapping ainsi qu'à des phénomènes de résonance motrice. Nous avons également observé la mise en place de certaines stratégies face à la tâche. L'ensemble de ces résultats est discuté à la lumière du lien entre perception et action, de la cognition musicale incarnée et des affordances musicales
Music and movement are inseparable. The movements that are spontaneously procuded when listening to music are thought to be related to the close relationship between the perceptual and motor system in listeners. This particular link is the main topic of this thesis. A first approach was focused on the impact of music-induced movements on music cognition. In two studies, we show that moving along to music neither enhances the retention of new musical pieces (Study 1) nor the retention of the contextual information related to their encoding (Study 2). These results suggest a shallow processing inherent to the expression of musical affordances required for the production of music-induced movements in the motor task. Moreover, they suggest that music is automatically processed in a motoric fashion independantly of the task. Our results also brought forward the importance of the musical groove. A second approach focused on the influence of the perception of musical rhythms on the production of rythmic movements. Our third study tested the hypothesis that different limbs would be differentially influenced depending on the musical tempo. Results show that the tapping taks was the most influenced by the perception of musical rhythms. We argued that this would come from the similar nature of the musical pulse and the timing mecanisms involved in the tapping task and motor resonance phenomena. We also observed different strategies put in place to cope with the task. All these results are discussed in light of the link between perception and action, embodied musical cognition and musical affordances

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Benchiheub, Mohamed-El-Fatah. "Contribution à l'analyse des mouvements 3D de la Langue des Signes Française (LSF) en Action et en Perception." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLS559/document.

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Abstract:

La langue des signes (LS) est encore une langue peu décrite, en particulier ce qui concerne le mouvement des articulateurs. La recherche sur la LS s’est concentrée sur la compréhension et la modélisation des propretés linguistiques. Peu d’études ont essayé de comprendre la cinématique et la dynamique du mouvement en lui-même et ce que cela apporte à compréhensibilité de la LS générée par des modèles. Cette thèse porte sur l’analyse du mouvement en Langue des Signes Française (LSF) tant des points de vue de sa production et de sa compréhension par les individus sourds.Mieux appréhender le mouvement en LS nécessite la création de nouvelles ressources pour la communauté scientifique étudiant les LSF. Dans cette perspective, nous avons créé et annoté un corpus de données de mouvements 3D de la partie supérieure du corps et du visage, à l'aide du système de capture de mouvement. Le traitement de ce corpus a permis de spécifier la cinématique du mouvement en LSF durant les signes et les transitions.La question posée dans la première partie de cette thèse était de quantifier dans quelle mesure certaines lois classiques connues en contrôle moteur restaient valides durant les mouvements de LS, afin de savoir si les connaissances acquises en contrôle moteur pouvaient être réutilisées en LS.Trouver quelles informations du mouvement sont cruciales pour la compréhension de la LS a constitué la deuxième partie de cette thèse. L’intérêt était de savoir quels aspects du mouvement des modèles de production de LS devraient reproduire en priorité. Dans cette démarche, nous avons étudié dans quelle mesure des individus sourds, signeurs ou non, parvenaient à comprendre la LS en fonction de la quantité d’informations qui leur est disponible
Nowadays, Sign Language (SL) is still little described, particularly for what concerns the movement of articulators. Research on SL has focused on understanding and modeling linguistic properties. Few investigations have been carried out to understand the kinematics and dynamics of the movement itself and what it brings to understand the LS SL generated by models. This thesis deals with the analysis of movement in the French Sign Language LSF with a main focus on its production as well as its understanding by deaf people.Better understanding the movement in SL requires the creation of new resources for the scientific community studying SL. In this framework, we have created and annotated a corpus of 3D motion data from the upper body and face, using a motion capture system. The processing of this corpus made it possible to specify the kinematics of the movement in SL during the signs and the transitions.The first contribution of this thesis was to quantify to what extent certain classical laws, known in motor control, remained valid during the movements of SL, in order to know if the knowledge acquired in motor control could be exploited in SL.Finding relevant information of the movement that is crucial for understanding SL represented the second part of this thesis. We were basically interested to know which aspects of the movement of SL production models should be replicated as a priority. In this approach, we have examined to what extent deaf individuals, whether signers or not, were able to understand SL according to the amount of information available to them

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Bouvel, Simon. "Méthodes expérimentales et fusion de données imagerie-cinématique pour la modélisation du mouvement pathologique de l'épaule." Thesis, Paris 6, 2016. http://www.theses.fr/2016PA066184/document.

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Abstract:

Nous présentons les différentes technologies et méthodes permettant de mesurer les mouvements de l'épaule, et les difficultés associées, comme le glissement des tissus. Cela nous permet d'étayer notre choix de réaliser une fusion de données entre des acquisitions de capture de mouvements optoéléctronique où le sujet est immobile, et d'autres où le sujet est en mouvement. Nous proposons de réaliser cette fusion de données par de l'interpolation spatiale de repères de coordonnées à partir de données dispersées, et plus particulièrement avec la méthode d'interpolation par voisins naturels, qui a été adaptée aux besoins de cette étude. Des expérimentations avec un robot manipulateur ont été réalisées afin de vérifier la faisabilité de la méthode développée. Le robot manipulateur fournit une vérité terrain qui serait inaccessible avec l'humain. Les résultats de ces expérimentations nous ont encouragés dans la poursuite de l'étude avec des expérimentations sur l'humain. Les données acquises avec sujets immobiles et celles réalisées avec sujets en mouvement nous ont permis, par l'application de l'interpolation par voisins naturels, d'estimer les mouvements de la scapula par rapport au torse alors que les sujets réalisaient des mouvements d'abduction, de flexion, et d'élévation dans le plan de la scapula. Les résultats obtenus concordent avec la littérature. Ainsi est encouragée l'utilisation d'une part de la méthode que nous avons développée, et d'autre part, plus globalement, de l'approche de l'interpolation spatiale pour la mesure des mouvements des os en compensant les glissements des tissus
This work takes place in the context of shoulder complex motion measurement in biomechanics. We present the technologies and methods that apply to this problem, and the associated obstacles (particularly the skin tissue deformation), in order to justify our choice of performing data fusion between measurements where the subjects remain still, and other where they are in motion. We suggest to perform this data fusion through spatial interpolation of reference frames from scattered data, specifically with the natural neighbors algorithm, that has been adapted to the framework of this study. A series of experimentations with a manipulator robot has been performed in order to assess the feasibility of the developed method, the robot giving access to ground truth that would be unavailable with human experimentations. The results we obtained encouraged us to pursue the study with human experimentations. These experimentation have been performed using an optoelectronic motion capture technology. The data gathered while subjects remained still, and the one acquired with the subjects in motion allowed us, through natural neighbor’s interpolation, to estimation the motion of the scapula relative to the thorax, for abduction, flexion, and scapular plane elevation movements. The results we obtained were similar to the ones found in the literature, encouraging on the one hand the method we developed, and on the other hand the spatial interpolation approach for bone motion measurement in biomechanics, compensating the skin tissue artefact

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Fontmarty, Mathias. "Vision et filtrage particulaire pour le suivi tridimensionnel de mouvement humain : applications à la robotique." Toulouse 3, 2008. http://www.theses.fr/2008TOU30162.

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Abstract:

Un défi majeur de la Robotique aujourd'hui est sans doute celui du robot personnel. Un objectif sous-jacent est de permettre à un robot mobile de naviguer de manière autonome dans un environnement de grandes dimensions en présence de public. Lors de son évolution, le robot doit pouvoir détecter et prendre en compte la présence d'humains dans son voisinage, par exemple pour les éviter, leur céder le passage, faciliter ou sécuriser leurs déplacements. Cependant, pour une interaction active, le robot doit également être capable de percevoir et d'interpréter leurs postures, leurs démarches ou leurs gestes. Dans ce but, nous souhaitons mettre en place un système de suivi visuel des mouvements humains à partir des caméras embarquées sur le robot. Une représentation 3D fruste de l'enveloppe corporelle est proposée à partir de considérations biomécaniques et anthropomorphes. La démarche consiste alors à recaler ce modèle dans les images obtenues en exploitant plusieurs indices visuels 2D (contours, couleur, mouvements) complétés par une reconstruction 3D éparse de la scène. Pour estimer les paramètres de situation et de configuration du modèle 3D, nous exploitons les techniques de filtrage particulaire, bien connues en suivi visuel. Des évolutions de l'algorithme générique de filtrage sont cependant envisagées afin de répondre plus efficacement au problème posé et de satisfaire des contraintes temporelles cohérentes avec le contexte applicatif. Afin d'aborder les problèmes de manière graduelle, deux contextes sont étudiés. .
A great robotic challenge today is the one of the personal robot. While moving in real environments, the robot must take into account the human presence in its neighborhood in order to avoid them or to facilitate their moves. However, for an active interaction, the robot must also be able to perceive their pose or their moves. To this end, we are willing to set up a human motion tracking system from embedded cameras on the robot. A rough 3D representation of the human body is proposed taking into account biomecanics and anthropomorphic constraints. The model projection is then fitted to the images by exploiting various 2D visual cues (edges, colors, motion) and 3D sparse reconstruction of the scene. In order to estimate the 3D configuration parameters, we use the well-known particle flters. Evolutions are considered in order to efficiently tackle the problem by satisfying strong temporal constraints due to the final application. To address issues step by step, two different contexts are proposed. The first one (ubiquist robotics) operate with fixed ambiance cameras proposing various and complementary view points. The second one (mobile robotics) exploits a stereo camera embedded on the robot

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Combettes, Christophe. "Estimation de la direction de marche à partir de capteurs inertiels et magnétiques portés dans la main." Thesis, Nantes, 2016. http://www.theses.fr/2016NANT4014/document.

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Abstract:

La technologie d’aujourd’hui donne la possibilité à chacun de se localiser grâce à son smartphone. Cependant les milieux intra-muros restent encore relativement dépourvus en service de géolocalisation. Pour des raisons d’ubiquité, les centrales inertielles et magnétiques de technologie MEMS présentes dans les smartphones offrent une solution pour la navigation pédestre. Dans ce contexte la stratégie « Pedestrian Dead-Reckoning » s’avère intéressante car elle limite la dérive temporelle de l’estimation de la distance parcourue. Cependant, l’estimation de la direction de marche s’avère critique dans la stratégie PDR, les mouvements de la main présentant un certain désordre/désalignement qui rend difficile une telle estimation. Dans un premier temps, l’estimation de l’orientation de la centrale inertielle est affinée afin de projeter avec un minimum d’erreur les mesures inertielles dans le plan horizontal. Un filtre d’estimation de l’orientation paramétré en quaternions et basé sur une exploitation opportune des champs magnétiques et de gravité a été développé. Dans un second temps, il s’agit d’estimer la direction de marche. Les méthodes de l’état de l’art proposent une estimation de la direction de marche à partir de la maximisation de l’énergie du signal. Cette approche est sensible aux mouvements de la main. Nous proposons une nouvelle approche basée sur les théories des probabilités et de l’information qui s’inspire de la description biomécanique de la marche. Des validations expérimentales sont conduites pour analyser les performances d’estimation de la direction de marche qui est directement reliée à la qualité de l’estimation du positionnement
Thanks to new technological developments, it is now possible to get our localization with our own smartphone. However, indoor environments are still relatively lacking in localization based service. MEMS sensors, composed of inertial and magnetic sensors, offer a ubiquitous solution. These sensors can be merged with other technologies to give a reliable solution for the Pedestrian Navigation. In this context the “Pedestrian Dead Reckoning” strategy is attractive. Indeed, this strategy enables to estimate the walking distance with a limited drift. But the walking direction estimation remains critical in the PDR strategy. Hand movements are relatively erratic and cause a dynamic angular misalignment, which is difficult to estimate. Firstly, a new orientation estimation algorithm of the handheld unit is developed to reduce the errors in the horizontal inertial measurements. The filter is parametrized with quaternions and based on opportune invariant phases of the magnetic and gravity fields. Secondly, a novel walking direction estimator is proposed. State of the art methods to estimate the walking direction are based on the signal energy maximization and are sensitive to erratic hand movements. The new approach is based on the theories of probability and information that is built on the biomechanical description of walking. Experimental validations are conducted to analyze the performance of the new direction estimation filter whose quality directly depends on the quality of the position estimates

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Marécot, James. "Définition de contenus d'un enseignement interdisciplinaire mécanique-éducation physique et sportive : contribution à l'élaboration d'un CD ROM : "la science des mouvements humains"." Poitiers, 2002. http://www.theses.fr/2002POIT2252.

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Dissertations / Theses on the topic 'Analyse du mouvement – Capture de mouvements'

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