Tesi sul tema "Conception réalisée"

Les connaissances mises en uvre pour la realisation d'un projet d'irrigation font appel aux sciences de l'ingenieur dans differents domaines (agronomie, hydraulique, technologie du materiel, economie). La simulation d'un processus de conception au cours duquel interviennent plusieurs specialistes de differentes disciplines a exige la definition d'un langage a regles de production (snarx), la construction d'un moteur d'inferences, et l'assemblage des connaissances de facon a en permettre une utilisation intelligente et interactive

Le but de l'assemblage céramique métal par brasage est d'associer les propriétés souvent antagonistes mais complémentaires de ces deux classes de matériaux. Les difficultés posées par la liaison céramique métal résident bien dans la différence de comportement entre ces matériaux. Notamment la différence de dilatation thermique qui entraine le développement de contraintes résiduelles une fois l'adhésion réalisée par la solidification de la brasure (780°C). L'objet de ce travail est de développer un outil d'aide à la conception des assemblages céramique métal brasés qui permettra de réduire les contraintes résiduelles précitées et d'assurer le bon fonctionnement de l'assemblage. Le travail a été organisé suivant trois étapes majeures : l'identification des lois de comportement des matériaux constituant l'assemblage, l'élaboration de l'outil d'aide à la conception puis sa validation expérimentale dans l'estimation des contraintes résiduelles et dans la prévision de la rupture
Ceramic and metallic materials are joined together in order to associate the different but complemantary properties of these two kind of materials. The main difficulties in ceramic to metal joining are based on the behaviour difference between these materials. Notably, the difference between the thermal expansion coefficient leads to the development of residual stresses after the braze alloy solidification (780°C) during brazing process. The framework of this study is to develop a conception tool for the ceramic metal brazed assemblies which allows to reduce the residual stresses values and to ensure its performance. The work has been organised in three major steps : the behaviour law identification of each materials of the assembly, the definition of the numerical conception tool and then the experimental validation of the residual stresses and mechanical behaviour estimation

Le jeu vidéo habituellement rattaché au ludique est abordé ici dans le champs des Arts Plastiques, pour ses qualités de représentations et esthétique, et appliqué dans le cadre de cette thèse, aux domaines de l'architecture et de l'Archéologie. Dans ce cadre trois reconstitutions 3D informatisées de sites ont été réalisées avec cette technologie du jeu vidéo, et peuvent être visitées en temps réel par le biais de la réalité virtuelle. Dans cette optique, les reconstitutions ont été conçues pour traduire l'ambiance des sites, et sont chargées de représenter le site tel qu'il a pu être à un moment de son histoire, en mettant en scène l'espace représenté au moyen de la lumière, des textures et des sons. A partir de ce concept, la relation entre l'utilisateur et la reconstitution 3D propose ce nouveau medium comme outil performant de recherche et de découverte. Permettant de représenter, analyser, tester et modifier les objets de recherches tout au long de leurs développements. Un site Internet et un forum ont été mis en ligne dans le cadre de cette thèse, afin de mettre à la disposition des personnes intéressées, un ensemble de reconstitutions archéologiques, et de favoriser les échanges et discussions entre utilisateurs. Ce site permettra de suivre l'évolution des logiciels ludiques, et ainsi de bénéficier des innovations et des nouveaux développement proposés par ce domaine en constante et rapide évolution
Usually video games are related to entertainment, however, we will see that it can be used in the field of Visual Art due to the graphic qualities, aesthetic representation Also, it may be used in the architectural and archeological fields. In this area, three 3D computerized reconstructions of sites have been created with video game technology and can be visited in real time with virtual reality. Therefore, reconstructions have been created to reproduce the atmosphere of the site and to represent an archeological site as it existed in the past, by presenting the area with lights, textures and sounds. Using this concept, the relation between the user and the 3D reconstruction, proposes this new medium as an efficient tool for research and discovery. It is a means to analyze, test and modify the subjects of research during their development. A web site and a forum have been created in respect to the thesis in order to provide people with a collection of architectural reconstruction, and to increase communication and discussion between users. This web site will enable users to follow the evolution of computer games, and, therefore benefit from innovations and new developments which are continuously developing

La recherche dans le domaine des Environnements Virtuels (EV) pour la formation s'est souvent attachée aux aspects techniques, sans proposer une réelle démarche de conception centrée sur les utilisateurs (formés et formateurs). Pour concevoir un EV efficace, utilisable et utile pour la formation, nous proposons une méthodologie de conception prenant en compte divers aspects. En effet, dans un premier temps, il est essentiel de s'interroger sur les objectifs pédagogiques des formateurs et sur les capacités sensori-motrices et cognitives des formés. Ensuite, les capacités technologiques doivent être étudiées. Enfin, l'EV et les fonctionnalités utiles peuvent être spécifiées. Notre méthodologie de conception est basée sur trois composantes fondamentales dans les EV : l'immersion et l'interaction sensori-motrices (i.e. les interactions physiques des utilisateurs avec le système), l'immersion et l'interaction cognitives (i.e. les raisonnements et les comportements des utilisateurs) et l'immersion et l'interaction fonctionnelles (i.e. l'apprentissage et le transfert de la tâche).
La réalité virtuelle (RV) est souvent utilisée comme moyen technique pour immerger un formé dans des environnements le plus proche possible de la réalité. Les limitations technologiques actuelles ne permettent pas de s'approcher parfaitement de la réalité. De plus, les formateurs ont souvent besoin de fournir des explications s'appuyant sur des situations éloignées du réel afin d'aider les formés à prendre du recul et à mieux comprendre cette réalité. Les nombreuses potentialités de la RV permettent de proposer différents niveaux de réalisme.
Pour gérer ces niveaux de réalisme et optimiser les fonctionnalités offertes par la RV en fonction de objectifs pédagogiques et des difficultés des formés, nous proposons un Agent Pédagogique Intelligent (HAL : Help Agent for Learning)
HAL a été conçu pour aider les formateurs à construire un discours pédagogique en environnement virtuel en proposant deux types de stratégies pédagogiques adaptatives. Les premières modifient des aspects du scénario (pannes, conditions météorologiques, etc.). Les secondes fournissent des aides pour la compréhension de la situation (suggérer où le formé peut trouver la connaissance, expliquer une règle, montrer la conséquence de ses erreurs, etc.). Ces stratégies peuvent être mise en œuvre grâce à différentes formes d'assistance pédagogique gérant différents niveaux de réalisme (enrichissement, visualisation de mécanismes cachés, modélisation de concepts abstraits, etc.) HAL est basé sur un système multi-agent permettant de décrire une architecture modulaire et distribuée.
Une application professionnelle et industrielle réelle nous a permis de mettre en œuvre notre méthodologie de conception basée sur les aspects cognitifs, d'exploiter un grand nombre de potentialités de la RV et de mettre en évidence l'apport de HAL pour gérer ces fonctionnalités. L'objectif de cette application est de former des conducteurs de TGV à l'intervention sur Lignes à Grande Vitesse (descente sur les voies et manipulation d'appareils de voie.)

Depuis plusieurs décennies, la recherche en Interaction Homme-Machine travaille sur les systèmes qui mélangent le monde physique avec le monde numérique. Les interfaces de réalité mixte visent à faire disparaître la frontière entre ces deux mondes. Face au manque de capitalisation et d'aide lors de la conception de ces systèmes, nos travaux ont pour objectif de définir un modèle d'interaction avec les systèmes de réalité mixte unificateur capitalisant les approches du domaine existantes. Ce modèle, appelé Modèle d'Interaction Mixte, permet au concepteur de décrire, caractériser et explorer les techniques d'interaction. Pour cela, nous considérons les objets mixtes, à la fois physique et numérique, qui prennent part à l'interaction avec l'utilisateur. Pour opérationaliser ce modèle d'interaction pendant la conception et permettre la réalisation d'ébauches interactives simultanément, nous avons développé un outil de prototypage. Cet outil reprend les concepts du Modèle d'Interaction Mixte. Nous avons validé ces travaux en considérant deux formes de validations : conceptuelles et expérimentales. Nous avons considéré des cadres de validation existants et nous avons conçu plusieurs systèmes en collaboration avec des acteurs de la conception
Research in Human-Computer Interaction explores Mixed Reality Systems for several decades. Mixed interfaces seek to smoothly merge the physical and digital (data processing) environments. Facing a lack of capitalization and help when designing such systems, our work aims at defining a unifying model of interaction with mixed reality systems, capitalizing existing approaches in this domain. This model, called Mixed Interaction Model, allows a designer to describe, characterize and explore interaction techniques. In order to do so, we focuse on physical-digital objects taking part in the interaction with the user. In order to operationalize this interaction model during design and allow designers to realize interactive sketches simultaneously, we developped a prototyping tool. This tool capitalizes the concepts of the Mixed Interaction Model. We conducted conceptual and experimental evaluations, by considering existing validation frameworks and we designed several systems in collaboration with design actors

Les systèmes dits d’intelligence artificielle peuvent obtenir des produits dont on se demande s’ils sont éligibles au droit d’auteur. Face à cette question, le juriste intellectualiste ne peut se contenter d’un modèle grossier de son droit, ni se satisfaire d’une approximative revendication. Il est alors invité à considérer la production artificielle de manière réaliste, dans ses caractères sériels et divergents. Ceci éloigne la possibilité d’une appréciation erronée des faits : il n’y a pas, le plus souvent, un produit créé par un utilisateur de l’IA. La production artificielle, ce sont avant tout des surnuméraires, outputs obtenus incidemment en très grand nombre, traces numériques d’une ingénierie indirecte et hautement itérative. Pratiquer l’exercice de qualification au droit d’auteur sur le cas artificiel fait comprendre les raisons de l’impossible protection : les choix libres ne peuvent être qualifiants que des formes originales créées (les logiciels) … ils ne sauraient qualifier toute forme lointainement obtenue. Face à ce cas limite, les caractères de l’œuvre de l’esprit se révèlent dans la cohérence du droit positif : la conception réalisée, la disqualification du fait d’une trop grande contrainte technique, la précision et l’objectivité de l’identification et les autres conditions d’entrée au droit d’auteur, viennent souligner la détermination autoriale, la convergence créative et l’intelligibilité sociale comme le sous-texte pré-conditionnel de l’institution
AI systems can produce outputs that may purportedly be subject to copyright. To investigate this possibility, one should avoid the use of a rough model of copyright law, and an approximative description of the facts. Artificial production should be envisaged realistically, being serial and non-convergent. Most of the time, there is not one sole artificial output obtained by the so-called “AI user”. On the contrary, there are mostly supernumerary outputs due to the use of an indirect and highly iterative kind of software engineering. Then we understand the reason why this cannot be subject to copyright protection. Free choices are only creative towards works of authorship, not their indirect computed implications. This is also a confirmation of the consistency of copyright law: it protects what the author has conceived and realized, what is not excessively impeded by technical constraints, what is objectively and precisely identifiable… As a consequence, authorial determination, creative convergence and social intelligibility appear as unavoidable preconditions of copyright law

Cette thèse se place dans le cadre du projet Diamonix, qui vise à établir une filière diamant en France. La thèse porte sur des travaux de dimensionnement de protection périphérique, structure nécessaire au bon fonctionnement des composants d'électronique de puissance. Le développement de protections périphériques applicables aux diodes Schottky sur diamant monocristallin nécessite plusieurs étapes. Après un premier chapitre détaillant l'état de l'art de l'utilisation de diamant en électronique de puissance, nous nous attardons sur la conception de protection périphérique basée sur une plaque de champ à l'aide de divers diélectriques et ensuite à l'aide d'un matériau semi-résistif dans le chapitre 2. Ces simulations sont réalisées à l'aide du logiciel SENTAURUS TCAD. Le troisième chapitre essaie de répondre aux problèmes technologiques posés par le chapitre 2. Nous avons ainsi développé une nouvelle technique de gravure basée sur une succession d'étapes utilisant Ar/O2 puis CF4/O2. Puis, dans un deuxième temps, nous avons réalisé des capacités Métal/Diélectrique/Diamant afin de qualifier le comportement des diélectriques sur le matériau diamant. Leur comportement est problématique mais il s'agit à notre connaissance de la première étude poussée de capacités sur diamant. Le chapitre 4 revient sur la fabrication et la caractérisation de diodes Schottky protégées à l'aide de plaques de champ sur divers diélectriques, les résultats obtenus étant mitigés. Enfin, la conclusion revient sur les résultats importants de simulation, de gravure, de caractérisation des capacités et des diodes Schottky pour ensuite s'élargir et donner des perspectives de travail.

Le contexte de globalisation oblige les entreprises à intégrer des unités délocalisés dès la phase de conception. Cette intégration de domaines très différents rend de plus en plus complexe le processus de conception. Les différents acteurs doivent introduire leurs propres contraintes en juste besoin. Ils doivent pouvoir travailler sur leurs propres vues dans un système multi-acteur. Nous montrons ici comment le système proposé permet de résoudre les problèmes de complexité. Un système de conception de meubles réalisés en panneaux de fibres ou de pë:lrticules est développé pour valider notre approche. Ce système intègre un designer, proposant en esquisse les formes et les principales dimensions d'un meuble répondant à un cahier des charges. Un technologue, un assembleur, un mécanicien et un fabricant permettent de réaliser les choix technologiques adéquats, de dimensionner les différents éléments en tenant compte de critères de qualité et d'évaluer le coût final d'obtention du produit
The companies need to integrate delocalized units in different domains during the design process although it increases complexity in the design process due to the globalization. The actors must introduce their constraints in a just need and be able to work in a multi-actor system. We present here how the proposed system solves the problems of imaginary complexity. A design system for furniture made of particleboard or fiberboard is developed to validate our approach. It integrates a designer, proposing the outlines of shapes and principal dimensions of product corresponding to the specifications. A technologist, an assembler, a mechanician, and a manufacturer allow carrying out gradually the adequate technological choices, to calculate the dimensions of various elements by taking account of quality standards and to evaluate the cost of the final obtaining product

La maquette numérique remplaçant progressivement la maquette physique en conception, de nouveaux outils doivent être disponibles. En particulier, un outil permettant de vérifier la maintenabilité d’ensembles mécaniques complexes à l’aide de la maquette numérique est nécessaire. Nous proposons pour cela un système multi-agent basé sur une collaboration entre l’homme et l’ordinateur permettant de générer des trajectoires hors collision de mannequins et/ou d’objets dans des environnements virtuels encombrés. Nous nous intéressons particulièrement à l’émergence de comportement réaliste pour le mannequin virtuel grâce à la collaboration de multiples agents élémentaires. Le système développé permet de vérifier rapidement et simplement la montabilité et la maintenabilité d’ensembles mécaniques complexes sur la maquette numérique, avec des gains de temps importants par rapport aux approches classiquement utilisées, tout en assurant le réalisme et la faisabilité des trajectoires obtenues
As Digital Mock-Up (DMU) is replacing physical mock-up for product design, new tools must be available. In particular, a tool allowing simply and quickly checking of the maintainability of complex mechanical systems using the numerical model is necessary. For that purpose, we propose a multi-agent system, based on collaboration between man and computer, which allows to generate collisions-free trajectories for manikins and/or objects in encumbered virtual environments. We focus on the realistic behaviour emergence for the virtual manikin due to the collaboration of the multiple elementary agents integrated into the system. The developed system makes it possible to quickly and simply check the accessibility and the maintainability of complex mechanical systems on the digital mock-up, with important savings of time compared to the classically used approaches, and while ensuring the realism and the feasibility of the obtained trajectories

Ce mémoire décrit la conception d'une interface sensori-motrice de marche 1D destinée à des applications de Réalité Virtuelle, capable de simuler la marche naturelle sur place. La plupart des interfaces existantes ne permettent pas de marcher de façon naturelle en termes de longueur et de vitesse de pas. Notre état de l'art des interfaces de locomotion est suivi d'une analyse concernant la perception du mouvement ainsi que la biomécanique de la marche humaine, deux domaines de connaissance pris en compte lors de la conception de notre interface. Ainsi, le dimensionnement des actionneurs doit prendre en compte de nombreux facteurs liés à l'homme et à la nature des stimuli sensoriels que nous souhaitons restituer à l'utilisateur. En outre, notre interface possède une instrumentation spécifique permettant de mesurer efficacement les réponses motrices de l'utilisateur. Nous proposons également différentes stratégies de pilotage des pédales permettant de rendre l'interface la plus transparente possible pour l'utilisateur. Ces stratégies peuvent être facilement intégrées au niveau de la tâche de pilotage de l'interface en raison de son caractère fortement générique. Nous présentons enfin l'intégration de notre interface avec un environnement virtuel existant et proposons une validation basée sur des critères d'interaction et d'immersion sensori-motrices et mentales.

La gestion des donnees permanentes prend une part de plus en plus importante dans tous les domaines de l'informatique. Pour beaucoup d'applications operationnelles, ces donnees sont indispensables a la perennite des entreprises. Pour autant, il n'est pas rare que l'organisation logique des donnees soit ignoree ou mal comprise. Les phases de maintenance de l'existant, notamment a des fins d'evolution ou d'interoperabilite avec d'autres applications, sont rendues difficiles. Nous avons defini un processus de retro-conception de bases de donnees relationnelles. Nous voulons fournir une abstraction des donnees sous la forme d'un schema conceptuel. Notre travail repose sur les fondements du modele relationnel et ameliore significativement l'automatisation de certaines parties du processus. Les travaux dans ce domaine font generalement des hypotheses peu realistes: disciplines de nommage des attributs cles, connaissances des dependances entre les donnees ou disponibilite des administrateurs. Nous proposons une approche modulaire et realiste. Le processus s'articule autour de cinq modules: comprehension de la navigation logique en analysant les jointures effectuees dans les programmes d'application ; extraction de la semantique des donnees a partir de cette navigation logique et de l'extension de la base ; restructuration du schema relationnel pour expliciter des objets caches et les transformer en relations ; traduction du schema relationnel ainsi restructure dans un schema conceptuel de type entite-association, et enfin validation du schema conceptuel obtenu. Si des connaissances sont remises en cause lors de cette validation, une partie du processus peut etre reiteree. Ce processus de retro-conception a ete valide sur un cas reel. Il faut noter qu'il semble etre prometteur pour realiser l'audit de bases de donnees relationnelles operationnelles

Dans un contexte de démocratisation de la Réalité Virtuelle, la conception d'environnements de formation pertinents est un enjeu identifié tant au niveau académique qu'industriel.Dans cette thèse, préparée dans le cadre d'un contrat CIFRE entre le LIRMM et Capgemini, une étude approfondie de la littérature ainsi que des besoins industriels a été réalisée, nous permettant d'identifier les précautions, les concepts et les limites à prendre en compte afin d'y répondre.En exploitant notamment des outils issus du domaine statistique, nous proposons et appliquons des méthodologies expérimentales afin d'évaluer la pertinence d'environnements de formation pour deux cas d'usage : la formation aux savoir-faire procéduraux et la formation aux compétences sociales.Enfin, nous explorons également l'utilisation de la Réalité Virtuelle en tant qu'outil de conception, permettant de dessiner des expressions faciales émotionnelles représentatives à partir de la perception de sujets
In the context of Virtual Reality's democratization, the design of relevant training environments is an issue identified both at the academic and industrial level.In this thesis, prepared in throught a CIFRE contract between the LIRMM and Capgemini, an in-depth study of the literature and the industrial needs was carried out, allowing us to identify the precautions, the concepts and limitations to be considered in order to design relevant training environments.In particular, by using tools from the statistical field, we propose and apply experimental methodologies to assess the relevance of training environments for two use cases: procedural and social skills training.Finally, we also explore the use of Virtual Reality as a design tool, allowing to draw representative emotional facial expressions based on the perception of subjects

Cette thèse a été réalisée dans le cadre d’un projet intitulé Localisation et Réalité Augmentée (LRA). Mettant en relation plusieurs structures industrielles et universitaires, ce projet était appliqué à la fois au domaine ferroviaire et aux voitures autonomes. Elle aborde trois questions principales relatives à la conception des interfaces Humain-Machine dans les voitures autonomes : quelles informations faut-il présenter au conducteur ? Sous quelle forme ? À quel moment ou dans quel contexte ? Elle vise, au travers des réponses apportées à ces questions, à rendre le système « transparent », de façon à susciter une calibration de la confiance appropriée du conducteur en la voiture autonome mais aussi à susciter une expérience utilisateur satisfaisante. Nous nous sommes focalisés en particulier sur la tâche de changement de voie réalisée entièrement réalisée par la voiture autonome. Pour atteindre cet objectif, nous avons déployé une méthodologie comportant cinq étapes. Sur la base du modèle de LYONS (2013), des principes généraux de transparence ont été définis, et ont ensuite été opérationnalisées grâce à la démarche Cognitive Work Analysis. La forme des informations utiles ou potentiellement utiles au conducteur a été définie lors de de séances de créativité et en utilisant la Réalité Augmentée qui est au cœur du projet LRA. Ces informations ont été catégorisées selon les différentes fonctions dont elles résultent (prise d’information, analyse de l’information, prise de décision, implémentation de l’action). Cinq interfaces ont été conçues ; elles présentent des informations relevant de tout ou partie de ces 4 catégories. Elles représentent donc des niveaux de transparence plus ou moins élevés. La validité des principes de transparence a été éprouvée grâce à une expérimentation menée sur simulateur, auprès d’un échantillon de 45 personnes, durant laquelle différents indicateurs des activités cognitives et de l’Expérience Utilisateur ont été mesurés. L’analyse de ces données conduit à mettre en évidence des différences entre les cinq interfaces. L’interface présentant les informations issues des fonctions « prise d’information » et « implémentation de l’action » facilite les activités cognitives du conducteur/ Superviseur. Du point de vue de l’Expérience Utilisateur, c’est l’interface présentant toutes les catégories d’informations qui s’est distinguée des autres
This doctoral thesis was conducted under the canopy of the Localization and Augmented Reality (LAR) project. The research project was focused on railway yard and autonomous vehicles. The thesis provides answers to three main questions about the Human-Machine interface design in autonomous vehicles: Which information should be conveyed to the human agent? In which form? And when? Answers will enable an appropriate trust calibration of the human agent in the autonomous vehicle and improve driver’s experience by making automation “transparent”. We focus especially on the lane changing task entirely realized by the autonomous vehicle. The aim and the objectives were achieved by a five-steps methodology. Some general principles of transparency have been redefined on the LYONS (2013) model. These principles have been then operationalized by means of Cognitive Work Analysis. Graphical representation of useful information or potentially useful information was defined during creative sessions, by using Augmented Reality that lies at the heart of the LAR project. This information was categorized according to the functions from which it results: information acquisition, information analysis, decision making and action execution. Five interfaces were designed. Each of these interfaces presents information from some of these functions. Therefore, these interfaces corresponded to different transparency configurations more or less high. The validity of transparency principles was tested through an experiment on driving simulator with a sample of 45 participants. In this experiment, some indicators of cognitive activities and User Experience were measured. Data analysis has led to some differences between 5 interfaces. Indeed, the interface with related information to “information acquisition” and “action execution” functions improves the cognitive activities of the human agent. Considering the User Experience, it is the interface with the information related from the 4 functions which provides the best User Experience

Dans le cadre de la conception integree de produits ou de systemes mecaniques, nous nous proposons de mettre en place une organisation distribuee. Cette distribution combine les capacites du concepteur, au travers des approches de type realite virtuelle qui mettent en place grossierement une solution, avec celles des approches de types algorithmiques pour assurer finement la validite de la recherche. L'objectif de l'etude consiste a definir de maniere globale le niveau de contribution de chacune des deux approches, et les conditions temporelles de passages de l'une a l'autre. La methode employee gere les priorites de chacun des acteurs (concepteur, optimiseurs, choix de morphologies ou agents contraintes) selon des bases de temps distinctes qui cadencent leurs propositions respectives. Cette methode a ete appliquee dans les domaines d'accessibilite au montage, de generateur de trajectoires, de determination des conditions de coupe optimales, et de la synthese dimensionnelle de mecanismes. Il a ete mis en evidence l'existence de plages de configurations de ces priorites, pour lesquelles la repartition des agents garantit la convergence globale de la distribution. Ces agents sont donc geres de maniere deterministe afin de ne pas introduire de superviseur dans la boucle de conception partagee en conservant ainsi l'independance des acteurs, et de proposer une cooperation optimale.

Nos travaux de thèse menés au sein du laboratoire Systèmes et Transports dans l’équipe Ergonomie et Conception des Systèmes traitent de la conception de systèmes mécaniques centrée sur l’utilisateur. Notre recherche est plus spécifiquement orientée vers l’étude des systèmes mécaniques de type poste de travail. En effet, l’une des problématiques actuelles pour les industriels est de pouvoir concevoir des postes de travail en adéquation avec la composante humaine et ceci dans le but d’éviter l’apparition de disfonctionnements qui sont aujourd’hui matérialisés par des maladies professionnelles de type Troubles Musculo-Squelettiques (1ère maladie professionnelle déclarée en France et en Europe). Nous proposons pour cela d’étudier la notion d’usage (ou d’utilisabilité) des produits industriels à travers l’intégration de la discipline « ergonomie » dans le processus de conception. En effet, nos travaux bien que conduits dans le domaine des Sciences Pour l’Ingénieur, spécialité Génie mécanique (60ème section du CNU), ont tenté de prendre en considération le point de vue du métier ergonomie à travers une approche pluridisciplinaire. Dans ce contexte, nous positionnons notre recherche dans les domaines du Design For Ergonomics (conception pour l’ergonomie) et du Design For Usability (Conception pour l’utilisabilité) qui s’inscrivent plus globalement dans le Design For X (Conception en vue de X). Ainsi, notre objectif est de définir des méthodes et des outils qui visent à être intégrées au processus de conception de produit pour concevoir l’usage par l’intégration du métier ergonomie. Pour cela, à travers une première série d’expérimentations menée dans le domaine de la fabrication d’articles de maroquinerie de luxe, nous étudions successivement deux hypothèses de recherche. Notre première hypothèse de recherche introduit l’idée que : concevoir l’usage d’un système mécanique, à l’état numérique, équivaut à concevoir une interaction entre l’utilisateur réel et ce système. Dans cette optique de recherche, nous étudions le domaine d’application du prototypage virtuel qui présente aujourd’hui une montée en puissance importante grâce à la généralisation des outils de simulation numérique dans le domaine de l’ingénierie mécanique et de la conception. La deuxième hypothèse de recherche consiste à étudier la contribution de la réalité virtuelle, en tant qu’outil de prototypage virtuel temps réel, pour concevoir la fonction d’usage d’un produit donc l’interaction homme/produit numérique. Dans le cadre d’une deuxième série d’expérimentations conduites dans le domaine de l’industrie automobile et de l’agroalimentaire, nous étudions une troisième hypothèse de recherche. Cette troisième hypothèse de recherche suppose que la RV peut être utilisée pour concevoir de manière interactive le couple produit/usage plus tôt dans le processus de conception et notamment durant la phase d’études préliminaires. Dans un souci de généralisation de nos résultats expérimentaux, nous avons émis différentes limitations à nos résultats. Ces dernières nous ont amené à considérer l’intégration de la réalité virtuelle dans le processus de conception à travers la définition d’activités de conception. Nous proposons ainsi une quatrième hypothèse de recherche : « la réalité virtuelle peut être intégrée, de manière structurée, au processus de conception et de développement de produits centré sur l’homme ». Notre contribution finale, basée sur le retour d’expérience de l’ensemble des expérimentations présentées, introduit donc une méthodologie originale de Conception de l’Usage assistée par Réalité Virtuelle (CURV). La première originalité de nos travaux est de proposer l’application de notre méthodologie à tous les stades de la conception mettant en jeu des maquettes numériques (ou prototype virtuel). Nous introduisons pour cela la notion de « point de rencontre virtuel » qui permet de soutenir la collaboration et l’intégration des différents métiers dans la conception. La méthodologie CURV définit de manière structurée l’impact des outils de RV durant le processus de conception du produit et de l’usage associé. Ainsi, nous avons défini les acteurs de la conception touchés par les simulations en RV du prototype virtuel et de l’usage associé mais aussi le contexte d’action pour les concepteurs à travers la définition de rôles qui peuvent leur être assignés lors des simulations en RV. Nous proposons ainsi trois activités de conception mettant en œuvre les outils de RV, dans le cadre de la méthodologie CURV, qui sont l’analyse ergonomique qualitative du couple produit/usage en RV, l’évaluation ergonomique quantitative du couple produit/usage en RV et la conception en RV du prototype virtuel et de l’usage associé. La première activité de conception en RV propose d’évaluer, de manière immersive et interactive, le couple produit/usage sur la base de commentaires subjectifs (aspects qualitatifs de l’usage). La seconde originalité de nos travaux est de proposer une deuxième activité de conception, supportée par la RV, qui intègre des outils d’analyses ergonomiques quantitatifs de l’usage pour compléter les recommandations qualitatives déjà obtenues. La troisième originalité de nos travaux réside dans la troisième activité de conception en RV qui consiste à modifier de manière interactive et en temps réel le prototype virtuel lors des simulations en RV en fonction des évaluations ergonomiques (objectives et subjectives) précédentes. Pour cela, nous avons développé un module d’assemblage en RV, de type CAO, qui permet à l’ingénieur mécanicien de modifier dans une certaine limite l’architecture du poste de travail virtuel. Un retour direct, des modifications apportées lors des simulations en RV, au niveau du modèle CAO natif est réalisé grâce au couplage des outils de RV et des outils de CAO paramétrée ce qui diminue en partie les problèmes d’interopérabilité. Nous assurons finalement une continuité dans l’évolution du prototype virtuel au cours de sa conception. En effet, les paramètres modifiés sur le prototype virtuel sont stockés dans un outil de conception collaboratif de type PLM et peuvent être réutilisés, par la suite, par d’autres acteurs de la conception, assurant ainsi une mise à jour permanente des données du produit
Our thesis work carried out in the Systems and Transport laboratory (ERCOS team), deals with user-centred mechanical systems design. Our research is more specifically directed towards studying the mechanical systems which concern workstations. Indeed, one of the current problems for the industrialists is to be able to design workstations which are suitable for human (users/operators). The aim is to avoid the kind of serious health problems which are becoming apparent today, such as “repetitive strain injuries” (1st occupational disease declared in France and Europe). With this objective, we propose to study the “use” (or usability) of industrial equipment, by integrating “ergonomics” into the design process. Although our work was carried out in the field of Engineering Science (Mechanical engineering), we tried to take the ergonomics aspect into account through a multi-disciplinary approach. Consequently, our research is centred within the Design For Ergonomics (DFE) and design For Usability (DFU) disciplines which comes under the discipline of Design For X (DFX). Thus, our objective is to define a methodology, and associated tools, to be integrated into the ergonomic design process of both product and use. Thus, we successively studied two research hypotheses, by means of a first set of experiments carried out in the field of fine leather luxury goods. Our first research hypothesis is to study the use of a numerical mechanical system via the design of an interaction between the real user and this system. The second research hypothesis is to study the usefulness of virtual reality (VR), as a real-time virtual prototyping tool, to design the “use function” of the product and so the “human/numerical product” interaction. Within the context of a second set of experiments, carried out in the automobile industry and agro-alimentary fields, we studied a third research hypothesis. This third assumption is that VR can be used to design, in an interactive way, both the product and the product use earlier in the design process and in particular during the phases of preliminary studies and detailed studies. In order to generalise our experimental results, we identified various limitations of our results. It led us to consider integrating virtual reality into the design process through the definition of “design activities”. We thus propose a fourth research hypothesis: “virtual reality can be integrated, in a structured way, into a human-centred product design and development process”. Thus, our final contribution, based on all feedback from these experiments, introduces an original design methodology called Virtual Reality Aided Design for Use (VRADU). The first originality of our work is to propose using the application of VRADU methodology in all design stages implying a digital mock-Up (DMU) or a virtual prototype. For this reason, we introduced the concept of “virtual reality meeting point” which makes it possible to support the teamworking and the integration of the various disciplines within the design process. VRADU methodology defines, in a structured way, the impact of VR tools during the design of the product and its associated use. Thus, we defined the design actors concerned by the “virtual prototype and associated use” simulations in VR. We also defined their actions through role definition which can be assigned to them during simulations in VR. We proposed three “design activities” which use VR tools, within the VRADU methodology framework. These are: the qualitative ergonomic analysis of both product and associated use in VR, the quantitative ergonomic evaluation of both the product and associated use in VR and the design of the virtual prototype and its associated use in VR. The first “design activity” in VR proposes to evaluate, in an immersive and interactive way, product and product-use on the basis of subjective comments (qualitative aspects of use). The second originality of our work is to propose a second “design activity”, carried out using VR, which integrates tools for quantitative ergonomic analysis of the use, in order to supplement the qualitative recommendations already obtained. The third originality of our work lies in the third “design activity” in VR which is to modify the virtual prototype , in an interactive way and in real-time, during simulations in VR according to the previous ergonomic evaluations (objective and subjective) already made. For that, we developed a CAD type VR assembly module which makes it possible for the mechanical engineer to modify the virtual workstation structure within certain limits. A direct update of these modifications is possible on the native CAD model level due to the connection between the VR tools and the parametric CAD tools. This partially decreases the interworking problems between the various simulation tools. Finally, we ensured continuity in the virtual prototype development during its design. Indeed, the parameters modified on the virtual prototype are stored in a collaborative design tool of PLM type. These parameters can be re-used, thereafter, by other designers, thus ensuring permanent updating of the product data

Les Learning Games sont des environnements d'apprentissage, souvent informatisés, qui utilisent des ressorts ludiques pour catalyser l'attention des apprenants et ainsi faciliter leur apprentissage. Ils ont des atouts indéniables mais présentent également certaines limites, comme des situations d'apprentissage trop artificielles. Ces limites peuvent être dépassées par l'intégration d'interactions en Réalité Mixte dans les Learning Games, que nous appelons alors des Mixed Reality Learning Games (MRLG). La Réalité Mixte, qui combine environnements numériques et objets réels, ouvre de nouvelles possibilités d'interactions et d'apprentissage qui gomment les limites précédentes et qu'il faut repérer et explorer. Dans ce contexte, nous nous intéressons au processus de conception des MRLG. Dans un premier temps, nous présentons une étude sur l'utilisation de la Réalité Mixte dans les domaines de l'apprentissage et du jeu, incluant un état de l'art des MRLG. Cette étude montre que, malgré de nombreux atouts, la conception des MRLG reste difficile à maîtriser. En effet, il n'existe ni méthode ni outil adapté à la conception de ce type d'environnements. Dans un second temps, nous analysons et modélisons l'activité de conception des MRLG à travers la littérature et des expériences de conception, dont une menée dans le cadre du projet SEGAREM. Cette démarche révèle des verrous spécifiques tels que l'absence d'aide à la modélisation (ou formalisation), à la créativité et à la vérification de la cohérence des idées. Nous éclairons nos réponses à ces besoins par un recensement des outils utilisés dans les domaines liés aux MRLG : situations d'apprentissage, jeux et environnements de la Réalité Mixte. Ceci nous amène à proposer deux outils conceptuels : un modèle de description de MRLG (f-MRLG) et des aides à la créativité sous la forme de propositions puis de recommandations. Le modèle de description a pour objectif de formaliser l'ensemble des éléments constituant un MRLG, mais aussi d'être un moyen d'identifier les éléments à définir, de structurer et de vérifier les idées. Les listes de propositions et recommandations ont pour but d'aider le concepteur à faire des choix cohérents par rapport à la situation d'apprentissage visée, en particulier en ce qui concerne les types de jeux et les dispositifs de Réalité Mixte. Une première évaluation de ces propositions a conduit à leur amélioration. Ces propositions sont à l'origine de la conception et du développement d'un outil auteur informatisé : MIRLEGADEE (Mixed Reality Learning Game DEsign Environment). MIRLEGADEE est basé sur LEGADEE, un environnement auteur pour la conception de Learning Games. Une expérimentation auprès de 20 enseignants et concepteurs de formation a validé le bienfondé de cet outil qui guide effectivement les concepteurs dans les phases amont du processus de conception de MRLG malgré des limites pour l'accompagnement de tâches complexes.

Le système M. A. R. T. S a été conçu avec l'objectif de proposer un nouveau mode de médiation au musée. Lorsque la visite au musée se déroule sans guide conférencier, les outils de médiation classiques comme l'audio-guide ou les étiquettes montrent rapidement leurs limites en termes d'interaction humaine. Nous proposons donc de permettre au visiteur d'interagir avec un guide humain virtuel appuyé de nos paradigmes d'interaction " Sélection Documentation Reconstruction", puisant leurs principes de la réalité augmentée. L'objectif, par le biais de nos propositions, est de créer les conditions propices à un contact riche avec la collection, et de donner au visiteur les outils nécessaires pour qu'il puisse vivre une expérience d'apprentissage riche au musée. Les expérimentations que nous avons menées vont dans ce sens, montrant l'efficacité de ce nouveau mode de médiation. Qui plus est, les principes d'interactions sont suffisamment généraux pour dépasser le cadre original de la visite guidée au musée et peuvent être exploitée pour une visite guidée à l'extérieur
M. A. R. T. S system was built in order to propose a new mode of museum mediation. When the museum visit take place without a human guide, classical mediation tools such as labels or audio-guide rapidly show their limits in terms of human interaction. We therefore propose to allow visitors to interact with a virtual human guide supported by our interaction paradigms "Selection Documentation Reconstruction", which are based on augmented reality. The aim behind our proposals is to ensure favorable conditions for a rich contact with collections, and provide the visitor with necessary tools enabling him to live a worthwhile learning experience in the museum. The experiments we have conducted go in this direction, showing the effectiveness of this new mode of museum mediation. Moreover, interactions principles are sufficiently general to be applied to other cultural heritage activities such as outdoor guided tours

La réalité virtuelle a longtemps été utilisée dans les applications ludiques comme les jeux d'arcades et les parcs d'attractions. Cette technologie se trouve aujourd'hui mieux impliquée dans les activités de production, de formation ou de communication. Cette thèse traite l'assemblage du prototype virtuel d'un produit dans un environnement 3D, qui simule l'atelier de montage dans le monde réel. Pour que les objets de cet environnement aient un comportement réaliste, des algorithmes et des métaphores ont été développés dans dVISE. L'objectif consiste à tester l'assemblabilité d'un produit au stade de sa conception et à générer la séquence de son assemblage la plus réalisable à partir des essais effectués sur des pièces virtuelles dans un envieronnement simulé. On démontre que la loi de Fitts, qui est un modèle du comportement psychomoteur humain, est applicable à une tâche d'assemblage de pièces cylindriques dans un environnement 3D. On génère la loi de Fitts modifiée qui tient compte de l'effet du diamètre de la pièce à déplacer. Ce dernier réduit l'indice de difficulté de la tâche et le temps de mouvement formulé par le modèle de Fitts. Les valeurs de l'indice de performance de la tâche obtenues dans le monde réel (MR) et dans l'environnement virtuel (EV) permettent de confirmer que des informations quantitatives et qualitatives, telles que le temps et la gamme d'assemblage, peuvent être déduites à partir d'un modèle en environnement virtuel. L'opérateur utilise ses connaissances du domaine de la planification d'assemblage et les métaphores de l'environnement virtuel pour créer des assemblages stables. L'analyse de l'exécution de la tâche d'assemblage en EV et dans le MR nous permet de conclure que la planification des actions d'assemblage ne dépend pas de l'environnement d'interaction. Ceci valide notre approche d'assemblage mécanique en réalité virtuelle

Cette thèse traite de l'utilisation des environnements immersifs de Réalité Virtuelle (RV) pour la Conception Assistée par Ordinateur (CAO). Nous étudions comment ces nouvelles interfaces entre l'homme et les systèmes informatiques peuvent améliorer les différentes tâches de conception de formes géométriques qui sont actuellement réalisées sur station de travail avec écran, clavier, souris et ne proposant qu'une interface graphique. Or ce type d'interaction ne tire pas profit des possibilités de la RV en terme d'interaction directe et 3d. De plus, les objets de CAO n'offrent pas de moyens pour modifier leur forme à partir de ce type d'interaction. Nous présentons une approche d'objets réactifs, permettant de changer la valeur des paramètres d'opérations dans le graphe d'historique de construction d'un solide, à partir d'interaction directe de l'utilisateur sur des éléments (sommet, arête, face) du B-Rep de ce solide. Nous utilisons à ce propos un système d'inférence qui décide quels vont être les paramètres modifiés à partir de l'élément sélectionné, et comment vont être interprétées les manipulations de l'utilisateur en tant que variations numériques des paramètres. Ces inférences se fondent sur des jeux de règles basées sur des informations de constructions rattachées aux éléments du B-Rep. Ce modèle d'objet réactif a été implémenté dans un prototype permettant la création et la modification des objets CAO de manière intuitive dans un environnement immersif et multimodal. Nous proposons aussi dans cette thèse une méthode de détection de collision dédiée à l'interaction immersive, ainsi qu'un système de rendu graphique sur grappe de PC adapté aux objets déformables
This thesis discuss of the use of immersive environments of Virtual Reality (VR) for Computer Aided Design (CAD). We study how these new interfaces between man and information systems can improve the different tasks of geometric shape design that are actually done on workstation with screen. These workstations essentially use keyboard, mouse and graphical interface. However this kind of interaction does not take advantage of VR possibilities in term of direct 3d interaction. In addition, CAD objects does not allow ways to modify there shape with a direct and 3d interaction. We present an approach of reactive objects that allows changing the value of operations parameters in the construction history graph of the solid, from direct interaction of the user on the elements (vertex, edge, face) of the B-Rep of the solid. To this purpose, we use an inference system that decides what parameters to modify knowing the selected element, and how to map the manipulations of the user to numerical changes of the parameters. These inferences are based on sets of rules dealing with construction information attached to the elements of B-Rep. This model of reactive objects has been implemented in a software prototype allowing creation and modification of CAD objects in an intuitive way. The interface proposed is a multimodal and immersive environment. We also propose in this thesis a method for collision detection dedicated to immersive interaction and a graphic rendering system on PC cluster adapted to deformable objects

Cette thèse est consacrée au domaine interdisciplinaire des Systèmes de Transport Intelligents et des technologies de Réalité Virtuelle. Elle se concentre sur l'amélioration des stratégies de commande des véhicules intelligents en tenant compte des impacts de l'environnement naturel ainsi que sur l'analyse de performance, la visualisation et la vérification de la validité des algorithmes de commande sur la plateforme de véhicules intelligents réalité virtuelle (IVVR).La plateforme IVVR comprend trois sous-systèmes : un sous-système de commande de véhicules intelligents, un sous-système de visualisation et un sous-système virtuel sans fil. Le synthétique environnement naturel a été modélisé et simulé pour la simulation et l'analyse de performance des stratégies de commande sous conditions environnementales complexes. Ensuite, les expérimentations concernant le trafic équipé du régulateur de vitesses adaptatives (ou coopérative) sont exécutés et ils montrent que les systèmes existants ont échoué à maintenir une espace inter-véhiculaire de sécurité lorsque les conditions d'environnement naturel sont défavorables. Dans ce cas, nous proposons un nouvel algorithme de commande appelé NECACC pour le contrôle longitudinal du véhicule en maintenant une espace inter-véhiculaire de sécurité et garantissant une capacité de circulation optimisée même dans des conditions environnementales complexes. Cet algorithme est ensuite simulé, vérifié et validé sur la plateforme IVVR. Enfin, les démonstrations de trafic virtuel effectuant des manœuvres communes de circulation contrôlés par les systèmes de commande intégrés proposées sont présentées sous diverse conditions environnementales

Les travaux pluridisciplinaires de cette thèse, contribuent à deux domaines : les Interfaces Homme-Machine (IHM), en particulier la Réalité Augmentée (RA), et les Gestes Médico-Chirurgicaux Assistés par Ordinateur (GMCAO), domaine concret de mise en oeuvre de la RA. La contribution est double : d'une part elle enrichit et organise les concepts d'IHM pour la RA en adoptant un point de vue centré sur la tâche, et d'autre part elle améliore l'utilisabilité par les cliniciens des systèmes de GMCAO. La fusion du monde réel et du monde virtuel ouvre des voies nouvelles pour la conception de systèmes de RA, comme les systèmes de GMCAO. Mais les limites sont mal cernées. Dans ce contexte, nous avons identifié des caractéristiques intrinsèques des systèmes de RA et établi un espace taxinomique. Afin de caractériser plus finement la dualité de l'interaction (Utilisateur-Monde Réel et Utilisateur-Monde Virtuel), nous avons défini la notation ASUR. Pour décrire l'interaction, ASUR identifie les entités intervenant dans le système, en particulier les adaptateurs, composants ASUR réalisant le lien entre les deux mondes. L'utilisation d'ASUR, par ces aspects descriptifs, taxinomiques et conceptuels constitue la base de notre démarche de conception ergonomique et logicielle de systèmes de RA. Cette démarche se fonde en outre sur l'étude de propriétés ergonomiques au sein de la description ASUR d'un système et sur l'adaptation du modèle d'architecture PAC-Amodeus aux systèmes de RA. En collaboration avec le chirurgien, nous avons appliqué et testé nos résultats méthodologiques sur une application concrète de chirurgie cardiaque. Cette application, CASPER, assiste le chirurgien lors de la réalisation d'une ponction péricardique, en lui procurant des informations de guidage du geste clinique sur un écran. Une re-conception de CASPER nous a amené à implémenter un casque semi-transparent permettant de visualiser ces informations directement sur le patient.

La Réalité Augmentée (RA) vise à augmenter la perception du monde réel par des éléments de synthèse. Pour avoir une fusion cohérente, les images augmentées doivent être mises à jour en temps réel en fonction des mouvements de la caméra dans la scène. L'estimation des paramètres de la caméra est souvent affectée par des fluctuations statistiques, ce qui nuit à l'impression visuelle de la scène augmentée. Dans cette thèse, nous nous intéressons à l'étalonnage basé vision des caméras et nous analysons les effets des erreurs de calibrage en situation réelle dans un contexte spécifique à la RA. Nous proposons aussi des stratégies de calibrage dans le cadre d'applications de la RA dans un univers multi-plans. Les surfaces planes sont très courantes en intérieurs comme en extérieurs et le domaine d'application de nos méthodes est donc assez large. Nos contributions à ce sujet concernent : 1) L'estimation des paramètres intrinsèques de la caméra. Nous proposons quelques extensions aux méthodes planaires classiques: une approche multi-plans, la pondération statistique des données d'entrée et des stratégies d'assistance au calibrage. 2) Le calcul séquentiel du point de vue à partir de l'observation de plans. Afin de stabiliser la trajectoire de la caméra, nous classifions les déplacements de la caméra en différents modèles de mouvement, en utilisant des critères de sélection de modèles de complexité adaptée au lieu d'utiliser les critères génériques classiques. Nos évaluations expérimentales montrent que les stratégies proposées améliorent la précision et la stabilité dans le calcul des paramètres de la caméra et, en conséquence, la qualité des séquences augmentées
Augmented Reality (AR) aims to enhance a person's perception of the world by overlaying virtual objects on the real scene. In order to maintain a coherent appearance, augmented images must be updated in real time according to the camera movements into the scene. Camera parameter estimation is often affected by statistical fluctuations, which harms the visual impression of the augmented scene. In this thesis, we concentrate on vision-based camera calibration and we analyse the effects of calibration errors in practical situations in the context of AR. We also propose some calibration techniques for AR applications into planar piece-wise environments. Planar surfaces are quite common both in indoor and outdoor scenes and the applicability of our methods is thus rather broad. Our contributions on this subject concern : 1) Intrinsic camera calibration. We propose some improvements to known planar methods: a multi-planar approach, a statistical weighting of the input data, and some strategies to assist on-the-fly camera calibration. 2) Sequential camera tracking based on planar structures. In order to improve the stability of the camera viewpoint computation, we classify camera movements into motion models by using model selection criteria of adaptive complexity instead of using classical all-purpose criteria. Experimental assessment showed that the strategies we suggest in our work improve the accuracy and stability in camera parameter computation and hence the quality of the augmented images

Ces travaux se placent dans le cadre de l'utilisation de la réalité virtuelle pour la conception et le développement de produits. Les revues d'intégration virtuelles utilisées, au niveau industriel, sont actuellement limitées à la revue de projet statique, sans possibilité de modification de la conception initiale. Nous proposons une méthode destinée à la revue de projet virtuelle, dont le but est de permettre à l'utilisateur de modifier le plus naturellement possible la maquette numérique depuis l'environnement virtuel. Cette méthode appelée D3 est basée sur trois étapes : une étape de sélection par dessin, une étape de déformation par manipulation de la zone sélectionnée et une étape de reprise qui permet aux ingénieurs de reprendre les modifications. Afin que la méthode soit un support de communication, elle se doit d'être simple, intuitive et utilisable par tous. Une expérimentation a été menée dans le but d'évaluer la méthode au niveau de la facilité d'apprentissage et des erreurs commises par les sujets lors d'une tâche de modification. Enfin, dans le but de faciliter le travail de reprise, cette méthode offre plusieurs moyens permettant aux ingénieurs de répliquer les modifications sur la maquette CAO
The context of this research is the use of virtual reality for product design and development. At the industrial level, the virtual integration reviews are currently limited to static project review, with no possibility of changing the original design. In this work, we present a new method for virtual design review, which aims to enable the user to modify, as naturally as possible, the digital model inside the virtual environment. This method, called D3, is based on three steps: a selection step by drawing, a deformation step by manipulating the selected area and a final refining step that allows engineers to adjust the modifications. For the method to be a means of communication, it has to be simple, intuitive and usable by all project actors. An experiment was performed to evaluate the method in terms of learning curve and errors performed by subjects in a modification task. Finally, in order to facilitate the refining step, this method offers several ways for engineers to reflect the modifications on the CAD model

Ces travaux se placent dans le cadre de l'utilisation de la réalité virtuelle pour la conception et le développement de produits. Les revues d'intégration virtuelles utilisées, au niveau industriel, sont actuellement limitées à la revue de projet statique, sans possibilité de modification de la conception initiale. Nous proposons une méthode destinée à la revue de projet virtuelle, dont le but est de permettre à l'utilisateur de modifier le plus naturellement possible la maquette numérique depuis l'environnement virtuel. Cette méthode appelée D3 est basée sur trois étapes : une étape de sélection par dessin, une étape de déformation par manipulation de la zone sélectionnée et une étape de reprise qui permet aux ingénieurs de reprendre les modifications. Afin que la méthode soit un support de communication, elle se doit d'être simple, intuitive et utilisable par tous. Une expérimentation a été menée dans le but d'évaluer la méthode au niveau de la facilité d'apprentissage et des erreurs commises par les sujets lors d'une tâche de modification. Enfin, dans le but de faciliter le travail de reprise, cette méthode offre plusieurs moyens permettant aux ingénieurs de répliquer les modifications sur la maquette CAO.

Le retour haptique est confronté actuellement à deux problèmes majeurs: tout d'abord aux limitations des technologies d'actionnement, notamment tactiles, qui se manifestent tant au niveau de la conception et de l'intégration dans les dispositifs haptiques. Ensuite à un manque accru d'une connaissance plus profonde de la perception haptique. Dans cette optique, notre travail de thèse s'est focalisé sur deux problématiques : la première concerne la réalisation d'une nouvelle interface haptique multiétages pour les applications de la réalité virtuelle. Le concept repose une architecture multiétages réarrangés en fonction de la perception fréquentielle et qui tient mieux en compte des problèmes d'intégrations tactile/kinesthésique. Notre travail s'est intéressé aux développements de son étage inférieur pour le rendu des forces d'interactions ainsi que des aspects liés à la commande et à son interfaçage logiciel et matériel. Cet étage offre un large potentiel d'intégrations pouvant facilement être combiné avec d'autres interfaces pour les applications de la réalité virtuelle, mais pouvant aussi être utilisé comme robot cartésien esclave à 3ddl pour les applications de la téléopération bilatérale La deuxième problématique concerne la réalisation d'une nouvelle interface pour la restitution des sensations thermiques. Par opposition aux interfaces thermiques actuelles, s'appuyant sur un retour unilatéral en température vers l'opérateur, le principe du rendu proposé est basé le couplage bilatéral de la température et du flux thermique échangé entre l'opérateur et l'objet manipulé. Dans ce contexte, nous avons développé un démonstrateur et implémenté quatre structures de couplages bilatéraux pour le rendu thermique. Des expérimentations à travers des scénarios d'interactions ont été réalisées pour la validation des concepts et des interfaces réalisées
The haptic feedback is nowadays challenged by two major problems: firstly, actuation technologies limitations, namely tactile, which are exhibited at the designing and the integrating level in the haptic devices. Secondly, a lack of knowledge of the haptic perception. Accordingly, this thesis is focused on two problems: the first is the design and the development of a new multilevel haptic interface for virtual reality applications. The rendering concept is based on a multistage architecture rearranged according to low-to-high frequencies perception and which takes in account tactile/kinesthetic integration problems. This thesis focused on the developments of the lower stage for the rendering of interactions forces (force and friction) as well as aspects related to its software and hardware interfacing and control. This stage offers a large potential of integrations which can easily be combined with other tactile and thermal interfaces for virtual reality applications, but also which can be used as a 3dof Cartesian slave robot in bilateral teleoperation applications. The second problem is the design and the development of a new interface for thermal sensations restitution. By opposition to current thermal interfaces based on a unilateral temperature feedback towards the operator, the proposed rendering scheme is based on the bilateral coupling between the temperature and the heat flux exchanged between the operator and the remote object. In this context, we have developed a master-slave thermal demonstrator and implemented four structures of thermal bilateral couplings. Experiments through interactions scenarios were realized for the validation of the proposed concepts and the realized interface

On assiste à un élargissement des domaines d'usage des Réalités Virtuelles. Ce phénomène se fonde sur l'évolution des technologies informatiques et passe par l'intégration de nouvelles interfaces qui s'adressent au geste. Les dispositifs à retour d'effort comptent parmi ces nouvelles interfaces et leur utilisation constitue une avancée significative pour l'efficacité globale des outils en reproduisant de façon plus complète les conditions de manipulation et d'interaction entre l'homme et l'objet virtuel. Dans le cadre de simulateur RV modulaires et génériques, la mise en œuvre des traitements informatiques associées à ces interfaces entraine de sérieux problèmes technologiques. En effet, les algorithmes de calcul et le matériel qui supporte ces algorithmes sont alors soumis à des contraintes temporelles dures, inhabituelles pour les spécifications des architectures informatiques courantes. Pour ce travail de thèse, il s'agit de créer entre l'homme et l'instrument virtuel des conditions favorables à l'émergence de phénomènes physiques et à l'intégration de schémas cognitifs comparables à ceux qui entrent en jeu lors de la pratique experte d'un instrument. Pour cela, cette architecture de simulation temps réel est basée sur la simulation synchrone d'objets physiques. Pour supporter l'interaction dans un environnement 3D, il a été nécessaire de repousser les limites intrinsèques à la cohabitation de calculs à hautes fréquences pour l'interface gestuelle et de calculs complexes pour le rendu graphique. Le simulateur a donc été conçu sur une architecture multiprocesseur non homogène à mémoire partagée qui fonctionne en multifréquence
Over the years, Virtual Rea lit y researches have broadened their field of application. This phenomenon is mainly due to the evolution of computer technologies, and to the integration of news interfaces into computer architectures. Haptic devices belong to this category of interfaces, which allow to create a mechanical coupling between the user and the virtual object, and also address the gestural fonctions: perception and action. Today, the integration of these devices in the VR solutions remains a critical problem, especially to implement the haptic treatment into the computation of 3D scene. Ln front of this problem, the asynchronous approach is the main solution used, since it allows to decouple visual and haptic computation. This method maintains a coherence between visual feedback and haptic feedback, but in the context of gesture learning, the asynchronous functionnement doesn't guarantee the permanence of the physical properties perceived from the virtual environnment. Ln this condition, the acquisition of gesture dexterity appears compromised. My thesis consists in the conception and realization of a synchronous multimodal simulation architecture. The particularity of this work is its « hard real-time » approach which allows to ensure computation determinism througl external clock. Also, this simulator is conceived to be a pertinent tool for gesture learning like in instrumental art creation

Les travaux présentés dans cette thèse traitent de l'utilisation de la Réalité Virtuelle (RV) et plus particulièrement du retour d'effort pour améliorer l'interaction dans les applications de Conception Assistée par Ordinateur (CAO). Dans ce document, nous décrivons le rôle actuel du Product Lifecycle Management (PLM) dans l'industrie, et plus spécifiquement la place tenue par l'outil CAO. Celui-ci offre de nombreuses fonctionnalités pour l'édition d'une maquette en trois dimensions, mais, actuellement, ne bénéficie pas pleinement des méthodes d'interactions les plus récentes. Notre positionnement de recherche concerne l'utilisation des dispositifs de visualisation ainsi que les nouvelles méthodes d'interaction offertes par la RV, pour rendre l'édition de forme plus intuitive. Toutefois, de nombreuses applications industrielles du PLM, telles que l'assemblage ou l'ergonomie, utilisent déjà des solutions de RV pour augmenter l'interaction avec le produit. Afin de bien appréhender les solutions haptiques que nous proposons, un rappel des principaux concepts de la CAO est effectué, en particulier relatif à ses modèles de données (B-Rep, graphe d'historique, persistent naming). On décrit également les informations perceptibles autour de trois principales catégories : référents, informations géométriques et guides, puis les retours tactiles et d'efforts envisagés pour traduire les différents types d'informations que l'on peut rencontrer. Le travail du concepteur s'articulant autour de deux catégories de tâches : la sélection et la modification de la maquette CAO, nous avons structuré nos travaux de recherche en haptique autour de ces deux grandes classes. De fait, nous abordons ensuite les problématiques de sélection dans une maquette 3d, sélection assistée par des retours haptiques adaptés, et ce en particulier pour permettre une perception fine des composants topologiques. Dans un second temps, nous présentons deux tâches représentatives des activités de modification en CAO : l'édition de courbes et surfaces et l'extrusion. Ces deux fonctionnalités permettent de montrer l'apport de l'haptique pour la manipulation de paramètres sur deux types d'édition CAO très différents. Nous nous intéressons à l'impact de différents facteurs comme le contexte de réalisation de la tâche, la manipulation simultanée des paramètres, la cohabitation de multiples retours haptiques, ou la prise en main, par les tilisateurs, des solutions haptiques. L'analyse des expérimentations relatées dans cette thèse montre des résultats mitigés sur l'apport de l'haptique. Si ce canal sensorimoteur est généralement plebiscité, il convient néanmoins de faire attention au paramétrage des retours d'effort et à la mise en relation des différentes méthodes haptiques, au risque de gener le travail de l'utilisateur du système CAO. Au demeurant, une fois cet écueil évité, les perspectives de l'intégration de l'interaction haptique pour l'aide 'a l'édition CAO semblent prometteuses. Nous concluons cette recherche en esquissant la méthodologie d'intégration RV-CAO qu'il conviendrait de suivre pour mener à bien une évaluation complète de nos solutions avec des utilisateurs CAO experts.

L'approche du droit à la vie privée au Burkina Faso a permis dans un premier temps de délimiter les contours de la notion même de vie privée tant au plan moderne que traditionnel, avant une appréciation de l'ensemble des garanties dudit droit à travers les systèmes de protection. Suivra une analyse sur son effectivité au triple plan juridique, social et culturel, que soutient une approche comparative ethnique. Une deuxième partie s'est attachée à l'analyse des causes de l'ineffectivité normative au plan interne, par la prise en compte de la rentabilité minimale des normes internationales et la difficulté de promtion et de protection des droits de l'homme, malgré l'effort de plus en plus remarquable de certains acteurs internationaux que sont notamment les Organisations non gouvernementales.

Utile à la conception d'objets, interface de haut niveau entre la machine et l'homme, l'image de synthèse nous permettra demain d'utiliser pleinement notre vue. Le réalisme d'une image dépend de la complexité du modèle d'éclairage utilisé. Le lancer de rayons, utilisé dans les modèles les plus réalistes, est encore trop couteux pour les machines actuellement disponibles. Les méthodes de subdivision spatiales permettent de réduire fortement la complexité initiale du lancer de rayons, mais elles apparaissent inadaptées aux super-calculateurs commerciaux. C'est pourquoi de nombreuses recherches ont visé à leur implantation sur des réseaux multiprocesseurs. L'ambition du projet Voxar est d'exploiter le parallélisme naturel d'une scène dont les éléments de matière échangent des sollicitations (rayons) via l'espace. La scène, découpée en voxels, est enroulée autour d'un réseau de processeurs connectés en tore de dimension 3. Cette association entre l'espace et les processeurs répartit les données en conservant les propriétés topologiques de l'espace à travers les connexions du réseau. Une maquette composée de 36 transputers a été réalisée ; des scènes complexes peuvent être chargées, animées et visualisées par lancer de rayon. Le rendement du réseau est compris entre 25 et 76 pour cents selon la scène et l'image calculée. Les meilleures performances apparaissent lorsque les scènes et les images calculées sont complexes. C'est la répartition des données, qui n'est pas toujours bonne, qui semble surtout limiter les performances du modèle

Cette thèse est centrée sur l'évaluation des facteurs de risque biomécanique des postes de travail dès les premières phases de conception. Les mannequins numériques actuellement proposés dans des logiciels de conception assistée par ordinateur (CAO) reposent principalement sur des caractéristiques moyennes et des modèles statiques, qui peuvent dans certains cas induire une sous-estimation des contraintes subies par l'opérateur. Un objectif ambitieux consiste à développer un modèle d'humain virtuel dynamique capable de calculer automatiquement, à partir d'une description simple de la tâche, des mouvements réalistes en ce qui concerne les positions, vitesses, accélérations et couples appliqués, ceci afin d'effectuer une évaluation ergonomique fiable d'une situation de travail. Pour atteindre cet objectif, nous avons développé un mannequin numérique dynamique contrôlé en force et en accélération, inspiré par le contrôle moteur humain. Notre contrôleur effectue plusieurs tâches simultanément et en temps réel. Les algorithmes de contrôle sont basés sur la capacité humaine à s’adapter et interagir avec des environnements différents en réglant la force et l'impédance. Le contrôleur combine un problème d'optimisation multi-objectifs avec un modèle de l'apprentissage humain (l'homme apprendrait de nouvelles dynamiques grâce à la minimisation de l'instabilité, de l'erreur et de l'effort). L'intérêt de la méthode de contrôle proposée a été mis en évidence grâce à différentes simulations. La validation de notre modèle est basée sur la comparaison des données biomécaniques mesurées expérimentalement avec celles calculées avec notre modèle dynamique de mannequin
The present thesis is focused on the evaluation of the biomechanical risk factors of a work-station or work-situation at the design stage. Digital human models (DHM) currently available in computer-aided design (CAD) software present average characteristics and rely on static models, which induce in certain cases an underestimation of the operator's constraints. An ambitious objective consists in developing a virtual human able to automatically calculate, from a simple description of the task, realistic motion in terms of position, speed, acceleration and applied couples, in order to obtain reliable ergonomic evaluation of a workstation. To reach this objective, we have developed a dynamic digital human model controlled by force and acceleration, inspired by human motor control. Our controller executes several tasks simultaneously in real time. Control algorithms are based upon the human ability to adapt and interact with different environments by adjusting force and impedance. The controller combines a multi-objective optimization problem with a human learning model (humans would learn new dynamics because of a minimization of instability, error and effort). The interest of this method has been underlined through different simulations. This validation is based upon comparison of experimentally-measured biomechanical data with those from our dynamic digital human model simulations

Cette thèse est consacrée à la conception et au développement d’une plateforme multi-agent, en réalité virtuelle, de pilotage de véhicules intelligents pour la simulation du comportement microscopique du trafic. D’abord, un système de simulation intelligent des véhicules en réalité virtuelle (VR-ISSV), basé sur les multi-agents, est proposé : c’est un système modulaire hiérarchique de modélisation et de simulation, comprenant une couche matérielle, réseau et système d’exploitation ; une couche de gestion de la visualisation ; une couche de multi-agents et une couche d’interface homme-machine. Ensuite, pour le modèle d’agent du véhicule intelligent, un paradigme de conception décentralisée est utilisé basé sur l’approche multi-contrôleurs, où le comportement du suivi des véhicules et le comportement du dépassement des véhicules sont réalisées par coordination entre multi-contrôleurs. L’agent d’environnement est construit en tenant compte de l’interaction entre les véhicules et l’environnement naturel synthétique. Un système d’information géographique (GIS) est par ailleurs utilisé afin de définir l’agent d’environnement. Enfin, pour assurer la sécurité dans les manœuvres microscopiques du trafic, plusieurs contrôleurs du véhicule intelligent, adaptés à l’environnement complexe, sont considérés. Les contrôleurs, basés sur la logique floue, sont proposés pour envoyer les commandes appropriées aux actionneurs du véhicule - volant de direction, accélérateur, frein... Les modèles de comportement microscopique du trafic basé sur l’agent de véhicule intelligent sont étudiés considérant différents scénarios et l’environnement
This PhD thesis is dedicated to the modeling and simulation of microscopic traffic behavior in virtual reality system, with the intent of providing a new approach to effectively ensure traffic safety. At first, Virtual Reality Intelligent Simulation System of Vehicles (VR-ISSV), based on multi-agent, is proposed to simulate the intelligent microscopic traffic, which is a hierarchical modular modeling and simulation system consisting of hardware, network and operating system layers, visualization management layer, multi-agent layer, human-machine interface layer. The multi-agent layer includes entity agents (intelligent vehicle agents and around vehicle agents), service agent and environment agent. Second, for the intelligent vehicle agent model, a decentralized design paradigm is used for developing the multi-controller based intelligent vehicle, whereby the car following behavior and the overtaking behavior could be realized by the coordination of the multi-controller. The environment agent is constructed based on the conception of Synthetic Natural Environment (SNE), taking into account the interaction between the vehicles and the natural environment. Geographic Information System (GIS) is used to establish environment agent. Finally, to ensure the safety in microscopic traffic maneuver, the intelligent vehicle controllers adapting to complex environment are considered. Fuzzy logic based controllers are designed for sending the appropriate outputs to the vehicle’s actuators – the steering wheel and the throttle/brake pedals. Microscopic traffic behavior models based on the intelligent vehicle agent involving environment are studied

Cette thèse est consacrée à la conception et au développement d'une plateforme multi-agent, en réalité virtuelle, de pilotage de véhicules intelligents pour la simulation du comportement microscopique du trafic. D'abord, un système de simulation intelligent des véhicules en réalité virtuelle (VR-ISSV), basé sur les multi-agents, est proposé : c'est un système modulaire hiérarchique de modélisation et de simulation, comprenant une couche matérielle, réseau et système d'exploitation ; une couche de gestion de la visualisation ; une couche de multi-agents et une couche d'interface homme-machine. Ensuite, pour le modèle d'agent du véhicule intelligent, un paradigme de conception décentralisée est utilisé basé sur l'approche multi-contrôleurs, où le comportement du suivi des véhicules et le comportement du dépassement des véhicules sont réalisées par coordination entre multi-contrôleurs. L'agent d'environnement est construit en tenant compte de l'interaction entre les véhicules et l'environnement naturel synthétique. Un système d'information géographique (GIS) est par ailleurs utilisé afin de définir l'agent d'environnement. Enfin, pour assurer la sécurité dans les manœuvres microscopiques du trafic, plusieurs contrôleurs du véhicule intelligent, adaptés à l'environnement complexe, sont considérés. Les contrôleurs, basés sur la logique floue, sont proposés pour envoyer les commandes appropriées aux actionneurs du véhicule - volant de direction, accélérateur, frein... Les modèles de comportement microscopique du trafic basé sur l'agent de véhicule intelligent sont étudiés considérant différents scénarios et l'environnement

Ce travail est une contribution à la conception de diviseurs de fréquence analogiques réalisés en technologie monolithique à base de transistors pseudomorphiques à haute mobilité électronique aux fréquences micro-ondes. Après avoir décrit les divers circuits existants en choisissant une classification originale selon les différents principes régissant la division de fréquence, nous développons une approche analytique basée sur des modèles simplifiés afin de trouver les paramètres essentiels du phénomène. Nous expérimentons également diverses méthodes d'analyse sur calculateur avec pour objectif le développement d'une approche méthodologique générale. Finalement, la méthode dite "de la boucle ouverte" est choisie pour la conception de circuits. Lors de son utilisation, il est à noter que des processus proches de cascades de bifurcations chaotiques sont observés. Une étude complémentaire présentée permet de vérifier qu'ils ne sont pas directement liés à la stabilité (physique) du dispositif. Ces travaux de modélisation sont pour la suite appliqués à la conception de deux diviseurs en technologie monolithique. Une large bande de synchronisation d'environ 30 % a été obtenue avec une topologie originale utilisant un transistor non polarisé sur le drain. Les résultats expérimentaux sont ensuite comparés aux simulations effectuées précédemment ainsi qu'aux performances déjà publiées sur des circuits de ce type. Enfin, une dernière partie est consacrée au bruit de phase dans les diviseurs de fréquences.

Ce travail est une contribution a la conception de diviseurs de frequence analogiques realises en technologie monolithique a base de transistors pseudomorphiques a haute mobilite electronique aux frequences micro-ondes. Apres avoir decrit les divers circuits existants en choisissant une classification originale selon les differents principes regissant la division de frequence, nous developpons une approche analytique basee sur des modeles simplifies afin de trouver les parametres essentiels du phenomene. Nous experimentons egalement diverses methodes d'analyse sur calculateur avec pour objectif le developpement d'une approche methodologique generale. Finalement, la methode dite de la boucle ouverte est choisie pour la conception de circuits. Lors de son utilisation, il est a noter que des processus proches de cascades de bifurcations chaotiques sont observes. Une etude complementaire presentee permet de verifier qu'ils ne sont pas directement lies a la stabilite (physique) du dispositif. Ces travaux de modelisation sont pour la suite appliques a la conception de deux diviseurs en technologie monolithique. Une large bande de synchronisation d'environ 30 % a ete obtenue avec une topologie originale utilisant un transistor non polarise sur le drain. Les resultats experimentaux sont ensuite compares aux simulations effectuees precedemment ainsi qu'un performances deja publiees sur des circuits de ce type. Enfin, une derniere partie est consacree au bruit de phase dans les diviseurs de frequences.

Depuis 30 ans de nombreux travaux ont été menés en tomographie sismique, pour imager la structure interne de la Terre. Les évolutions des moyens de calcul, tant en puissance des processeurs qu?en capacité mémoire, ont permis d?obtenir des images de plus en plus précises. Mais on sait depuis longtemps que la résolution des modèles tomographiques est limitée par un certain nombre de facteurs, notamment par les répartitions hétérogènes des séismes et des stations sismologiques. Ceci est dû aux différents contextes sismotectoniques qui font que certaines régions du globe sont plus sismiques que d?autres, ainsi qu?au placement des capteurs plutôt situés sur les continents que dans les océans. De cette répartition résulte une distribution hétérogène des rais sismiques à l?intérieur de la Terre, conduisant à un échantillonnage spatial du globe extrêmement variable. La conséquence directe est que les régions faiblement échantillonnées ont une résolution plus faible que les régions bien échantillonnées. L?idée développée ces dernières années est de construire un modèle irrégulier qui puisse tirer parti au mieux des données disponibles en s?adaptant localement à la densité des informations sismiques, et ainsi avoir une résolution fine là où les données le permettent. L'objectif du travail présenté dans cette thèse est de construire un maillage irrégulier afin de réaliser un modèle tomographique global. Ce maillage est constitué de cellules hexaédriques dont la taille est adaptée localement à la quantité et à la qualité de l?information apportée par les rais sismiques. La construction d?un tel maillage nécessite l?utilisation de très nombreuses données qui proviennent de la sismicité mondiale des années 1964 à 1995. Ceci représente environ 82000 séismes et 12 millions de rais. L?exploitation d?une telle masse de données dans le cadre d?une modélisation adaptative de la Terre nous a conduit à proposer de nouveaux algorithmes, ainsi que leur parallélisation, pour faire face, d?une part aux besoins en ressources de calcul, et d?autre part à l?importante consommation en ressources mémoire. Afin d?évaluer les performances de ces algorithmes, des expérimentions sur différentes plates-formes parallèles (machine parallèle, cluster et grille de calcul) ont été menées sur les applications de tracé de rais sismiques et sur la construction du maillage irrégulier
Since the last 30 years, many works have been conducted in seismic tomography to reveal the structure of Earth interior. Because of the computer achitectures evolution, both in power of the processors and in memory size, it is possible to obtain increasingly precise images. However it is known for a long time that resolution of the tomographic models is limited by a certain number of factors, in particular by the heterogeneous distributions of the seisms and the seismological stations. This is due primary to the various sismotectonics contexts which make certain areas more seismic than others, and secondly to the placement of the sensors rather located on the continents than in the oceans. This implies an heterogeneous distribution of the seismic rays inside the Earth, leading to an extremely variable sampling of the Earth. The direct consequence is that the slightly sampled areas have a resolution weaker than the well sampled areas. The idea developed these last years is to build a irregular model which can, as well as possible, benefit from the available data, while adapting locally to the density of seismic information, and result in a fine resolution where the data allow it. The objective of the work presented in this thesis is to build an irregular mesh in order to carry out a global tomographic model. This mesh consists of hexahedral cells whose size is adapted locally to the quantity and the quality of the information brought by the seismic rays. The construction of such a mesh requires a huge amount of data which comes from the seismicity of the world from the years 1964 to 1995. This represents approximately 82000 seisms and 12 millions of rays. Carrying out such huge data within the framework of an adaptive modeling of the Earth led us to propose new algorithms, and their parallelization, to face the requirements in CPU and memory resources. In order to evaluate their performances, we have tested the seismic ray tracing application and the irregular mesh construction on various parallel platforms (parallel machine, cluster and computational grid)

Cette these s'adresse a l'interpretation automatique a haut niveau de documents papier. On a etudie deux des plus importants problemes en reconnaissance de graphiques: la segmentation de parties hachurees et la reconnaissance de symboles. Une aplication sur plans d'architecture saisis de maniere bruitee ou a main levee a ete developee pour illustrer les methodes proposees. Les documents ont ete representes par rapport a une structure de graphe d'attributs. Les zones hachurees sont extraites grace aux attributs qui les definissent: orientation, longueur et frequence des droites de remplissage. On a defini une transformation de hough qui met en correspondance les aretes d'un graphe avec les points d'un espace de parametres ou les nuages de points determinent les valeurs des attributs des zones hachurees. C'est une methode flexible puisque les valeurs des attributs des zones hachurees sont calculees a partir du meme document, sans besoin de les etablir a priori. Une deuxieme phase est le developpement d'un algorithme de reconnaissance de symboles. Puisque les symboles a reconnaitre et le document d'entree sont representes par des graphes d'attributs, la reconnaissance est effectuee en cherchant un isomorphisme de sous-graphes entre un graphe modele et un graphe candidat. Pour ameliorer la robustesse de la methode par rapport au bruit la correspondance est plutot calculee avec un isomorphisme de graphes avec tolerance a l'erreur entre des graphes d'adjacence de regions. Il nous faut donc definir un critere de ressemblance entre regions, a partir de la distance d'edition entre deux chaines de primitives decrivant les contours des regions. Une derniere contribution est de proposer une methode simple et rapide pour detecter des symetries de rotation et axiales, parfaites ou avec du bruit, dans des objets 2d. Le contour d'une, forme est approche par un polygone et decrit avec une chaine. L'ensemble des sequences d'edition de moindre cout qui transforment la chaine decrivant la forme en une autre chaine, qui est la meme, mais cycliquement deplacee, definit la symetrie de rotation et son ordre
This thesis deals with the high-level automatic interpretation of paper documents. We have studied two of the major problems of graphics recognition: hatched pattern discrimination and symbol recognition. An application illustrates the proposed methods: a system to understand hand drawn architectural floor plans as an alternative cad input technique. The documents have been represented in basis of an attributed graph structure. Hatched patterns are detected in terms of their defining attributes: orientation, length and frequency of the filling segments. A hough-based transform is defined to map the edges of a graph to a parameter space where clusters define the attribute values of the hatched areas. The main advantage of this method is its flexibility since the attribute values of hatched patterns are computed from the document itself and they are not previously set. A second stage is the development of a symbol recognition algorithm using graph match, ing techniques. Since symbols to be recognized and the input document are represented by attributed graphs, symbol recognition is performed by looking for a subgraph isomorphism be, tween model and input graphs. To increase the robustness of the method against distortions the graph matching is computed by an error-tolerant subgraph isomorphism between region adja, cency graphs instead of plain graphs. This involves the definition of a region similarity criterion in terms of the string edit distance between region boundary strings. Finally, a last contribution is the design of a simple and fast method to detect perfect and distorted rotational and reflectional symmetries of 2d objects. The boundary of a shape is polygonally approximated and represented as a string. The set of minimum cost edit sequences that transform the shape string to a cyclically shifted version of itself define the rotational symmetry and its order. A modification of the algorithm is proposed to detect reflectional symmetries

Dans un contexte de raréfaction des énergies primaires, il est nécessaire d’œuvrer pour la réduction des consommations énergétiques liées à l’éclairage dans les bâtiments tout en garantissant que les occupants bénéficient d'un bon confort visuel. La simulation physico-réaliste à l’aide de logiciels de simulation de la lumière constitue un outil d’évaluation de diverses variantes d’un bâtiment. Elle peut être mobilisée au sein d’approches d’optimisation multi-critères dans l’optique du déploiement de systèmes d’aide à la décision ayant vocation à identifier les meilleurs compromis possibles entre consommation énergétique et confort des usagers. Dans la mesure où les propriétés optiques des matériaux constitutifs des bâtiments (opaques, transparents, colorés, isotropes, anisotropes et présentant des textures ou des micro-reliefs) constituent une donnée d’entrée des logiciels de simulation de la lumière, leur caractérisation est un préalable essentiel à la mise en œuvre de cette démarche d'éco-conception des bâtiments. Les propriétés optiques des matériaux sont décrites par le formalisme mathématique de la BSDF (Bidirectional Scattering Distribution Function) et peuvent être intégrées dans la plupart des logiciels de simulation de la lumière sous la forme de modèles analytiques ou sous la forme de mesures tabulées. Les modèles analytiques largement utilisés permettent de caractériser des matériaux optiquement simples mais s’étendent difficilement aux matériaux plus complexes. De plus, aucun dispositif ne permet, à ce jour, de caractériser finement, via des mesures tabulées, toute la diversité des matériaux constitutifs du bâtiment en un temps opérationnel. Aussi, ce travail de thèse a pour objectif de concevoir un dispositif de mesure rapide et précis des caractéristiques optiques de matériaux pour la simulation physico-réaliste de bâtiments. Un premier dispositif de mesure a été conçu et a montré la faisabilité de l’exploitation d’un instrument muni de multicapteurs comme détecteur. Il a permis d’identifier les écueils à éviter ainsi que les obstacles à contourner pour la conception d'un second dispositif de mesure plus opérationnel, aux capacités accrues. S’appuyant sur un instrument muni de multicapteurs et sur un système de positionnement pilotable informatiquement, il permet la mesure des propriétés optiques des matériaux constitutifs du bâtiment dans un contexte opérationnel. Les phases d'acquisition et de traitement des données brutes sont supervisées informatiquement. La durée des mesures se situe entre 5 minutes 40 secondes et 3 heures 2 minutes et 30 secondes. Leur répétabilité moyenne est de 97.88%
In a context of increasing scarcity of primary energy, it is necessary to work to reduce energy consumption related to lighting in buildings while ensuring that occupants enjoy good visual comfort. Physical-realistic simulation using light simulation software is a tool for evaluating various variants of a building. It can be used in multi-criteria optimization approaches with a view to deploying decision-support systems designed to identify the best possible trade-offs between energy consumption and user comfort. Insofar as the optical properties of building materials (opaque, transparent, coloured, isotropic, anisotropic and with textures or micro-reliefs) are an input to light simulation software, their characterization is an essential prerequisite for the implementation of this eco-design approach for buildings. The optical properties of materials are described by the mathematical formalism of the BSDF (Bidirectional Scattering Distribution Function) and can be integrated into most light simulation software in the form of analytical models or tabulated measurements. Widely used analytical models can be used to characterize optically simple materials but are difficult to extend to more complex materials. Moreover, no device currently exists that can finely characterise the full range of materials in a building in an operational time frame using tabulated measurements. Therefore, the aim of this thesis work is to design a device for the fast and accurate measurement of the optical characteristics of materials for the physico-realistic simulation of buildings. A first measuring device has been designed and has shown the feasibility of operating an instrument equipped with multi-sensors as a detector. It identified the pitfalls to be avoided as well as the obstacles to be circumvented for the design of a second, more operational measuring device with increased capabilities. Based on an instrument equipped with multi-sensors and a computer-controlled positioning system, it allows the measurement of the optical properties of the building's constituent materials in an operational context. The raw data acquisition and processing phases are supervised by computer. The duration of the measurements ranges from 5 minutes 40 seconds to 3 hours 2 minutes and 30 seconds. Their average repeatability is 97.88%

Dans cette thèse, nous allons traiter le problème de la conception et de la simulation de systèmes complexes. Dans un premier temps nous allons présenter des notions indispensables lorsque l'on aborde le domaine de la conception en 3D, la synthèse d'images et la réalité virtuelle. Nous verrons ensuite, comment on peut utiliser ces techniques de simulations et d'animations virtuelles pour déboucher sur un programme expert de conception, de modélisation et de simulation de blocs opératoires en 3D. L'intégration dans cet outil des critères d'optimisation de l'espace de travail, de l'éclairage opératoire, de gestion des collisions des équipements, ainsi que la richesse de la base de données d'objets 3D permettra un prototypage efficace des salles d'opérations, de soins intensifs et des salles de réveil au stade de l'avant projet. Dans le chapitre 3, on tentera de démontrer et d'expérimenter l'usage de la réalité augmentée dans le domaine de la maintenance et de la formation, en faisant évoluer les systèmes de réalité virtuelle vers le support de réalité augmentée collaborative, et en expérimentant à une échelle significative (sur des réseaux hauts débits), les usages de cette technologie dans le secteur de la télémaintenance. Pour cela, nous étudierons deux types de recalage : un système optique basé sur des marqueurs et un système magnétique (Flock Of Birds). Finalement, nous présentons une application industrielle dans le cadre d'un projet de recherche : MARA (Maintenance Assistée par de la Réalité Augmentée). Ce projet qui regroupe plusieurs partenaires vise à réaliser un outil d'aide à la maintenance applicable pour tout type de produit. Nous tenterons également de dégager les impacts sociaux culturels, et les besoins en facteurs humains (ergonomie) d'un tel outil.

Cette thèse traite le problème de la capture des objets réels dans le but de les intégrer dans un environnement de réalité virtuelle et de les afficher efficacement. La thèse a deux parties : dans la première partie, nous présentons deux nouvelles méthodes pour la capture et le rendu des objets réels avec des techniques à base d’images, et dans la deuxième, nous présentons un système intégré de réalité virtuelle qui permet l’utilisation de plusieurs techniques réalistes pour la conception et l’évaluation de projets d’urbanisme. La première méthode proposée permet la capture d’objets réels avec une géométrie relativement simple. La capture se fait à partir d’un faible nombre de photographies. Avec cette méthode, les objets capturés ont une représentation compacte. La deuxième méthode proposée traite le cas des objets complexes comme les arbres, à partir d’un ensemble de photographies prises autour de l’objet. Une première estimation de l’opacité est effectue avec une méthode inspirée de la tomographie, ce qui donne une représentation volumique de l’arbre. Ensuite, le détail de haute fréquence du feuillage est ajouté par un algorithme de génération de textures à partir des images d’origine. Le résultat est l’affichage très réaliste des arbres réels capturés, qui peuvent être insérés dans des environnements virtuels. Le système de réalité virtuelle présenté dans la deuxième partie de la thèse intègre des méthodes d’affichage à base d’images, ainsi que d’autres algorithmes d’affichage réaliste (ombres, son, etc. ) Notre travail dans le cadre d’un projet réel nous a permis d’évaluer nos choix sur le réalisme et l’interfaçage du système. Nous présentons ici nos conclusions
This thesis addresses the capture real objects to be integrated in a virtual environment and their efficient display. The thesis has two parts : in the first part, we present two new methods for the capture and rendering real objects using image-based techniques, and the second part, we present an complete virtual reality system that allows the use of different realistic techniques for the design of urban projects, as well as a first evaluation of this system. The first method proposed allows the capture of a real scene with relatively simple geometry, for example building facades. The capture is done using an small number of photographs. With this method the captured objects have a compact representation : the work of the computer graphics artist is simplified to allow higher quality render. The second method proposed is for the capture of complex objects, in our case trees, using as input a series of photographs taken around the object. A first estimation of opacities is done with a method inspired by tomography that gives us a volumetric representation of the tree. The high frequency detail of the leaves is added by an algorithm of texture generation using the original images. The result is a very realistic rendering of real captured trees that can be added in a virtual environment. The virtual reality system presented in the second part of the thesis integrates image-based rendering methods, and other algorithms for the realistic rendering (shadows, 3D sound, etc. ). Our work on this real world project allowed us to evaluate the choices on realism and the interface of the system. We present here the first conclusions of our observation

Le modèle physique masses-interactions pour la synthèse du mouvement visuel ou la modélisation de scènes virtuelles animées interactives, et en particulier le formalisme CORDIS-ANIMA généralisant son principe grâce à son haut degré de modularité, est aujourd'hui apprécié pour la qualité et la très grande variété de phénomènes qu'il permet d'obtenir. Cependant, cette richesse ne peut être utilisée dans toute sa complexité sans un outil de conception de modèles qui le met au centre du processus de création, et qui ouvre au maximum les possibilités tout en respectant ses principes. Pour cela, l'environnement de modélisation - constitué de tous les moyens donnés à l'utilisateur pour construire, paramétrer, habiller et simuler un réseau CORDIS-ANIMA - est déterminant dans les possibilités créatrices de l'utilisateur. Partant des outils précédents de modélisation, notre travail consiste à les étendre par des fonctionnalités évoluées permettant de franchir un saut qualitatif vers la création de modèles complexes. Pour ce faire, nous nous sommes appuyés sur l'organisation du processus de modélisation physique modulaire en 5 phases : pré-structuration qualitative, pré-structuration quantitative, conditions initiales, habillage pour le rendu visuel, et simulation. Pour chacune des quatre premières phases, nous avons été amenés à examiner trois types de fonctionnalités critiques dans la modélisation physique : 1. Proposer deux styles de représentations complémentaires pour la conception et la manipulation de modèles - la représentation langagière et la représentation graphique - de manière à tirer parti des avantages de chacune, ainsi que de leur combinaison. Ce point est essentiel dans la manipulation de réseaux CORDIS-ANIMA très complexes. 2. Proposer des fonctionnalités permettant de franchir un pas dans la spécification des conditions initiales, phase critique dans la modélisation physique. Nous proposons en particulier des fonctionnalités pour la transformation au sein du système masses-interactions de propriétés spatiales en provenance de modeleurs orientés géométrie. Ce point pose la question plus générale de la compatibilité entre modélisation de propriétés géométriques et de propriétés physiques. 3. Etendre les possibilités de modélisation en permettant l'intégration de la modification paramétrique en ligne, autre point critique pour la modélisation physique, puisqu'il permet d'introduire des modifications non linéaires en ligne. Ces nouvelles fonctionnalités sont à la base du nouvel outil MIMESIS V, et tracent une voie vers un outil interactif complet pour la modélisation physique particulaire masses-interactions
The physically-based model of mass-interactions for visual motion synthesis or interactive animated virtual scenes, and in particular the CORDIS-ANIMA formalism, is appreciated today for the quality and the great diversity of phenomena it can produce. However, this richness cannot be exploited in all its complexity without a conception tool that puts it in the center of the creation process, and therefore opens widely its potentialities while maintaining its principles. For this, the modelisation environment - constituted by all possible means for the user to create, parametrize and simulate a CORDIS-ANIMA network - is decisive for the development of user's creative possibilities. Given the previous modelisation tools, our work consists in extending them with advanced functionalities allowing to cross a qualitative threshold towards the creation of complex models. We based our work on the organization of the modeling process in five phases : qualitative prestructuration, quantitative prestructuration, initial state, coating for the visual rendering, and simulation. For each of the first four phases, we examined three types of critical functionalities in physically-based modeling : 1. Proposing two complementary styles of representation for the conception and the manipulation of the models, a language-based representation and a graphical one, in order to benefit from each's advantages and of these coming from their combination. This point is essential for the manipulation of very complex CORDIS-ANIMA networks. 2. Proposing functionalities for advanced specifications of the initial state, a critical phase in physical modeling. We propose in particular functionalities for the transformation inside the mass-interaction system of spatial properties stemming from geometry oriented modelers. This point raises a more general question about the compatibility between geometrical properties and physical properties. 3. Extending the modelisation possibilities by integrating the online modification of physical parameters, another critical point in physically-based modeling, as it allows to introduce online non linear modifications. These new functionalities are the basis of the new tool MIMESIS V, and draw the path towards a complete interactive tool for physically-based modeling using mass-interactions networks

Nos travaux présentés dans cette thèse s'inscrivent dans le cadre de l'Interaction Homme-Machine (IHM) et contribuent à la conception et à la réalisation d'un système de réalité augmentée (RA) dans le cadre précis de la maintenance. Dans cet axe de recherche de l'IHM, les avancées sont importants et se manifestent par de nombreux systèmes présents dans des domaines aussi diverses que la médecine, la maintenance, la robotique... Dans ce contexte, nous avons proposé une démarche de conception ergonomique pour les systèmes de RA. Dans cet axe, nous avons présenté les propriétés ergonomiques. Afin de caractériser plus finement la dualité de l'interaction (Utilisateur- Monde Réel et Utilisateur-Monde Virtuel), nous avons défini la notation UML. Poursuivant le cycle de vie d'un système interactif issu du génie logiciel, nous avons abordé l'étape de la conception logicielle du système de RA. Nous avons défini une solution générique de réalisation logicielle selon le modèle d'architecture logicielle PAC-Amodeus. Ce modèle adapté souligne la dualité de l'interaction avec deux branches indépendantes dédiées à l'interaction avec le monde réel et le monde informatique. En collaboration avec le technicien, nous avons appliqué et testé nos résultats méthodologiques sur une application en maintenance. Cette application, ARIMA, permet de guider les techniciens en leur procurant des informations sous forme d'augmentations multimédia afin d'accroître leur efficacité dans des activités de maintenance.

Nos travaux présentés dans cette thèse s'inscrivent dans le cadre de l'Interaction Homme-Machine (IHM) et contribuent à la conception et à la réalisation d'un système de réalité augmentée (RA) dans le cadre précis de la maintenance. Dans cet axe de recherche de l'IHM, les avancées sont importants et se manifestent par de nombreux systèmes présents dans des domaines aussi diverses que la médecine, la maintenance, la robotique. . . Dans ce contexte, nous avons proposé une démarche de conception ergonomique pour les systèmes de RA. Dans cet axe, nous avons présenté les propriétés ergonomiques. Afin de caractériser plus finement la dualité de l'interaction (Utilisateur- Monde Réel et Utilisateur-Monde Virtuel), nous avons défini la notation UML. Poursuivant le cycle de vie d'un système interactif issu du génie logiciel, nous avons abordé l'étape de la conception logicielle du système de RA. Nous avons défini une solution générique de réalisation logicielle selon le modèle d'architecture logicielle PAC-Amodeus. Ce modèle adapté souligne la dualité de l'interaction avec deux branches indépendantes dédiées à l'interaction avec le monde réel et le monde informatique. En collaboration avec le technicien, nous avons appliqué et testé nos résultats méthodologiques sur une application en maintenance. Cette application, AmMA, permet de guider les techniciens en leur procurant des informations sous forme d'augmentations multimédia afin d'accroître leur efficacité dans des activités de maintenance
Our work presented in this thesis is part of Human Computer Interaction (HCI) and consists of designing and implementing an augmented reality system (AR) in maintenance context. Ln this research of Human computer Interaction (HCI), advances are important and are present in many domains such as medicine, maintenance, robotics. . . Ln this context, we have proposed an ergonomic concept of Augmented Reality systems. Therefore, we have presented an ergonomic properties. Ln order to gain an understanding of the duality of interaction, (users interacting with part of the real world and simultaneously with part of the virtual world), we have defined an UML notation. Continuing the life cycle of interactive system from software engineering, we have discussed the software design step of the Augmented Reality system. We have defined the generic solution of software realization according to the hybrid PAC-Amodeus software architecture model for AR systems. This adapted model underscores the duality of interaction with two independent branches dedicated to the interaction with the real world and the virtual world. Ln collaboration with the technician, we have applied and tested our methodological results on a maintenance application, ARIMA. It provides the technician with on-screen guidance information in form of multimedia augmentation while performing a maintenance application

Cette thèse traite de l’utilisation des technologies de Réalité Virtuelle (RV) dans les activités de Conception Assistée par Ordinateur (CAO). Plus précisément, les travaux de recherche portent sur une approche pour la modification directe et interactive d’objets CAO, notamment adaptée aux processus de conception en industrie. Généralement, les logiciels de CAO requièrent des compétences (expérience et connaissance), à la fois sur les fonctionnalités même du logiciel et les représentations utilisées, ainsi que sur les objets CAO concernés (principalement sur leur historique de construction, savoir de quelle façon ils ont été construits). D’un autre coté, la RV apporte de nouveaux paradigmes d’interaction 3d, tels que l’immersion et la perception multi-sensorimotrice (stéréoscopie, audio 3d, haptique, etc.), et il apparaît nécessaire de disposer de middleware intelligents pour gérer les objets CAO dans ces Environnements Virtuels (EV) immersifs. De précédents travaux ont proposé un mécanisme d’édition implicite d’objets CAO permettant la modification du Graphe d’Historique de Construction (GHC) de ces objets à partir de la manipulation de la représentation visuelle 3d de ces objets. Basé sur un processus d’étiquetage des éléments de frontière (B-Rep), et couplé avec un moteur d’inférence, ce mécanisme décrit un chaînage arrière entre ces éléments de frontières et les opérateurs d’un GHC. Cependant, cette approche avait pour limite majeure de proposer un modèle particulier de GHC, ce qui l’empêchait d’être intégrée à des systèmes CAO fermés ou commerciaux tels que ceux utilisés dans l’industrie et en particulier l’industrie automobile. Notre première contribution consiste donc en la proposition d’un modèle et d’une architecture permettant de généraliser ce mécanisme de chaînage arrière à n’importe quel système CAO basé sur les représentations de type B-Rep et GHC. Pour ce faire, nous avons spécifié plusieurs structures d’encapsulation pour la gestion des opérateurs du GHC ainsi que de leurs paramètres, et des composants de B-Rep. Deuxièmement, le précédent étiquetage, désormais attaché à ces structures d’encapsulation et non plus aux éléments de B-Rep directement, a été étendu pour permettre un chaînage arrière multiple. Certains éléments de frontières peuvent en effet être le résultat de plusieurs opérateurs du GHC, être liés à plusieurs éléments "parents", et ainsi plusieurs décisions peuvent être inférées à partir de leur manipulation. Ces avancées rendent possible la modification directe et intuitive d’objets CAO déjà existants (i.e. via le parcours et l’analyse de base de données CAO précédemment créées), en analysant leur GHC et en remplissant nos structures avec les données nécessaires. De plus, le mécanisme de chaînage arrière multiple renforce la capacité du moteur d’inférence, à libérer les utilisateurs, et spécialement les non-experts, de connaissances trop complexes à propos des modèles CAO. Comme preuve de concept de notre modèle, nous présentons un exemple détaillé de notre approche sur le noyau géométrique de CATIA et montrons comment notre modèle permet d’envisager un nouveau concept d’interaction en revue de projet immersive : permettre aux participants de modifier directement les modèles CAO sans quelque interaction sur station de travail
This thesis addresses the use of Virtual Reality (VR) technologies in the activities of Computer-Aided Design (CAD). More precisely, this research focuses on an approach for direct and interactive modifications of CAD objects, an approach which might be adapted to the conception process in industry. Usually, CAD software requires some skills (experience and knowledge), on the software’s functionalities and representations, as well as on CAD objects (principally on their design history, on the way they were built). Moreover, VR technologies bring new interactive paradigms of 3D interaction, such as immersion and multi-sensorimotor perception stereoscopy, 3D audio, haptics, and so on), and one needs intelligent middleware to manage CAD objects in these immersive Virtual Environments (VE). Some previous work proposed a mechanism allowing implicit edition of CAD objects, from the manipulation of their 3D visual representations. Based on a technique of Boundary Representations (B-Rep) elements labelling, and coupled with an inference engine, this mechanism describes a backward chaining of B-Rep elements towards the operators of a dedicated model of Constructive History Graphs (CHG). However, this approach had a major limitation: since it was based on a specific model of CHG, its integration within commercial CAD softwares used in industry (and especially in automotive industry) was far from obvious. Our first contribution is then to propose a data model and an architecture to generalize this backward chaining mechanism to any of CAD system based on B-Rep and CHG representations. In order to do that, we have designed several encapsulations structures, to manage CHG operators and their parameters, and the B-Rep components. Secondly, the previous labelling, now attached to these structures, has been extended to enable a multi backward chaining. Actually, some B-Rep elements may be the result of several CHG operators, and thus, several decisions may be inferred from their manipulation. These improvements make possible to have direct and interactive modifications of existing CAD objects by parsing their CHG to fill our structures with useful data. Moreover, the multi backward chaining mechanism reinforces the ability of the inference engine to free users, especially non-expert ones, from too complex understandings on CAD models. As a proof of concept of our model, we present an detailed example of our approach on the geometric kernel of CATIA and we show how one can consider new concepts of interaction during immersive project reviews: to allow participants to directly modify CAD objects without any interaction on desktop workstation

Un jeu pédagogique constitue une déclinaison relative à l'apprentissage du concept de jeu sérieux (serious game). Ce type d'outil permet la ludification (gamification) de l'activité afin d'utiliser des éléments de jeu dans un contexte non ludique et conduit à catalyser l'attention, faire accroître l'engagement et augmenter la motivation des joueurs-apprenants dans les situations d'apprentissage. Les jeux pédagogiques reposent sur la mise en situation et l'immersion des apprenants, utilisant les ressorts ludiques dans des simulations axées vers la résolution de problèmes. Parmi des recherches antérieures, certains retours d'expériences font écho d'une trop grande artificialité de l'activité notamment par manque de contextualisation de l'apprentissage dans l'environnement d'utilisation des connaissances apprises. Nous avons proposé la mise en place un environnement mixte (physique et numérique) et l'utilisation de techniques collaboratives pour raffiner l'approche pédagogique. Ces orientations nous ont menés à la mise en place de ce que nous appelons des "Jeux Pédagogiques Collaboratifs Situés " (JPCS). Les deux questions de recherche qui nous ont été posées dans le cadre du projet SEGAREM et qui sont devenues les nôtres sont : 1/ comment accompagner les jeux sérieux par l'approche Réalité Augmentée (RA) et l'approche Interface Tangible (IT)? 2/ comment rendre la conception et la mise en œuvre des JPCS (Jeux Pédagogiques Collaboratifs Situés) plus explicite et plus systématique ? Les réponses que nous présentons dans cette thèse sont les suivantes : 1/ la conception et la mise en œuvre des pupitres interactifs supportant des objets réels augmentés, associés à un protocole de communication existant, proposant un support générique des techniques d'interaction détectée et de prise en compte du contexte physique d'utilisation ; 2/ une approche de production de JPCS se situant après l'étape de scénarisation ludo-pédagogique qui constitue notre cahier des charges. Nous avons basé notre approche sur des modèles pour permettre un support d'expression qui précise les caractéristiques des JPCS. Ces modèles sont soutenus par des éditeurs contextuels et produisent comme résultat des fichiers de descriptions en XML. La projection des descriptions obtenues sur une architecture générique d'exécution du JPCS permet une spécialisation pour obtenir une version exécutable. Dans les six modèles, certains sont adaptés des travaux antérieurs de l'équipe, d'autres issues de la littérature et les derniers sont directement proposés ici. Ces six modèles décrivent l'activité (un modèle d'orchestration de l'activité et un modèle de tâches), la structure de différents environnements, l'état initial de l'environnement et les conditions nécessaires d'un état final et les interactions possibles entre les joueurs et l'environnement. Nos travaux tant sur les pupitres que sur les modèles et le support d'exécution ont été concrétisés dans la mise en place de Lea(r)nIt. Ce JPCS avait pour but de consolider des acquis méthodologiques en Lean Manufacturing par l'utilisation et l'optimisation d'une chaîne de production simulée sur pupitres (supportant interactions tactiles, interactions tangibles et pouvant être assemblés) et sur téléphones mobiles (permettant la mobilité des joueurs-apprenants).