Дисертації: "Épaule – Capture de mouvements"

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Lefebvre, Félix. "Analyse cinématique de l'épaule et du membre supérieur par capture de mouvement avec et sans marqueurs." Electronic Thesis or Diss., Lyon 1, 2024. http://www.theses.fr/2024LYO10264.

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Анотація:

La caractérisation précise et quantifiée du mouvement humain est essentielle dans de nombreux domaines et particulièrement en pratique clinique et sportive pour exploiter, préserver ou rétablir les capacités motrices. L’anatomie complexe de l’épaule lui confère une capacité de mouvement fine et de grande amplitude, au détriment d’une stabilité fragile et exposée à des risques importants d’altérations pouvant compromettre sa mobilité. Pour estimer la cinématique articulaire du complexe de l’épaule, il est donc nécessaire de disposer d’un système de capture de mouvement qui soit rapide, précis, et applicable en routine. Parmi les nombreux outils utilisés, l’estimation de la cinématique de l’épaule par mesure directe est généralement invasive ou irradiante, et en tout cas non adaptée à l’évaluation systématique. Les méthodes d’estimation cinématique de l’épaule par mesure cutanée indirecte sont plébiscitées, notamment avec marqueurs, mais avec une précision moindre du fait des artefacts des tissus mous. De nombreuses stratégies expérimentales et numériques ont été développées pour en améliorer les performances, sans toutefois donner pleinement satisfaction. Récemment, des méthodes de capture de mouvement sans marqueurs sont apparues mais aucune ne propose à ce jour d’estimations compatibles avec la modélisation cinématique détaillée du complexe de l’épaule. L’objectif de cette thèse était alors de contribuer au développement des outils d’analyse cinématique de l’épaule par capture de mouvement avec et sans marqueurs. Un premier sous-objectif de ce travail de thèse était d’étudier l’influence de l’optimisation du modèle cinématique et du poids des marqueurs de la scapula sur la cinématique scapulaire dans une optimisation multi-segmentaire. Les résultats de cette première étude ont mis en évidence que la redondance des marqueurs, à savoir l’utilisation de plus de trois marqueurs sur la scapula, est recommandée pour l’estimation de la cinématique scapulaire par optimisation multi-segmentaire. Ces résultats ont aussi montré que les poids optimaux sont à la fois spécifiques au participant et au mouvement, mais qu’un jeu de poids moyen par mouvement pouvait améliorer l’estimation de la cinématique scapulaire. Le second sous-objectif de ce travail de thèse était de développer une méthode de capture de mouvement sans marqueurs par algorithme d’apprentissage profond permettant le suivi cinématique du membre supérieur incluant le complexe de l’épaule. Cette seconde étude a consisté à développer un algorithme d’estimation de pose 2D capable d’identifier 20 repères anatomiques sur cinq mouvements différents avec une précision médiane inférieure à 9 px. La méthode de capture de mouvement sans marqueurs développée sur la base de cet algorithme a permis des estimations 3D des repères anatomiques de l’épaule avec une précision moyenne inférieure à 15 mm, aboutissant à une précision cinématique articulaire de 14° pour l’articulation scapulo-thoracique. Les estimations ainsi obtenues sont équivalentes voire meilleures que pour la capture de mouvement avec marqueurs, pour un gain de temps considérable par l’absence de préparation. De futurs travaux sont nécessaires pour transformer la preuve de concept développée en véritable outil de capture de mouvement, et valider son potentiel à devenir la méthode la plus adaptée pour l’estimation cinématique du complexe de l’épaule en routine
The precise and quantified characterization of human movement is essential in many fields, particularly in clinic and sports, to enhance, preserve, or restore motor abilities. The complex anatomy of the shoulder gives it fine and large-range motion capability, at the cost of fragile stability, exposing it to significant risks of impairments that can compromise its mobility. To accurately estimate the kinematics of the shoulder complex, it is necessary to have a motion capture system that is fast, accurate, and suitable for routine use. Among the many tools employed, shoulder kinematic estimation via direct measurement is generally invasive or radiation-based, and in any case not suited for systematic evaluation. Indirect skin-based shoulder kinematic estimation methods, especially those using markers, are widely used but offer lower accuracy due to soft tissue artifacts. Numerous experimental and numerical strategies have been developed to improve their performance, though they have not yet fully satisfied expectations. Recently, markerless motion capture methods have emerged, but to date, none of them provide estimates compatible with the detailed kinematic modeling of the shoulder complex. The objective of this thesis was therefore to contribute to the development of shoulder kinematic analysis tools using both marker-based and markerless motion capture. A first sub-objective of this thesis was to study the influence of kinematic model optimization and scapular marker weight on scapular kinematics in a multibody kinematic optimization. The results of this first study highlighted that marker redundancy, meaning the use of more than three markers on the scapula, is recommended for scapular kinematic estimation in multibody kinematic optimization. These results also showed that the optimal marker weights are both participant- and movement-specific, but that an average weight set per movement could improve scapular kinematic estimation. The second sub-objective of this thesis was to develop a markerless motion capture method using a deep learning algorithm that allows for the kinematic tracking of the upper-limb, including the shoulder complex. This second study involved developing a 2D pose estimation algorithm capable of identifying 20 anatomical landmarks across five different movements with a median accuracy of less than 9 px. The markerless motion capture method developed based on this algorithm provided 3D estimates of the anatomical landmarks of the shoulder with an average accuracy of less than 15 mm, resulting in an articular kinematic accuracy of 14° for the scapulothoracic joint. These estimates were equivalent to, if not better than, those obtained using marker-based motion capture, with a significant time-saving due to the absence of preparation required. Further research is needed to transform this proof of concept into a fully functional motion capture tool and validate its potential to become the most suitable method for routine shoulder complex kinematic estimation

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

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

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Poitras, Isabelle. "Validation de mesures d'amplitude d'élévation et d'activité musculaire à l'aide de capteurs sans fil pour l'analyse de mouvements fonctionnels à l'épaule." Master's thesis, Université Laval, 2019. http://hdl.handle.net/20.500.11794/36375.

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Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2019-2020
L’utilisation de données quantitatives afin de diminuer la prévalence des blessures musculosquelettiques liées au travail est souhaitée et le développement de systèmes portables permettant de mesurer l’amplitude articulaire (capteurs inertiels; IMU) et l’activité musculaire (électromyographie; EMG) pourrait permettre d’obtenir ce type de données. La revue systématique de la littérature sur la validité des capteurs inertiels effectuée dans le cadre de ce mémoire a permis d’identifier un manque d’évidence scientifique pour l’évaluation des mouvements complexes à l’épaule. L’objectif principal de ce mémoire est donc (1) d’évaluer la validité concourante d’IMU (Xsens) dans le calcul d’élévation du bras comparé à un système de capture de mouvements (Vicon) lors de mouvements simples et lors de tâches de manutention; et (2) d’établir la validité discriminante du système d’EMG (Trigno) pour évaluer l’activité musculaire. Méthodologie : Seize sujets ont participé à une séance d’évaluation demandant la réalisation de mouvements simples à l’épaule et de transport de charges (poids et hauteurs de transport variables). Le coefficient de corrélation et l’erreur de mesure (RMSE) ont été calculés afin de comparer les mesures d’amplitude articulaire obtenues à l’aide du Xsens et du Vicon et le root mean square (RMS) ainsi que le pic d’activité musculaire des deltoïdes (antérieurs et moyens) ont été calculés pour déterminer l’effet du poids et de la hauteur (ANOVA à mesures répétées). Résultats : Les coefficients de corrélation entre les amplitudes articulaires obtenues par le Xsens et le Vicon sont élevés (>0,84) et les RMSE sont bas (<11,5°). Un effet significatif du poids et de la hauteur, et un effet d’interaction poids x hauteur ont été observés pour le RMS du deltoïde antérieur (p<0,001) et moyen (p<0,03) et pour le pic d’activité du deltoïde antérieur (p<0,003). Conclusion : L’utilisation combinée du Xsens et du Trigno est un outil intéressant afin d’identifier le niveau de demande de l’emploi, puisqu’ils recueillent des données valides d’amplitude articulaire et d’activité musculaire.
Quantitative assessments of workplace settings are required to diminish the prevalence of work-related shoulder disorders. Recent development of wearable sensors to record muscle activity (electromyography [EMG]; Trigno, Delsys) as well as shoulder range of motion (inertial measurement unit; MVN, Xsens) could potentially be used for such workplace assessments. A systematic review on the validity and reliability of IMUs performed within this thesis identified a knowledge gap for shoulder joint movements during complex tasks. The primary objective of this thesis was therefore (1) to assess the concurrent validity of the Xsens system for assessment of shoulder range of motion compared to a motion capture system (Vicon) during simple movements and working tasks and (2) to establish the discriminative validity of the Trigno EMG system for the evaluation of muscle activity. Methodology: Sixteen subjects participated in one session in which they performed simple movements and work lifting tasks (different weights and lifting heights). The correlation coefficient (r) and the root mean square error (RMSE) were used to compare the data collected by the Xsens and the Vicon. The root mean square EMG envelope (RMS) and the peak EMG activity of anterior and middle deltoids were used to establish the effect of weight and height (repeated measure ANOVA). Results: The correlation coefficient between joint angles measured with the Xsens and the Vicon was high (>0.84) and the RMSE was low (<12.82°). A significant effect of weight, height and a weight x height interaction effect were observed for the RMS (anterior; p<0.001; middle: p<0.03) and the peak EMG activity (anterior; p<0.003). Conclusion: The combination of an inertial measurement unit system and a wireless EMG is a potentially useful tool to assess physical demand in real work context as it provides valid data on muscular activity and range of motion.

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

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

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Andrianavalona, Michèle. "Etude biomécanique du complexe articulaire de l'épaule in vivo en trois dimensions : comparaison des approches radiographiques et par marqueurs externes." Lyon 1, 1995. http://www.theses.fr/1995LYO10045.

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L'objectif de cette etude est l'analyse tridimensionnelle de la biomecanique du complexe articulaire de l'epaule lorsque le patient realise une tache. Des etudes ulterieures avaient decrit la cinematique des os de l'epaule, clavicule, humerus et omoplate par l'intermediaire de radiographies et en se placant dans l'hypothese ou les mouvements osseux etaient plans. D'autres etudes avaient privilegie des techniques non invasives en decrivant le mouvement de marqueurs fixes en regard de points osseux dans la position de depart. La premiere partie de ce travail analyse les techniques d'investigation. Nous avons mis au point une methode de traitement de cliches plans. Elle apporte des informations sur les deplacements tridimensionnelles des os dans le cas ou ces derniers comportent une composante principale plane et des perturbations spatiales d'amplitude reduite. Cette methode a ete validee par des simulations numeriques avec des resultats encourageants. La methode de reconstruction tridimensionnelle a partir des radiographies a pu etre validee experimentalement. Des sujets ont ete radiographies en portant des marqueurs externes radio-opaques, alors qu'ils realisaient une tache. Les deplacements de ces memes marqueurs au cours de l'execution de la meme tache ont ete enregistres grace a un systeme optoelectronique d'analyse du mouvement. Les zones de localisation optimales de marqueurs sur la peau ont ete definies. La fonction de transfert entre les deplacements des marqueurs externes et les mouvements articulaires a ete calculee. Une seconde partie decrit la constitution d'une banque de donnees numeriques des os de l'epaule et les operations mathematiques utilisees pour les adapter a la taille et a la morphologie du sujet analyse. La derniere partie decrit les choix retenus pour construire un outil de simulation des mouvements de l'epaule d'un sujet vivant. Nous avons choisi d'animer des os moyens adaptes a sa taille par une cinematique observee reellement chez lui lorsqu'il executait une tache

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Roy, Jean-Sébastien. "Stratégies motrices du membre supérieur et effet de rétroactions chez des personnes présentant un syndrome d'abutement de l'épaule." Thesis, Université Laval, 2008. http://www.theses.ulaval.ca/2008/25895/25895.pdf.

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Cette thèse avait deux objectifs principaux. Le premier était de caractériser les stratégies motrices du membre supérieur de personnes présentant un syndrome d’abutement de l’épaule (SAE) lors de gestes d’atteinte. Le deuxième était d’évaluer, chez cette même population, les effets d’un entraînement moteur utilisant des rétroactions extrinsèques sur les stratégies motrices. Trente-trois personnes présentant un SAE ont participé à deux rencontres espacées de 24 heures. Leurs stratégies motrices ont été caractérisées à l’aide de l’activation de muscles de l’épaule et des patrons de cinématique du membre supérieur, lors de gestes d’atteinte de cibles situées dans deux plans d’élévation. Les stratégies motrices étaient évaluées avant, pendant, immédiatement après, et 24 heures après un entraînement supervisé, de même qu’immédiatement après un entraînement autonome. L’entraînement supervisé (première rencontre) consistait en des gestes d’atteinte exécutés sous la supervision d’un physiothérapeute qui donnait des rétroactions afin de corriger les déficits de mouvement; tandis que l’entraînement autonome (deuxième rencontre) consistait en l’exécution de gestes d’atteinte devant un miroir. Les résultats démontrent que les personnes présentant un SAE ont des déficits moteurs au niveau de la cinématique du tronc, de l’épaule et du coude, ainsi que dans l’activation musculaire du trapèze lors de gestes d’atteinte dans le plan frontal. L’entraînement supervisé avec rétroactions permet de réduire, pendant et immédiatement après l’entraînement, certains déficits observés au niveau du tronc et de l’épaule. Toutefois, la rétention est faible 24 heures après l’entraînement supervisé. Néanmoins, l’ajout d’un entraînement autonome avec rétroactions visuelles, effectué 24 heures après l’entraînement supervisé, permet de maintenir les gains obtenus à la suite de l’entraînement supervisé. En conclusion, nos travaux ont démontré qu’un entraînement supervisé permet de diminuer à court terme les déficits moteurs des personnes présentant un SAE. Si la rétention est faible 24 heures après l’entraînement supervisé, nous remarquons que l’ajout d’un entraînement autonome permet de maintenir les effets de l’entraînement. Nos résultats supportent l’utilisation de l’entraînement avec rétroactions chez cette population afin de corriger les déficits moteurs associés au SAE.
The first objective of this thesis was to characterize upper limb motor strategies in persons with shoulder impingement syndrome (SIS) during reaching movements. The second was, for the same population, to evaluate the effects of supervised and unsupervised movement training with feedback on motor strategies. Thirty-three subjects with SIS participated in two visits, one day apart. Motor strategies were characterized using upper limb kinematic patterns (total joint excursion and final position) and shoulder muscular activity while reaching toward targets located at 90° of arm elevation in two different planes. Upper limb motor strategies were evaluated before, during, immediately after and 24 hours after supervised movement training and immediately after unsupervised training. Movement training, performed during the first visit, consisted of reaching movements executed under the supervision of a physiotherapist who gave feedback to restore proper shoulder control; while unsupervised training, performed during the second visit, consisted of reaching movements executed in front of a mirror. Subjects with SIS had motor deficits during reaching movements with more involvement of the trunk and shoulder in rotation, a more anterior plane of shoulder elevation at the end of reaching and alteration in the trapezius muscular activity. During and following supervised movement training with feedback, total excursion of the trunk and final position of the trunk and shoulder were improved during and immediately after training, while 24 hours after training, the kinematics of these joints were back to baseline level. The addition of unsupervised training with visual feedback, performed 24 hours after the supervised training, helped return kinematics back to the level observed immediately after supervised training. In conclusion, supervised movement training with feedback brought temporary changes in the upper limb motor strategies and improved some aspects of the kinematics. One supervised training session was not enough to bring about permanent improvement in the kinematic patterns. However, unsupervised training helped to regain the improved kinematics and appears to be a good complement to supervised training. Therefore, our results support the use of movement training to rehabilitate the motor deficits associated with SIS.

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Masse, Jean-Thomas. "Capture de mouvements humains par capteurs RGB-D." Thesis, Toulouse 3, 2015. http://www.theses.fr/2015TOU30361/document.

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L'arrivée simultanée de capteurs de profondeur et couleur, et d'algorithmes de détection de squelettes super-temps-réel a conduit à un regain de la recherche sur la capture de mouvements humains. Cette fonctionnalité constitue un point clé de la communication Homme-Machine. Mais le contexte d'application de ces dernières avancées est l'interaction volontaire et fronto-parallèle, ce qui permet certaines approximations et requiert un positionnement spécifique des capteurs. Dans cette thèse, nous présentons une approche multi-capteurs, conçue pour améliorer la robustesse et la précision du positionnement des articulations de l'homme, et fondée sur un processus de lissage trajectoriel par intégration temporelle, et le filtrage des squelettes détectés par chaque capteur. L'approche est testée sur une base de données nouvelle acquise spécifiquement, avec une méthodologie d'étalonnage adaptée spécialement. Un début d'extension à la perception jointe avec du contexte, ici des objets, est proposée
Simultaneous apparition of depth and color sensors and super-realtime skeleton detection algorithms led to a surge of new research in Human Motion Capture. This feature is a key part of Human-Machine Interaction. But the applicative context of those new technologies is voluntary, fronto-parallel interaction with the sensor, which allowed the designers certain approximations and requires a specific sensor placement. In this thesis, we present a multi-sensor approach, designed to improve robustness and accuracy of a human's joints positionning, and based on a trajectory smoothing process by temporal integration, and filtering of the skeletons detected in each sensor. The approach has been tested on a new specially constituted database, with a specifically adapted calibration methodology. We also began extending the approach to context-based improvements, with object perception being proposed

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Molet, Tom. "Etude de la capture de mouvements humains pour l'interaction en environnements virtuels /." [S.l.] : [s.n.], 1998. http://library.epfl.ch/theses/?nr=1883.

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Malciu, Marius. "Approches orientées modèle pour la capture des mouvements du visage en vision par ordinateur." Phd thesis, Université René Descartes - Paris V, 2001. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00273232.

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Modèle 3D d'objet, séquences vidéos monoscopiques, estimation de la pose 3D, recalage 3D/2D, texture, flot optique, translation et rotation de grande amplitude, occultation, appariement par bloc, interpolation temporelle, modélisation ondulatoire, critère de visibilité, analyse de déformations faciales, description MPEG-4 du visage, prototype déformable, bouche, yeux, B-splines, classification floue non supervisée, méthode du simplexe, synthèse de déformations faciales..

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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Raynal, Benjamin. "Applications of digital topology for real-time markerless motion capture." Phd thesis, Université Paris-Est, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00597513.

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This manuscript deals with the problem of markerless motion capture. An approach to thisproblem is model-based and is divided into two steps : an initialization step in which the initialpose is estimated, and a tracking which computes the current pose of the subject using infor-mation of previous ones. Classically, the initialization step is done manually, for bidding the possibility to be used online, or requires constraining actions of the subject. We propose an automatic real-time markerless initialization step, that relies on topological information provided by skeletonization of a 3D reconstruction of the subject. This topological information is then represented as a tree, which is matched with another tree used as modeldescription, in order to identify the different parts of the subject. In order to provide such a method, we propose some contributions in both digital topology and graph theory researchfields. As our method requires real-time computation, we first focus on the speed optimization of skeletonization methods, and on the design of new fast skeletonization schemes providing good results. In order to efficiently match the tree representing the topological information with the tree describing the model, we propose new matching definitions and associated algorithms. Finally, we study how to improve the robustness of our method by the use of innovative con-straints in the model. This manuscript ends by a study of the application of our method on several data sets, demon-strating its interesting properties : fast computation, robustness, and adaptability to any kindof subjects

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

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

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

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

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

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

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Hernoux, Franck. "Conception et évaluation d'un système transparent de capture de mouvements des mains pour l'interaction 3D temps réel en environnements virtuels." Phd thesis, Ecole nationale supérieure d'arts et métiers - ENSAM, 2011. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00651084.

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Le but de cette thèse est de proposer et d'évaluer un système transparent de capture de mouvements des mains en temps réel pour permettre la réalisation d'interactions 3D en environnement virtuel (E.V.). Les outils tels que le clavier et la souris ne suffisent plus lorsque l'on travaille dans des E.V. 3D et les systèmes de capture de mouvements actuels ont l'inconvénient du coût et du port de matériel. Les systèmes basés sur des caméras et le traitement d'images comblent en partie ces lacunes, mais ne permettent pas encore une capture de mouvements 3D précise, efficace et temps réel. Notre système propose une solution à ce problème grâce à une caméra 3D. Nous avons implémenté des modalités qui permettent une interaction plus naturelle avec les objets et l'E.V. L'objectif de notre système est d'obtenir des performances au moins égales à celles d'outils couramment utilisés en réalité virtuelle tout en offrant une meilleure acceptabilité globale, mesurée sous l'angle de l'utilité, de l'utilisabilité et du sentiment d'immersion. Pour répondre à cet objectif, nous avons mené 3 études expérimentales impliquant plus de 100 participants. L'étude 1 a comparé, pour une tâche de sélection, la première version de notre système (basé sur une Camera 3D MESA SwissRanger) à une souris classique. L'expérimentation 2 est axée sur l'étude de la réalisation de tâches de manipulation d'objets (positionnement, orientation, redimensionnement) et de navigation en E.V. Pour cette étude, nous avons comparé la version améliorée de notre système (basée sur la Microsoft Kinect) à des gants de données associés à des capteurs magnétiques. La 3ème étude, complémentaire, porte sur l'évaluation de nouvelles modalités d'interaction, implémentées d'après les commentaires recueillis auprès des participants de la seconde étude.

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Hernoux, Franck. "Conception et évaluation d'un système transparent de capture de mouvements des mains pour l'interaction 3D temps réel en environnements virtuels." Paris, ENSAM, 2010. http://www.theses.fr/2011ENAM0039.

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Le but de cette thèse est de proposer et d'évaluer un système transparent de capture de mouvements des mains en temps réel pour permettre la réalisation d'interactions 3D en environnement virtuel (E. V. ). Les outils tels que le clavier et la souris ne suffisent plus lorsque l'on travaille dans des E. V. 3D et les systèmes de capture de mouvements actuels ont l'inconvénient du coût et du port de matériel. Les systèmes basés sur des caméras et le traitement d'images comblent en partie ces lacunes, mais ne permettent pas encore une capture de mouvements 3D précise, efficace et temps réel. Notre système propose une solution à ce problème grâce à une caméra 3D. Nous avons implémenté des modalités qui permettent une interaction plus naturelle avec les objets et l'E. V. L'objectif de notre système est d'obtenir des performances au moins égales à celles d'outils couramment utilisés en réalité virtuelle tout en offrant une meilleure acceptabilité globale, mesurée sous l'angle de l'utilité, de l'utilisabilité et du sentiment d'immersion. Pour répondre à cet objectif, nous avons mené 3 études expérimentales impliquant plus de 100 participants. L'étude 1 a comparé, pour une tâche de sélection, la première version de notre système (basé sur une Camera 3D MESA SwissRanger) à une souris classique. L'expérimentation 2 est axée sur l'étude de la réalisation de tâches de manipulation d'objets (positionnement, orientation, redimensionnement) et de navigation en E. V. Pour cette étude, nous avons comparé la version améliorée de notre système (basée sur la Microsoft Kinect) à des gants de données associés à des capteurs magnétiques. La 3ème étude, complémentaire, porte sur l'évaluation de nouvelles modalités d'interaction, implémentées d'après les commentaires recueillis auprès des participants de la seconde étude
The purpose of this thesis is to propose and evaluate a markerless system for capturing hand movements in real time to allow 3D interactions in virtual environment (VE). Tools such as keyboard and mouse are not enough for interacting in 3D VE; current motion capture systems are expensive and require wearing equipments. Systems based on cameras and image processing partially fill these gaps, but do not yet allow an accurate, efficient and real-time 3D motion capture. Our system provides a solution to this problem with a 3D camera. We have implemented modalities that allow a more natural interaction with objects and VE. The goal of our system is to obtain performances at least equal to those of common tools in virtual reality while providing a better overall acceptability (i. E. , usefulness, usability, immersion). To achieve this goal, we conducted three experimental studies involving over 100 participants. With the first study, we compared the first version of our system (based on a 3D Camera MESA SwissRanger) to a traditional mouse, for a selection task. The second experiment was focused on the study of the realization of objects-manipulation tasks (position, orientation, scaling) and navigation tasks in VE. For this study, we compared the improved version of our system (based on Microsoft Kinect) with data gloves associated with magnetic sensors. An additional study concerns the evaluation of new modalities of interaction, implemented based on participants' feedback of the second study

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Pasquier, Maud. "Segmentation de la locomotion humaine dans le domaine du sport et de la déficience à partir de capteurs embarqués." Thesis, Grenoble, 2013. http://www.theses.fr/2013GRENT098.

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Cette thèse porte sur le traitement de données multi-capteurs liées à la locomotion humaine.Son objectif est de concevoir des outils pour la segmentation de la locomotion à partir d'un réseau de capteurs embarqués et appliquée à deux domaines différents: le sport avec l'ultra-marathon et la déficience causée par un symptome de la maladie de Parkinson. Pour ces deux applications, le travail peut atteindre cet objectif concerné. d'une part, les contraintes matérielles liées au réseau de capteurs, et d'autre part, les algorithmes de traitement des données. Dans un premier temps, nous avons recueilli des données multi-capteurs sur un coureur du Marathon des Sables. Le réseau des capteurs étant confronté à des conditions extrêmes, il a fallu s'adapter à des problèmes techniques avant de pouvoir proposer un outil pour segmenter et classer ces grandes quantités de données. Dans un second temps, nous avons travaillé en collaboration avec un médecin, pour comprendre au mieux le ''freezing" (symptôme perturbant la marche de certains malades atteints de la maladie de Parkinson) afin de proposer une nouvelle méthode de détection pour ce symptôme
This thesis focuses on the treatment of multi-sensor related data locomotion humaine.Son goal is to develop tools for segmentation of locomotion from a network of embedded and applied to two different domains sensors : sport with ultra -marathon and disability caused by a symptom of Parkinson's disease . For both applications, the work can achieve this question. one hand , the physical constraints of the network sensors , and secondly , the data processing algorithms . At first , we collected multi-sensor data on a runner Marathon des Sables. The network of sensors being confronted with extreme conditions, it was necessary to adapt to technical before proposing a tool to segment and classify these large amounts of data problems. In a second step , we worked with a doctor, to understand better the '' freezing " (symptom disrupting the progress of some patients with Parkinson's disease ) to propose a new detection method for this symptom

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Barrielle, Vincent. "Leveraging Blendshapes for Realtime Physics-Based Facial Animation." Thesis, CentraleSupélec, 2017. http://www.theses.fr/2017CSUP0003.

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La génération d'animation faciale de synthèse constitue une étape cruciale en génération d’images de synthèse. Il est cependant difficile de produire des animations convaincantes. Le paradigme dominant pour la création d'animations faciales de haute qualité est la méthode des blendshapes, où les expressions sont décomposées comme la combinaison linéaire d’expressions plus basiques. Toutefois, cette technique requiert une grande quantité de travail manuel, réservée aux films à grand budget, pour produire la qualité requise. La production d'animation faciale réaliste est possible à l'aide de la simulation physique, mais ce processus requiert l'utilisation d’imagerie médicale coûteuse.Nous proposons de réunir le paradigme des blendshapes et celui de la simulation physique, afin de profiter de l'ubiquité des blendshapes tout en bénéficiant de la simulation physique pour produire des effets complexes. Nous introduisons donc blendforces, un paradigme où les blendshapes sont interprétées comme une base pour approximer les forces issues des muscles faciaux. Nous montrons que, combinées à un système physique approprié, ces blendforces produisent des animations faciales convaincantes, présentant une dynamique de mouvements de peau réaliste, gérant les contacts et le collage des lèvres, et intégrant les effets des forces inertielles et de la gravité. Nous utilisons ce formalisme pour la production en temps réel d'animation faciale avec effets physiques basée sur des mouvements capturés à l'aide d'une simple caméra. À notre connaissance, il s'agit de la première démonstration de simulation physique temps-réel appliquée au cas délicat de la simulation d'animations faciales
Generating synthetic facial animation is a crucial step in the creation of content for a wide variety of digital media such as movies and video games. However, producing convincing results is challenging, since humans are experts in analyzing facial expressions and will hence detect any artifact. The dominant paradigm for the production of high-quality facial animation is the blendshapes paradigm, where facial expressions are decomposed as a linear combination of more basic expressions. However, this technique requires large amounts of work to reach the desired quality, which reserves high-quality animation to large budget movies. Producing high-quality facial animation is possible using physical simulation, but this requires the costly acquisition of medical imaging data.We propose to merge the blendshapes and physical simulation paradigms, to build upon the ubiquity of blendshapes while benefiting from physical simulation for complex effects. We therefore introduce blendforces, a paradigm where blendshapes are interpreted as a basis for approximating the forces emanating from the facial muscles. We show that, combined with an appropriate face physical system, these blendforces can be used to produce convincing facial animation, with natural skin dynamics, handling of lips contacts, sticky lips, inertial effects and handling of gravity. We encompass this framework within a practical realtime performance capture setup, where we produce realtime facial animation with physical effects from a simple RGB camera feed. To the best of our knowledge, this constitutes the first instance of realtime physical simulation applied to the challenging task of facial animation

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Yin, Tairan. "The One-Man-Crowd : towards single-user capture of collective motions using virtual reality." Electronic Thesis or Diss., Université de Rennes (2023-....), 2024. https://ged.univ-rennes1.fr/nuxeo/site/esupversions/10c60af3-9dbd-40c7-8e8b-2ba26ae866b4.

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Les données sur les mouvements de foule sont essentielles pour comprendre et simuler des comportements de foule. Ces données sont toutefois rares en raison des multiples difficultés liées à leur collecte. La réalité virtuelle (RV) a été utilisée pour étudier le comportement individuel dans les foules, généralement en immergeant les utilisateurs dans des foules virtuelles et en capturant leur comportement. Dans cette thèse, nous proposons et évaluons une nouvelle approche établie sur la RV, qui lève les limites des expériences réelles pour l'acquisition de données sur le mouvement des foules. Nous appelons cette approche le paradigme « One-Man-Crowd ». Nous proposons tout d'abord de capturer les mouvements de la foule avec un seul utilisateur. En enregistrant les trajectoires passées et les mouvements du corps de l'utilisateur, et en les affichant sur des personnages virtuels, les utilisateurs construisent progressivement le comportement global de la foule. Nous proposons ensuite un nouveau concept de foule contextuelle qui s'appuie sur la simulation de la foule pour atténuer les biais comportementaux des utilisateurs lors de la procédure de capture. Nous mettons en œuvre deux stratégies différentes, à savoir un processus Replace-Record-Replay (3R) et un processus Replace-Record-Replay-Responsive (4R). Nous évaluons et validons l'approche proposée en reproduisant et en comparant au total cinq expériences de foules réelles. Nos résultats suggèrent que le paradigme One-Man-Crowd offre une approche prometteuse pour l'acquisition de données réalistes sur les mouvements de foule dans des environnements virtuels
Crowd motion data is fundamental for understanding and simulating realistic crowd behaviors. Such data is, however, scarce because of multiple challenges and difficulties involved in its gathering. Virtual Reality (VR) has been leveraged to study individual behavior in crowds, typically by immersing users into simulated virtual crowds and capturing their behavior. In this thesis, we propose and evaluate a novel VR-based approach, lifting the limitations of real-world experiments for the acquisition of crowd motion data. We refer to this approach the One-Man-Crowd paradigm. We first propose to capture crowd motion with a single user. By recording the past trajectories and body movements of the user, and displaying them on virtual characters, the users progressively build the overall crowd behavior by themselves. Then, we propose the new concept of contextual crowds that leverage crowd simulation to mitigate the users' behavioral bias during the capture procedure. We implement two different strategies, namely a Replace-Record-Replay (3R) process and a Replace-Record-Replay-Responsive (4R) process. We evaluate and validate the proposed approach by replicating and comparing with in total five real crowd experiments. Our results suggest that the One-Man-Crowd paradigm offers a promising approach for acquiring realistic crowd motion data in virtual environments

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

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

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

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

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

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

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Pons, Christelle. "Analyse morphologique et biomécanique de l'épaule et du membre supérieur des enfants avec une paralysie obstétricale du plexus brachial : impact sur les thérapeutiques." Thesis, Brest, 2018. http://www.theses.fr/2018BRES0083.

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La paralysie obstétricale du plexus brachial (POPB) est une parésie d’un ou des membres supérieurs causée le plus souvent par un étirement excessif des racines nerveuses à la naissance. Les enfants sans récupération complète garderont des séquelles à vie, comprenant une diminution de force et des mouvements, des déformations osseuses, impactant leurs activités quotidiennes. L'atteinte de l’épaule est la principale cause de morbidité. Les muscles gléno-huméraux sont au coeur de la pathologie de l’épaule. L’IRM permet l’évaluation de l’atteinte des muscles de l’épaule. Les volumes musculaires, intéressants du fait de leur corrélation avec la force, peuvent être obtenus par différentes techniques de segmentation dont les propriétés métrologiques sont inégales. Chez l’enfant avec POPB, l’utilisation d’une technique de segmentation sur un grand nombre de coupes a montré une atrophie variable des muscles glénohuméraux menant à des déséquilibres musculaires dans les trois plans de l’espace. Des corrélations entre les volumes musculaires et la force, significatives mais plus faibles que chez les enfants à développement typique étaient retrouvées. Du fait de l’atteinte osseuse et musculaire, la mobilité de l’articulation gléno-humérale est limitée. Dans une étude utilisant l’analyse quantifiée du mouvement, cette limitation, majeure en rotation externe d’épaule ainsi que des compensations au niveau de l’ensemble du membre supérieur ont été objectivées. La performance du mouvement était bonne. A partir des résultats obtenus différents objectifs et cibles thérapeutiques sont discutés. La lutte contre le déséquilibre musculaire rotateurs internes-externes apparaît comme une priorité
Obstetric Brachial Plexus Palsy (OBPP) is the paralysis of one or both upper limbs. It is most often caused by excessive traction on cervical nerve roots during a difficult birth. The children without incomplete recovery will have long-term impairment, including loss of active and passive mobility, loss of strength, bony deformities, activity limitation and participation restriction. The loss of shoulder function is the main cause of morbidity in this population.Glenohumeral muscles involvement is a key element of the pathology of the shoulder. MRI allows evaluation of the shoulder muscle involvement. Muscle volumes in particular, well correlated with muscle strength, can be modified by different segmentation techniques whose metrological properties are unequal.In children with OBPP, the use of a segmentation technique on a large number of slices has shown a variable atrophy of the gleno-humeral muscles leading to three-dimensional muscular imbalances.Correlations between muscle volumes and strength were significant but lower than in children with typical development.Because of the bone deformity and muscle involvement, the mobility of the glenohumeral joint is limited. In a study using 3D motion analysis of the movement, this limitation, which is large in external shoulder rotation, as well as compensations on the whole upper limb, were shown. The performance of the movement was good.From these results, different objectives and therapeutic targets are discussed. Internal-external rotator muscular imbalance correction appears as a priority

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Guingo, Geoffrey. "Synthèse de texture dynamique sur objets déformables." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAM053.

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Dans les mondes virtuels, l'apparence des objets mis en scène est un point crucial pour l'immersion de l'utilisateur. Afin d'approximer les relations lumière-matière, une manière communément mise en place est d’habiller les objets de la scène avec des textures. Afin d’aider les artistes dans le processus de création, des méthodes de synthèse et d'édition de texture ont vu le jour. Ces méthodes se différencient par les gammes de textures synthétisables, et notamment par la prise en compte des textures hétérogènes qui sont un réel défi. Ces textures sont composées de plusieurs régions aux contenus différents, dont la répartition est régie par une structure globale. Chacune des zones correspond à un matériau différent ayant une apparence et un comportement dynamique propre.Premièrement, nous proposons un modèle additif de textures statiques, permettant la synthèse à la volée de textures hétérogènes de tailles arbitraires à partir d'un exemple. Cette méthode comprend un modèle de bruit gaussien variant spatialement, ainsi qu'un mécanisme permettant la synchronisation avec une couche de structure. L’objectif est d’améliorer la variété de la synthèse tout en préservant des détails plausibles à petite échelle. Notre méthode se compose d'une phase d'analyse, composée d'un ensemble d'algorithmes permettant d'instancier les différentes couches à partir d'une image d'exemple, puis d'une étape de synthèse temps réel. Au moment de la synthèse, les deux couches sont générées indépendamment, synchronisées et ajoutées, en préservant la cohérence des détails même lorsque la couche de structure est déformée afin d'augmenter la variété.Dans un second temps, nous proposons une nouvelle approche pour modéliser et contrôler la déformation dynamique des textures, dont l'implantation dans le pipeline graphique standard reste simple. La déformation est modélisée à la résolution des pixels sous forme d'un warping dans le domaine paramétrique. Cela permet ainsi d'avoir un comportement différent pour chaque pixel, et donc dépendant du contenu de la texture. Le warping est défini localement et dynamiquement par une intégration en temps réel le long des lignes de flux d’un champ de vitesse pré-calculé, et peut être contrôlé par la déformation de la géométrie de la surface sous-jacente, par des paramètres d’environnement ou par édition interactive. Nous proposons de plus une méthode pour pré-calculer le champ de vitesse à partir d’une simple carte scalaire représentant des comportements dynamiques hétérogènes, ainsi qu’une solution pour gérer les problèmes d’échantillonnage survenant dans les zones sur-étirées lors de la déformation
In virtual worlds, the objects appearance is a crucial point for users immersion. In order to approximate light-matter relationships, a common way is to use textures. To help artists during the creative process, texture synthesis and texture editing methods have emerged. These methods are differentiated by the ranges of synthesizable textures, and especially by taking into account the heterogeneous textures. These textures are composed of several regions with different contents, whose distribution is lead by a global structure. Each of the zones corresponds to a different material having a specific appearance and dynamic behavior.First, we propose an additive model of static textures, allowing on-the-fly synthesis of heterogeneous textures of arbitrary sizes from an example. This method includes a spatially varying Gaussian noise pattern, as well as a mechanism for synchronization with a structure layer. The aim is to improve the variety of synthesis while preserving plausible small details. Our method consists of an analysis phase, composed of a set of algorithms for instantiating the different layers from an example image, then a real-time synthesis step. During synthesis, the two layers are independently generated, synchronized, and added, preserving details consistency even when the structure layer is deformed to increase variety.In a second step, we propose a new approach to model and control the dynamic deformation of textures, whose implementation in the standard graphical pipeline remains simple. The deformation is modeled at pixels resolution in the form of a warping in the parametric domain. Making possible to have a different behavior for each pixel, and thus depending of texture content. The warping is locally and dynamically defined by real-time integration along the flow lines of a pre-calculated velocity field, and can be controlled by the deformation of the underlying surface geometry, by parameters of environment or through interactive editing. In addition, we propose a method to pre-compute the velocity field from a simple scalar map representing heterogeneous dynamic behaviors, as well as a solution to handle sampling problems occurring in overstretched areas at the time. deformation

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Morel, Marion. "Modélisation de séries temporelles multidimensionnelles. Application à l'évaluation générique et automatique du geste sportif." Thesis, Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066235/document.

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Qu'il tente de prévenir la chute d'une personne âgée, de traduire la langue des signes ou de contrôler un humain virtuel, l'analyse de gestes est un vaste domaine de recherche qui s'attelle à reconnaître, classifier, segmenter, indexer ou encore évaluer différents types de mouvements. Cependant, peu de travaux se concentrent sur cette dernière approche d'évaluation. Ce travail de thèse propose de mettre en place un outil d’évaluation automatique et générique d’un geste sportif, reposant sur l’utilisation d’une base de données de gestes experts acquis via un système de capture de mouvements. Afin d’extraire un mouvement de référence, l’algorithme de déformation temporelle dynamique (DTW) est considéré pour aligner puis moyenner les gestes. Les méthodes d’alignements et de moyennage de séries temporelles se confrontant aux conséquences néfastes de chemins de déformation du DTW pathologiques, des contraintes locales sont ajoutées et donnent lieu à un nouvel algorithme appelé CDBA. La qualité d’un geste est estimée spatialement et temporellement à chaque instant et pour chaque membre par comparaison avec le geste de référence et pondérée par la dispersion des données expertes autour de ce geste moyen. Le processus ainsi mis en place est validé à partir de gestes de karaté et de tennis annotés par des entraîneurs. Un premier prototype d’outil d’entraînement en ligne est finalement proposé et laisse entrevoir les potentialités d’usage qui pourraient être menées à la suite de ce travail
Either to reduce falling risks in elderly people, to translate the sign language or to control a virtual human being, gesture analysis is thriving research field that aims at recognizing, classifying, segmenting, indexing and evaluating different types of motions. As few studies tackle the evaluation process, this PhD focuses on the design of an autonomous system for the generic evaluation of sport-related gestures. The tool is trained on the basis of experts’ motions recorded with a motion capture system. Dynamic Time Warping (DTW) is deployed to obtain a reference gesture thanks to data alignment and averaging. Nevertheless, this standard method suffers from pathological paths issues that reduce its effectiveness. For this reason, local constraints are added to the new DTW-based algorithm, called CDBA (Constrained DTW Barycenter Averaging). At each time step and for each limb, the quality of a gesture is spatially and temporally assessed. Each new motion is compared to the reference gesture and weighted in terms of data dispersion around the reference.The process is validated on annotated karate and tennis databases. A first online training prototype is given in order to prompt further research on this subject

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

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

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

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

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Naert, Lucie. "Capture, annotation and synthesis of motions for the data-driven animation of sign language avatars." Thesis, Lorient, 2020. http://www.theses.fr/2020LORIS561.

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Cette thèse porte sur la capture, l'annotation, la synthèse et l'évaluation des mouvements des mains et des bras pour l'animation d'avatars communiquant en Langues des Signes (LS). Actuellement, la production et la diffusion de messages en LS dépendent souvent d'enregistrements vidéo qui manquent d'informations de profondeur et dont l’édition et l'analyse sont difficiles. Les avatars signeurs constituent une alternative prometteuse à la vidéo. Ils sont généralement animés soit à l'aide de techniques procédurales, soit par des techniques basées données. L'animation procédurale donne souvent lieu à des mouvements peu naturels, mais n'importe quel signe peut être produit avec précision. Avec l’animation basée données, les mouvements de l'avatar sont réalistes mais la variété des signes pouvant être synthétisés est limitée et/ou biaisée par la base de données initiale. Privilégiant l’acceptation de l’avatar, nous avons choisi l'approche basée sur les données mais, pour remédier à sa principale limitation, nous proposons d'utiliser les mouvements annotés présents dans une base de mouvements de LS capturés pour synthétiser de nouveaux signes et énoncés absents de cette base. Pour atteindre cet objectif, notre première contribution est la conception, l'enregistrement et l'évaluation perceptuelle d'une base de données de capture de mouvements en Langue des Signes Française (LSF) composée de signes et d'énoncés réalisés par des enseignants sourds de LSF. Notre deuxième contribution est le développement de techniques d'annotation automatique pour différentes pistes d’annotation basées sur l'analyse des propriétés cinématiques de certaines articulations et des algorithmes d'apprentissage automatique existants. Notre dernière contribution est la mise en œuvre de différentes techniques de synthèse de mouvements basées sur la récupération de mouvements par composant phonologique et sur la reconstruction modulaire de nouveaux contenus de LSF avec l'utilisation de techniques de génération de mouvements, comme la cinématique inverse, paramétrées pour se conformer aux propriétés des mouvements réels
This thesis deals with the capture, annotation, synthesis and evaluation of arm and hand motions for the animation of avatars communicating in Sign Languages (SL). Currently, the production and dissemination of SL messages often depend on video recordings which lack depth information and for which editing and analysis are complex issues. Signing avatars constitute a powerful alternative to video. They are generally animated using either procedural or data-driven techniques. Procedural animation often results in robotic and unrealistic motions, but any sign can be precisely produced. With data-driven animation, the avatar's motions are realistic but the variety of the signs that can be synthesized is limited and/or biased by the initial database. As we considered the acceptance of the avatar to be a prime issue, we selected the data-driven approach but, to address its main limitation, we propose to use annotated motions present in an SL Motion Capture database to synthesize novel SL signs and utterances absent from this initial database. To achieve this goal, our first contribution is the design, recording and perceptual evaluation of a French Sign Language (LSF) Motion Capture database composed of signs and utterances performed by deaf LSF teachers. Our second contribution is the development of automatic annotation techniques for different tracks based on the analysis of the kinematic properties of specific joints and existing machine learning algorithms. Our last contribution is the implementation of different motion synthesis techniques based on motion retrieval per phonological component and on the modular reconstruction of new SL content with the additional use of motion generation techniques such as inverse kinematics, parameterized to comply to the properties of real motions

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

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

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Di, loreto Cédric. "Apport des simulations immersives pour l’étude du comportement dynamique des occupants d’un véhicule." Thesis, Paris, HESAM, 2020. http://www.theses.fr/2020HESAE065.

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Le coup du lapin reste un enjeu socio-économique fort de l’accidentologie routière. La recherche dans ce domaine a amené au développement de critère lésionnels qu'il est encore difficile de valider pour toutes les situations. Les hypothèses de ce projet sont que les stratégies de stabilisation de la tête sont influencées par les activités préalables à un évènement dynamique ainsi que par certaines disponibilités cognitives.Pour y répondre, cette thèse a expérimenté différents environnements dynamiques et exploré l'utilisation de la réalité virtuelle comme outil de simulation pour l’étude du comportement dynamique du sujet et évalué la pertinence de ces outils.Une première expérimentation a permis de montrer l’importance de l’alerte chez le sujet en utilisant un système automatique de freinage d’urgence d'un véhicule équipé. Une seconde étude consistant en la réplication de cette expérience dans un simulateur de conduite hexapode a pu montrer que le comportement du sujet était comparable malgré des performances dynamiques moindres du système. Enfin, une dernière étude menée sur des sujets accélérés sur un chariot contrôlé en laboratoire et dont l'état émotionnel a été contrôlé a pu rendre compte de l’importance de l’intégration des paramètres physiologiques dans l’étude des stratégies de stabilisation de la tête chez le sujet.Les simulations immersives se sont montrées pertinentes pour contrôler l’environnement cognitif du sujet et l’importance de ce dernier a pu être observée. L’utilisation de ces technologies permet d’entrevoir de nouvelles possibilités expérimentales pouvant amener à une meilleure compréhension des stratégies de stabilisation du sujet
Whiplash remains a strong socio-economic issue in road accidents. Research in this field has led to the development of injury criteriathat are still difficult to validate for all situations. The hypotheses of this project are that head stabilization strategies are influenced by activities prior to thedynamic event as well as by certain cognitive availabilities. To answer this, this thesis experimented different dynamic environments and explored the use of virtual reality as a simulation tool for the study of the subject's dynamic behaviorand evaluated the relevance of these tools.A first experimentation allowed to show the importance of the alert in the subject by using an automatic emergency braking system of an equipped vehicle. A second study consisting in the replication of this experiment in a hexapod driving simulator was able to show that the subject's behaviorwas comparable despite the lower dynamic performance of the system. Finally, a last study carried out on accelerated subjects on a laboratory-controlled cart, whose emotional state was controlled, was able to account for the importance of the integration of physiological parameters in the study of head stabilization strategies in the subject.Immersive simulations proved to be relevant to control the subject's cognitive environment and the importance of the latter could be observed. The use of these technologies allows us to glimpse new experimental possibilities that can lead to a better understanding of the subject's stabilization strategies

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Barnachon, Mathieu. "Reconnaissance d'actions en temps réel à partir d'exemples." Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00820113.

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Le développement de l'image numérique et des outils associés ces dernières années a entraîné une évolution dans les attentes des utilisateurs et des changements dans leurs habitudes de travail. Cette évolution apporte de nouvelles possibilités d'utilisation ouvrant l'usage à un public très large, allant des interactions gestuelles aux jeux vidéo, en passant par le suivi d'activités à domicile, la surveillance, ... Pour qu'elles puissent être performantes et attractives, ces nouvelles technologies nécessitent la mise en œuvre d'outils de reconnaissance et d'interprétation des gestes humains, par des méthodes efficaces, rapides et ouvertes. Actuellement, les méthodes proposées en reconnaissance d'actions peuvent être regroupées en trois catégories principales : les approches de type apprentissage automatique (Machine Learning), les modélisations stochastique ou encore les méthodes utilisant le paradigme des examplars. Les travaux développés dans cette thèse se rattachent à cette dernière catégorie : " méthodes à base d'exemples " (examplar-based) où l'apprentissage peut être fait à partir de quelques instances représentatives. Nous avons fait le choix d'une démarche qui limite le recours à des grandes bases de données, et qui permet la reconnaissance d'action de façon anticipée, c'est-à-dire avant que cette dernière ne soit finie. Pour ce faire, nos travaux ont été menés selon deux visions complémentaires, avec le soucis constant d'aboutir à des traitements qui soient temps réel, précis et ouverts à la reconnaissance de nouvelles actions

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

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

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Pichon, Romain. "Atteinte du contrôle postural des personnes avec BPCO : modifications, caractéristiques et activités de la vie quotidienne." Electronic Thesis or Diss., Rennes 2, 2023. http://www.theses.fr/2023REN20039.

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La Broncho-Pneumopathie Chronique Obstructive (BPCO) est une pathologie respiratoire à la prévalence élevée. Des travaux antérieurs ont mis en évidence que le contrôle postural des personnes avec BPCO (pBPCO) était altéré. Cette thèse s’est d’abord attachée à préciser les caractéristiques de cette modification du contrôle postural, puis s’est articulée autour de quatre objectifs : identifier les facteurs discriminants d’un contrôle postural réduit dans cette population, étudier les liens entre contrôle postural et facteurs cliniques, caractériser le contrôle postural des pBPCO au cours d’activités de la vie quotidienne (AVQ) et étudier l’influence d’une tâche cognitive sur le contrôle postural des pBPCO. Les résultats principaux de ce travail tendent à montrer que l’atteinte du contrôle postural est présente chez environ 60% des pBPCO et que de nombreux composants du contrôle postural peuvent être altérés. Les pBPCO avec un contrôle postural réduit se caractérisent par une qualité de vie liée aux symptômes faible, une pression partielle en oxygène basse, une force des muscles inspirateurs faible et un indice de masse corporelle élevé. D’autre part, l’analyse biomécanique d’une séquence d’AVQ a mis en évidence des modifications des paramètres de contrôle postural (réduction des vitesses moyennes du centre de masse dans les trois directions, de variabilité de sa vitesse en médio-latéral et vertical, et de sa vitesse pic verticale) chez les pBPCO comparativement aux participants contrôles. L’analyse des associations a principalement montré un lien entre la dyspnée éprouvée lors des AVQ réalisées et les paramètres de contrôle postural évalués. Enfin, nos résultats suggèrent qu’une tâche cognitive a un effet similaire sur le contrôle postural de pBPCO et de participants contrôles
Chronic Obstructive Pulmonary Disease (COPD) is highly prevalent respiratory pathology. Previous research has shown that postural control is impaired in people with COPD (PwCOPD). The first aim of this thesis was to identify the characteristics of this postural control modification, then focused on four objectives : to identify the discriminating factors of reduced postural control in this population, to study the associations between postural control and clinical factors, to characterise the postural control of PwCOPD during activities of daily living (ADL) and to study the influence of a cognitive task on the postural control of PwCOPD. The main result of this work tend to show that postural control is impaired in around 60% of PwCOPD and that many components of postural control can be impaired. PwCOPD with a reduced postural control are characterised by a low symptom-related quality of life, a low arterial pressure in oxygen, a reduced inspiratory muscle strength and a high body mass index. Biomechanical analysis of a sequence of ADL revealed some changes in postural control parameters (reduction in mean center of mass velocities in the three directions, in the variability of its medio-lateral and vertical velocity, and in its peak vertical velocity) in PwCOPD compared with control participants. The association analysis mainly showed a link between dyspnea during performed ADL and assessed postural control parameters. Finally, our results suggest that a cognitive task has a similar influence on postural control parameters of PwCOPD and control participants

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Catteau, Fanny. "Traduire la poésie en langue des signes : l’empreinte prosodique lors du changement de modalité." Electronic Thesis or Diss., Paris 8, 2020. http://www.theses.fr/2020PA080061.

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Ce travail s’intéresse à la traduction en français oral de la poésie créée en langue des signes française (LSF) et plus particulièrement à l’impact de la structure prosodique de la LSF sur celle du français en contexte de traduction. Dans toutes les langues, qu’elles soient vocales ou signées, la prosodie permet d’organiser le discours en lien avec sa structure informationnelle, en perception ou en production. L’objectif de cette recherche est de déterminer si, dans un contexte de traduction poétique, la structure prosodique de la LSF a un impact sur l’élaboration du français oral, et plus particulièrement sur sa prosodie. Pour mener cette étude, un protocole inédit de recueil et d’analyse de données, qui associe analyse des signaux gestuel et sonore à l’annotation manuelle des deux types de discours, a été élaboré. Nous avons recueilli onze œuvres en LSF de cinq artistes sourds et leurs cinquante-sept traductions, proposées par neuf traducteurs experts en poésie. Nous avons inventorié les phénomènes prosodiques qui participent à la segmentation des œuvres en LSF, notamment en lien avec mouvements des mains et du buste. Les œuvres ont ainsi été segmentées en constituants selon plusieurs niveaux hiérarchiques. De plus, nous avons montré que l’analyse des traductions révèlent que dix-huit stratégies traductives en lien avec la prosodie sont utilisées. 74% des constituants prosodiques des traductions ont été identifiés comme directement liés avec les constituants de la structure hiérarchique des œuvres en LSF. Cette étude montre que, dans un contexte de traduction poétique, la structure prosodique de la LSF laisse une empreinte dans la construction du français
This research project focuses on the translation of poetry created in French Sign Language (LSF) into oral French, and, more specifically, on the impact of the prosodicstructure of LSF on that of French in the context of poetic translation. In all languages, both vocal and signed, prosody organizes discourse in relation to its informational structure, whether in terms of perception or production. The objective of this study is to determine if, in a context of poetic translation, the prosodic structure of LSF has animpact on the construction of oral French, and more specifically on its prosody.To conduct this study, a new protocol for data collection and analysis was developed, which combines the analysis of gestural and sound signals with the manual annotationof both languages. I collected eleven poems in LSF from five deaf artists and fifty-seven translations of them by nine translators specialized in poetry.In this study, I make an inventory of the prosodic phenomena that participate in thesegmentation of the poems in LSF, particularly in relation to hand and bust movements.The poems have therefore been segmented into constituents on several hierarchical levels. In addition, through an analysis of the French translations, I identify eighteen translatory strategies related to prosody. 74% of the prosodic constituents of the translations are identified as being directly related to the prosodic groups of the hierarchical structure of poems in LSF.The results show that, in the context of poetic translation, the prosodic structure of LSFdoes have an impact on the construction of the French

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Gibert, Guillaume. "Conception et évaluation d'un système de synthèse 3D de Langue française Parlée Complétée (LPC) à partir du texte." Phd thesis, Grenoble INPG, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00203134.

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Cette thèse traite de la mise en œuvre d'un système de synthèse 3D de parole audiovisuelle capable, a partir d'une simple chaîne phonétique, de générer un signal audio synthétique, les mouvements du visage correspondant ainsi que les mouvements de la main reproduisant les gestes de la Langue française Parlée Complétée (LPC). Nous avons enregistré les mouvements faciaux et manuels d'une codeuse LPC par une technique de motion capture, ainsi que le signal audio correspondant, lors de la production d'un corpus de 238 phrases couvrant l'ensemble des diphones du français. Après traitements et analyses des données, nous avons implémenté un système de synthèse par concaténation d'unités en deux étapes capable de générer de la parole codée. Enfin, nous avons évalué notre système tant au niveau de l'intelligibilité segmentale qu'au niveau de la compréhension. Les résultats sont prometteurs et montrent clairement un apport d'information du code de synthèse.

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Colas, Tom. "Externalisation en restitution binaurale non-individualisée avec head-tracking : aspects objectifs et perceptifs." Electronic Thesis or Diss., Brest, 2024. http://www.theses.fr/2024BRES0053.

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La restitution binaurale est une méthode de restitution du son au casque visant à simuler une écoute naturelle. Souvent, les sons restitués au casque semblent provenir de l’intérieur de la tête. Pour une restitution binaurale convaincante, les sons doivent paraître venir de l’extérieur (externalisés), comme dans la réalité. L’utilisation d’un système de suivi des mouvements de tête (head-tracking) peut permettre d’améliorer l’externalisation pendant et après les mouvements. Cette thèse examine l’effet de persistance de l’amélioration d’externalisation après des mouvements de tête. Une première étude a combiné une expérience comportementale et une expérience EEG pour identifier un corrélat neuronal de l’externalisation.Une méthode innovante, exploitant cet effet de persistance de l’externalisation, a été développée afin de comparer des stimuli "acoustiquement identiques", mais avec différents niveaux d’externalisation. Les résultats n’ont pas révélé de corrélat neuronal, mais ont soulevé plusieurs questions sur l’influence de la nature et de la durée des sources sonores sur l’effet de persistance de l’externalisation.Une deuxième étude, comportant trois expériences comportementales, a été menée afin d’aborder ces questions. Les résultats ont montré que l’amélioration d’externalisation après des mouvements de tête fonctionne pour différentes sources, mais diminue après une dizaine de secondes
Binaural reproduction is a method of sound playback through headphones aimed at simulating natural listening. Often, sounds played through headphones seem to originate from inside the head. For convincing binauralreproduction, sounds must appear to come from outside (externalized), as they do in reality.Using a head-tracking system can enhance externalization during and after headmovements. This thesis examines the persistence of the head movements after-effect on externalization. The first study combined a behavioral experiment and an EEG experiment to identify a neural correlate of externalization.An innovative method leveraging this after-effect was developed to compare "acoustically identical" stimuli with different levels of externalization. The results did not reveal a neural correlate but raised several questions about the influence of the nature and duration of sound sources on the head movements after-effect on externalization. A second study, involving three behavioral experiments, was conducted to address these questions. The results showed that the improvement in externalization after head movements works for various sound sources but decreases after about ten seconds

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Minot, Marceau. "Traits biologiques et facteurs environnementaux structurant les mouvements locaux et la dispersion des libellules( Insecta, Odonata) dans les réseaux de mares. Pond creation and restoration:: patterns of odonate colonisation and community dynamics Biometry of the large dragonfly Anax imperator (Odonata, Aeshnidae):: A study of traits from larval development to adults Effects of water pollution on the larval development and condition of the adults at emergence in Aeshna cyanea (Odonata: Aeshnidae) Habitat use and movements of a large dragonfly (Odonata: Anax imperator) in a pond network. Diversity and genetic structure of Anax imperator populations at the European scale." Thesis, Normandie, 2020. http://www.theses.fr/2020NORMR031.

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Au cours des dernières décennies, le nombre de mares a connu un déclin de plus de 50 % dans les pays européens, atteignant parfois jusqu'à 90 % dans certaines régions. Cette diminution a entraîné une forte perte de connectivité entre les mares. Pourtant, ces écosystèmes petits et dispersés sont essentiels au cycle de vie d'une grande diversité d'espèces d'eau douce. Les politiques d'aménagement du territoire, comme la création des Trames Vertes et Bleues en France, visent à améliorer les continuités écologiques pour permettre le maintien des populations existantes et les échanges entre elles. Cependant, les études de connectivité entre les mares doivent prendre en compte les capacités de dispersion des espèces et cette information fait souvent défaut pour orienter les mesures de restauration. Dans le présent travail, nous avons étudié les capacités de dispersion des libellules à plusieurs échelles spatiales ainsi que les caractéristiques biologiques et les facteurs environnementaux qui façonnent leurs mouvements. Dans la première partie, nous avons évalué la colonisation par les libellules de 20 mares normandes pendant les trois années suivant leur création ou leur restauration. Les résultats mettent en évidence des taux de colonisation élevés pendant la première année et aucune différence de richesse spécifique n'a été constatée entre les mares nouvellement créées ou restaurées. Cela suggère que la restauration des mares après un assèchement total ne devrait pas toujours être prioritaire par rapport à la création de nouvelles mares dans les stratégies de gestion. Nous avons constaté que les espèces généralistes étaient davantage présentes la première année après la création ou la restauration des mares, alors que la présence d’espèces spécialistes des forêts augmentait avec l'âge du plan d’eau. Les résultats ont également mis en évidence que le contexte paysager autour des mares (i.e. milieu forestier ou ouvert) avait un effet sur la composition des communautés de libellules. Enfin, l'abondance totale des espèces d'odonates était liée à la densité des plans d’eau alentours. Ce résultat souligne que les mares très connectées peuvent abriter des populations plus importantes que les mares isolées et donc être plus résistantes aux perturbations. La deuxième partie fournit des éléments sur le développement larvaire d'Anax imperator et la relation entre les caractéristiques morphologiques des larves et des adultes. Les résultats suggèrent que la survie de cette espèce pendant la période de maturation pourrait dépendre de la longueur des individus. Nous avons également essayé d'étudier la dispersion natale en marquant 87 individus à l'émergence, mais seuls deux mâles ont été retrouvés après la période de maturation. Enfin, l'effet de deux polluants de l'eau (Round-up et DEET) sur le développement larvaire et les adultes d'Aeshna cyanea a également été étudié à différentes concentrations. Les larves ont été élevées dans des conditions de laboratoire et exposées à des concentrations allant jusqu'à 30 mg.L-1 des deux polluants. Aucun effet des polluants sur les conditions morphologiques des larves ou des ténéraux n'a été détecté, ce qui suggère que A. cyanea est une espèce tolérante aux potentielles pollutions de l'eau dans les mares. Le niveau de la protéine de stress HSP70 était également similaire selon les différents traitements, mais les adultes ténéraux présentaient des niveaux de stress plus élevés que les larves, ce qui suggère que l'émergence a provoqué un stress élevé chez les individus
During the last decades, the number of ponds decreased by more than 50 % in European countries, occasionally reaching up to 90 % in some regions. Their decline in number has led to a strong loss of connectivity between waterbodies. Yet, these small and scattered ecosystems are essential for the life cycle of a high diversity of freshwater species. Land use policies like the creation of Greenways and Blueways in France aim to improve ecological continuities to allow maintenance of existent biological populations and exchanges between them. However, the connectivity between ponds must be considered according to the dispersal abilities of freshwater species and this information often lacks to guide restoration measures. In the present work, we studied the dispersal abilities of dragonflies on several spatial scales and investigated the biological traits and environmental factors that shaped their movements. In the first part, we evaluated the colonization of 20 ponds in Normandy by dragonflies during three years after pond restoration or pond creation. The results highlight high colonization rates during the first year and no difference in species richness was found between newly created or restored ponds. This suggests that restoration of ponds after complete drought should not always be prioritized over pond creation in management strategies. We found that generalist species were more present in the first year after pond creation or restoration, whereas the occurrence of forest specialists increased with the age of the pond. The results also highlighted that the landscape context around ponds (i.e. forest vs. open lands) had an effect on the composition of dragonfly communities. Finally, the total abundance of odonate species was related to the density of other ponds in the surroundings. This result emphasizes that highly connected ponds can support larger populations than isolated ones and thus, be more resilient to perturbations. The second part provides insights into the larval development of Anax imperator and the relationship between morphological traits of larvae and adults. The results suggest that the survival of this species might depend on its body length during the maturation period. We also tried to study the natal dispersal by marking 87 individuals at emergence, but only two males were resighted after the maturation period. Finally, the effect of two water pollutants (i.e. Round-up and DEET) at different concentrations was also investigated on the larval development and adults of Aeshna cyanea. Larvae were reared under laboratory conditions and exposed to concentrations up to 30 mg.L-1 of the two pollutants. No effect of the pollutants was detected on the morphological conditions of larvae or tenerals, suggesting that A. cyanea is tolerant to potential water pollution of ponds. The level of HSP70 stress protein was also similar according to the different treatments, but teneral adults presented higher levels of stress than larvae, suggesting that emergence induced a high stress in the individuals. The third part focuses on the dispersal of A. imperator. We first assessed the local movements within a pond network in the Normandy region

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Vassallo, Christian. "Using human-inspired models for guiding robot locomotion." Thesis, Toulouse 3, 2016. http://www.theses.fr/2016TOU30177/document.

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Cette thèse a été effectuée dans le cadre du projet européen Koroibot dont l'objectif est le développement d'algorithmes de marche avancés pour les robots humanoïdes. Dans le but de contrôler les robots d'une manière sûre et efficace chez les humains, il est nécessaire de comprendre les règles, les principes et les stratégies de l'homme lors de la locomotion et de les transférer à des robots. L'objectif de cette thèse est d'étudier et d'identifier les stratégies de locomotion humaine et créer des algorithmes qui pourraient être utilisés pour améliorer les capacités du robot. La contribution principale est l'analyse sur les principes de piétons qui guident les stratégies d'évitement des collisions. En particulier, nous observons comment les humains adapter une tâche de locomotion objectif direct quand ils ont à interférer avec un obstacle en mouvement traversant leur chemin. Nous montrons les différences entre la stratégie définie par les humains pour éviter un obstacle non-collaboratif et la stratégie pour éviter un autre être humain, et la façon dont les humains interagissent avec un objet si se déplaçant en manier simil à l'humaine. Deuxièmement, nous présentons un travail effectué en collaboration avec les neuroscientifiques de calcul. Nous proposons une nouvelle approche pour synthétiser réalistes complexes mouvements du robot humanoïde avec des primitives de mouvement. Trajectoires humaines walking-to-grasp ont été enregistrés. L'ensemble des mouvements du corps sont reciblées et proportionnée afin de correspondre à la cinématique de robots humanoïdes. Sur la base de cette base de données des mouvements, nous extrayons les primitives de mouvement. Nous montrons que ces signaux sources peuvent être exprimées sous forme de solutions stables d'un système dynamique autonome, qui peut être considéré comme un système de central pattern generators (CPGs). Sur la base de cette approche, les stratégies réactives walking-to-grasp ont été développés et expérimenté avec succès sur le robot humanoïde HRP-2 au LAAS-CNRS. Dans la troisième partie de la thèse, nous présentons une nouvelle approche du problème de pilotage d'un robot soumis à des contraintes non holonomes par une porte en utilisant l'asservissement visuel. La porte est représentée par deux points de repère situés sur ses supports verticaux. La plan géométric qui a été construit autour de la porte est constituée de faisceaux de hyperboles, des ellipses et des cercles orthogonaux. Nous montrons que cette géométrie peut être mesurée directement dans le plan d'image de la caméra et que la stratégie basée sur la vision présentée peut également être lié à l'homme. Simulation et expériences réalistes sont présentés pour montrer l'efficacité de nos solutions
This thesis has been done within the framework of the European Project Koroibot which aims at developing advanced algorithms to improve the humanoid robots locomotion. It is organized in three parts. With the aim of steering robots in a safe and efficient manner among humans it is required to understand the rules, principles and strategies of human during locomotion and transfer them to robots. The goal of this thesis is to investigate and identify the human locomotion strategies and create algorithms that could be used to improve robot capabilities. A first contribution is the analysis on pedestrian principles which guide collision avoidance strategies. In particular, we observe how humans adapt a goal-direct locomotion task when they have to interfere with a moving obstacle crossing their way. We show differences both in the strategy set by humans to avoid a non-collaborative obstacle with respect to avoid another human, and the way humans interact with an object moving in human-like way. Secondly, we present a work done in collaboration with computational neuroscientists. We propose a new approach to synthetize realistic complex humanoid robot movements with motion primitives. Human walking-to-grasp trajectories have been recorded. The whole body movements are retargeted and scaled in order to match the humanoid robot kinematics. Based on this database of movements, we extract the motion primitives. We prove that these sources signals can be expressed as stable solutions of an autonomous dynamical system, which can be regarded as a system of coupled central pattern generators (CPGs). Based on this approach, reactive walking-to-grasp strategies have been developed and successfully experimented on the humanoid robot HRP at LAAS-CNRS. In the third part of the thesis, we present a new approach to the problem of vision-based steering of robot subject to non-holonomic constrained to pass through a door. The door is represented by two landmarks located on its vertical supports. The planar geometry that has been built around the door consists of bundles of hyperbolae, ellipses, and orthogonal circles. We prove that this geometry can be directly measured in the camera image plane and that the proposed vision-based control strategy can also be related to human. Realistic simulation and experiments are reported to show the effectiveness of our solutions

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Bossard, Martin. "Perception visuelle du mouvement propre : effets des mouvements de la tête durant la marche sur l'estimation de la distance parcourue à partir du flux optique." Thesis, Aix-Marseille, 2018. http://www.theses.fr/2018AIXM0254/document.

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Lorsqu’ils explorent leur environnement, les humains comme les autres animaux ont la capacité d’utiliser de nombreuses sources d’information afin d’estimer la distance qu’ils parcourent. Le flux optique est un indice important dans la perception de la distance parcourue. De plus, il a été montré que l’ajout d’un point de vue oscillant à une simulation visuelle de mouvement propre vers l’avant modulait cette perception. A travers ce travail, nous nous sommes intéressés à tester si la perception de la distance parcourue était également affectée par un point de vue oscillant, mimant de manière plus ou moins fidèle les mouvements de la tête lors de la marche. Dans six premières expériences, il était demandé aux participants stationnaires, confrontés à un flux optique simulant leur propre mouvement vers l’avant, d’indiquer quand ils pensaient avoir atteint la position d’une cible distante initialement perçue. Une expérience subséquentes s'est intéressée à déterminer si l’absence de ces oscillations jouait un rôle important dans l’estimation de la distance parcourue lorsqu’ils marchaient sur un tapis roulant. Enfin, dans une dernière expérience nous avons développé une mesure dynamique de la distance parcourue à travers l’utilisation d’une tâche demandant aux participants de pointer continuellement la position d’une cible distante initialement perçue. Dans l’ensemble, nos résultats montrent qu’un point de vue oscillant joue un rôle important dans la perception visuelle du mouvement propre et que de nombreux paramètres semblent être impliqués dans ce processus, incluant les informations visuelles et proprioceptives mais également l’aspect écologique de la marche naturelle
When exploring their environment, humans and other animals have the ability to use many sources of information to estimate the distance they travel. Several studies have shown that optic flow is a significant cue to perceive distance travelled. Furthermore, it was found that adding various viewpoint oscillations to a purely translational optic flow, simulating forward self-motion, modulated this perception. In a series of experiments, we tested whether the perception of distance travelled was also affected by viewpoint oscillation, similar to head motion during natural walking. A first series of experiments, participants were exposed to an immersive optic flow simulating forward self-motion and they were asked to indicate when they thought they had reached the remembered position of a previously seen target. Two further experiments aimed to test whether the idiosyncrasy of viewpoint oscillations affects the perception of distance travelled in stationary observers and whether the absence of their own viewpoint oscillation played an important role in subjects’ estimates, while they were walking on a treadmill. And finally, in a last experiment we tried to develop a dynamic measure of distance travelled to a previously seen target, with a continuous pointing task method. Overall, our results show that viewpoint oscillations play an important role in visual self-motion perception and that several parameters (including visual information, proprioceptive information and ecological aspects of natural walking) seem to be involved in this process

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

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

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

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

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Li, Jingting. "Facial Micro-Expression Analysis." Thesis, CentraleSupélec, 2019. http://www.theses.fr/2019CSUP0007.

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Les micro-expressions (MEs) sont porteuses d'informations non verbales spécifiques. Cependant, en raison de leur nature locale et brève, il est difficile de les détecter. Dans cette thèse, nous proposons une méthode de détection par reconnaissance d'un motif local et temporel de mouvement du visage. Ce motif a une forme spécifique (S-pattern) lorsque la ME apparait. Ainsi, à l'aide de SVM, nous distinguons les MEs des autres mouvements faciaux. Nous proposons également une fusion spatiale et temporelle afin d'améliorer la distinction entre les MEs (locaux) et les mouvements de la tête (globaux). Cependant, l'apprentissage des S-patterns est limité par le petit nombre de bases de données de ME et par le faible volume d'échantillons de ME. Les modèles de Hammerstein (HM) est une bonne approximation des mouvements musculaires. En approximant chaque S-pattern par un HM, nous pouvons filtrer les S-patterns réels et générer de nouveaux S-patterns similaires. Ainsi, nous effectuons une augmentation et une fiabilisation des S-patterns pour l'apprentissage et améliorons ainsi la capacité de différencier les MEs d'autres mouvements. Lors du premier challenge de détection de MEs, nous avons participé à la création d’une nouvelle méthode d'évaluation des résultats. Cela a aussi été l’occasion d’appliquer notre méthode à longues vidéos. Nous avons fourni le résultat de base au challenge.Les expérimentions sont effectuées sur CASME I, CASME II, SAMM et CAS(ME)2. Les résultats montrent que notre méthode proposée surpasse la méthode la plus populaire en termes de F1-score. L'ajout du processus de fusion et de l'augmentation des données améliore encore les performances de détection
The Micro-expressions (MEs) are very important nonverbal communication clues. However, due to their local and short nature, spotting them is challenging. In this thesis, we address this problem by using a dedicated local and temporal pattern (LTP) of facial movement. This pattern has a specific shape (S-pattern) when ME are displayed. Thus, by using a classical classification algorithm (SVM), MEs are distinguished from other facial movements. We also propose a global final fusion analysis on the whole face to improve the distinction between ME (local) and head (global) movements. However, the learning of S-patterns is limited by the small number of ME databases and the low volume of ME samples. Hammerstein models (HMs) are known to be a good approximation of muscle movements. By approximating each S-pattern with a HM, we can both filter outliers and generate new similar S-patterns. By this way, we perform a data augmentation for S-pattern training dataset and improve the ability to differentiate MEs from other facial movements. In the first ME spotting challenge of MEGC2019, we took part in the building of the new result evaluation method. In addition, we applied our method to spotting ME in long videos and provided the baseline result for the challenge. The spotting results, performed on CASME I and CASME II, SAMM and CAS(ME)2, show that our proposed LTP outperforms the most popular spotting method in terms of F1-score. Adding the fusion process and data augmentation improve even more the spotting performance

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Weber, Raphaël. "Construction non supervisée d'un modèle expressif spécifique à la personne." Thesis, CentraleSupélec, 2017. http://www.theses.fr/2017CSUP0005.

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L'analyse automatique des expressions faciales connaît un intérêt grandissant ces dernières décennies du fait du large champ d'applications qu'elle peut servir. Un des domaines d'applications visé est le médical avec notamment l'analyse automatique des variations de comportement pour le maintien à domicile des personnes âgées.Cette thèse propose un modèle expressif continu spécifique à la personne construit de manière non supervisée (i.e. sans connaissance a priori sur la morphologie du sujet) pour répondre à ce besoin d'analyse automatique. Notre système doit être capable d'analyser les expressions faciales dans un environnement non contraint en termes de pose de la tête de parole.Les travaux réalisés se basent sur des travaux existants sur la représentation invariante des expressions faciales. Le modèle sur lequel nous nous basons nécessite l'acquisition du visage neutre, il est donc construit de manière supervisée. De plus, il est construit sur des expressions de base synthétisées à partir du visage neutre, il ne rend donc pas compte des expressions faciales réelles du sujet. Nous proposons dans cette thèse de rendre la construction de ce modèle non supervisée en détectant automatiquement le visage neutre et d'adapter le modèle automatiquement aux expressions faciales réelles du sujet de manière non supervisée. L'idée de l'adaptation est de détecter, à la fois globalement et localement, les expressions de base réelles du sujet afin de remplacer les expressions de base synthétisées du modèle puis de les affiner, tout en maintenant un ensemble de contraintes.Nous avons testé notre système d'adaptation sur des expressions posées, des expressions spontanées dans un environnement contraint et des expressions spontanées dans un environnement non contraint. Les résultats montrent l'efficacité de l'adaptation et l'importance de l'étape de vérification des contraintes lors des tests dans un environnement non contraint
Automatic facial expression analysis has gained a growing interest in the past decades as a result of the wide range of applications that are covered. Medical applications have been considered, notably for automatic behavior analysis for eldery home support.This thesis proposes to compute a continuous person-specific model of expressions in an unsupervized manner (i.e. with no prior knowledge on the morphology of the subject) in order to meet the needs of automatic behavior analysis. Our system must be able to analyze facial expressions in an unconstrained environment in terms of head pose and speaking.This thesis is based on previous work on invariant representation of facial expressions. In this previous work, the computation of the model requires the acquisition of the neutral face, so the model is weakly supervised. Moreover, it is computed with synthesized expressions, so it does note account for the real facial expressions of the subject. We propose in this thesis to make the computation unsupervised by automatically detecting the neutral face and then by automatically adapting the model to the real facial expressions of the subject in an unsupervised manner. The idea of the adaptation is to detect, both globally and locally, the real basic expressions of the subject in order to replace the synthesized basic expressions of the model, while maintaining a set of constraints.We have tested our method of adaptation on posed expressions, spontaneous expressions in a constrained environment and spontaneous expressions in an unconstrained environment. The results show the efficiency of the adaptation and the importance of the set of constraints for the test in an unconstrained environment

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Ju, Qinjie. "Utilisation de l'eye-tracking pour l'interaction mobile dans un environnement réel augmenté." Thesis, Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSEC011/document.

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Les dispositifs d'eye-tracking ont un très fort potentiel en tant que modalité d'entrée en IHM (Interaction Homme Machine), en particulier en situation de mobilité. Dans cette thèse, nous nous concentrons sur la mise en œuvre de cette potentialité en mettant en évidence les scénarios dans lesquels l’eye-tracking possède des avantages évidents par rapport à toutes les autres modalités d’interaction. Au cours de nos recherches, nous avons constaté que cette technologie ne dispose pas de méthodes pratiques pour le déclenchement de commandes, ce qui réduit l'usage de tels dispositifs. Dans ce contexte, nous étudions la combinaison d'un eye-tracking et des mouvements volontaires de la tête lorsque le regard est fixe, ce qui permet de déclencher des commandes diverses sans utiliser les mains ni changer la direction du regard. Nous avons ainsi proposé un nouvel algorithme pour la détection des mouvements volontaires de la tête à regard fixe en utilisant uniquement les images capturées par la caméra de scène qui équipe les eye-trackers portés sur la tête, afin de réduire le temps de calcul. Afin de tester la performance de notre algorithme de détection des mouvements de la tête à regard fixe, et l'acceptation par l'utilisateur du déclenchement des commandes par ces mouvements lorsque ses deux mains sont occupées par une autre activité, nous avons effectué des expériences systématiques grâce à l'application EyeMusic que nous avons conçue et développée. Cette application EyeMusic est un système pour l'apprentissage de la musique capable de jouer les notes d’une mesure d'une partition que l’utilisateur ne comprend pas. En effectuant un mouvement volontaire de la tête qui fixe de son regard une mesure particulière d'une partition, l'utilisateur obtient un retour audio. La conception, le développement et les tests d’utilisabilité du premier prototype de cette application sont présentés dans cette thèse. L'utilisabilité de notre application EyeMusic est confirmée par les résultats expérimentaux : 85% des participants ont été en mesure d’utiliser tous les mouvements volontaires de la tête à regard fixe que nous avons implémentés dans le prototype. Le taux de réussite moyen de cette application est de 70%, ce qui est partiellement influencé par la performance intrinsèque de l'eye-tracker que nous utilisons. La performance de notre algorithme de détection des mouvements de la tête à regard fixe est 85%, et il n’y a pas de différence significative entre la performance de chaque mouvement de la tête testé. Également, nous avons exploré deux scénarios d'applications qui reposent sur les mêmes principes de commande, EyeRecipe et EyePay, dont les détails sont également présentés dans cette thèse
Eye-tracking has a very strong potential in human computer interaction (HCI) as an input modality, particularly in mobile situations. In this thesis, we concentrate in demonstrating this potential by highlighting the scenarios in which the eye-tracking possesses obvious advantages comparing with all the other interaction modalities. During our research, we find that this technology lacks convenient action triggering methods, which can scale down the performance of interacting by gaze. In this instance, we investigate the combination of eye-tracking and fixed-gaze head movement, which allows us to trigger various commands without using our hands or changing gaze direction. We have proposed a new algorithm for fixed-gaze head movement detection using only scene images captured by the scene camera equipped in front of the head-mounted eye-tracker, for the purpose of saving computation time. To test the performance of our fixed-gaze head movement detection algorithm and the acceptance of triggering commands by these movements when the user's hands are occupied by another task, we have implemented some tests in the EyeMusic application that we have designed and developed. The EyeMusic system is a music reading system, which can play the notes of a measure in a music score that the user does not understand. By making a voluntary head movement when fixing his/her gaze on the same point of a music score, the user can obtain the desired audio feedback. The design, development and usability testing of the first prototype for this application are presented in this thesis. The usability of our EyeMusic application is confirmed by the experimental results, as 85% of participants were able to use all the head movements we implemented in the prototype. The average success rate of this application is 70%, which is partly influenced by the performance of the eye-tracker we use. The performance of our fixed-gaze head movement detection algorithm is 85%, and there were no significant differences between the performance of each head movement. Apart from the EyeMusic application, we have explored two other scenarios that are based on the same control principles: EyeRecipe and EyePay, the details of these two applications are also presented in this thesis

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Alves, Camille Marques. "Development of a new methodology for quantitative analysis of rigidity in Parkinson’s disease." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2024. https://docnum.univ-lorraine.fr/ulprive/DDOC_T_2024_0074_MARQUES_ALVES.pdf.

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La maladie de Parkinson (MP) est une maladie neurodégénérative chronique qui altère principalement la fonction motrice et touche des millions de personnes dans le monde. La rigidité est l'un des principaux symptômes de la MP et est présente chez environ 89 % des patients. Cette rigidité rend difficile le mouvement des membres, affectant la qualité de vie de ces personnes. L'évaluation de la rigidité est d'une grande importance dans la pratique clinique pour surveiller le processus de rééducation. Les méthodes traditionnelles d'évaluation de la rigidité, telles que l'échelle d'évaluation unifiée de la maladie de Parkinson (MDS-UPDRS) de la Movement Disorder Society, présentent des limites qui conduisent à l'exploration de nouvelles approches. Cependant, il n'existe toujours pas de mesures quantitatives standardisées pour cette évaluation. Par conséquent, il existe un grand intérêt pour la mise en œuvre de nouvelles méthodes permettant de quantifier de manière adéquate ce trouble. Les méthodes utilisant l'électromyographie (EMG) et les capteurs d'amplitude articulaire sont très prometteuses. Par conséquent, l'objectif général de cette recherche est de proposer et d'évaluer une méthode d'évaluation quantitative de la rigidité du poignet chez les patients atteints de MP, utilisant des capteurs inertiels et EMG. Dans un premier temps, une revue de la littérature a été menée pour identifier les capteurs les plus adaptés et les plus cohérents à cet effet. Sur la base de cette revue, un protocole expérimental a été développé qui intègre une variété de mouvements, y compris des étirements actifs, passifs lents et passifs rapides, pour capturer différents aspects de la rigidité. Le protocole comprend également une interaction des participants avec RehaBEElitation, un jeu sérieux qui vise à fournir une approche engageante et accessible pour évaluer la rigidité. Pour l'étude, 15 personnes atteintes de MP ont été évaluées, dans les états ON et OFF du médicament, ainsi que 15 personnes en bonne santé, appariées en termes de sexe et d'âge. Les principales conclusions mettent en évidence la vitesse comme un déterminant crucial dans la manifestation de la rigidité chez les individus atteints de MP. Il a été observé que les mouvements passifs rapides étaient les plus efficaces pour provoquer et mettre en évidence la rigidité, tandis que les mouvements passifs lents donnaient des résultats moins significatifs. De plus, la phase 4 de RehaBEElitation est apparue comme un moment fort, s'avérant cruciale pour identifier et évaluer la rigidité. Les caractéristiques estimées à partir des signaux des accéléromètres et des gyroscopes étaient particulièrement remarquables, démontrant une forte corrélation avec l'évaluation MDS-UPDRS et offrant des informations précieuses sur la dynamique du mouvement. En revanche, l'EMG s'est avéré plus efficace pour détecter la rigidité lorsque les mouvements étaient ordonnés, soulignant l'importance de la coordination musculaire dans l'évaluation de la rigidité lors de l'utilisation de cette méthode. Ces résultats mettent en évidence la complexité de la rigidité de la DP et la nécessité d'approches multiformes et sensibles pour son évaluation et sa compréhension. En conclusion, cette étude a développé et mis en œuvre avec succès une nouvelle méthode pour quantifier la rigidité du poignet chez les personnes atteintes de MP. Les résultats ont démontré de fortes corrélations entre les données des capteurs et les évaluations cliniques, indiquant l'efficacité de la méthode développée pour quantifier avec précision la rigidité du poignet dans différents états pathologiques. Ces résultats soulignent le potentiel de l'approche proposée pour améliorer la prise en charge clinique de la MP, offrant des informations précieuses sur les symptômes moteurs et ouvrant la voie à des interventions personnalisées adaptées pour lutter contre la rigidité et améliorer la qualité de vie des patients parkinsoniens
Introduction: Parkinson's disease (PD) is a chronic neurodegenerative disorder that predominantly impairs motor function and affects millions of people worldwide. Rigidity is one of the main symptoms of PD and is present in around 89% of patients. This rigidity makes it difficult to move limbs, affecting the quality of life of these people. The assessment of rigidity is of great importance in clinical practice to monitor the rehabilitation process. Traditional methods for assessing rigidity, such as the Movement Disorder Society - Unified Parkinson's Disease Rating Scale (MDS-UPDRS) have limitations, leading to the exploration of novel approaches. However, there are still no standardised quantitative measures for this assessment. Therefore, there is great interest in implementing new methods that can adequately quantify this disorder. Methods that use Electromyography (EMG) and joint amplitude sensors are very promising. Objective: Therefore, the general objective of this research is to propose and evaluate a method for the quantitative assessment of wrist rigidity in patients with PD, using inertial sensors and EMG. Methods: Initially, a literature review was conducted to identify the most suitable and consistent sensors for this purpose. Based on this review, an experimental protocol was developed that incorporates a variety of movements, including active, slow passive, and fast passive stretches, to capture different aspects of rigidity. The protocol also includes participant interaction with the RehaBEElitation, a serious game that aims to provide an engaging and accessible approach to assessing rigidity. For the study, 15 people with PD were evaluated, in the ON and OFF states of the medication and 15 healthy people, matched in sex and age. Results and Discussion: The main findings highlight speed as a crucial determinant in the manifestation of rigidity in individuals with PD. It was observed that fast passive movements were the most effective in causing and highlighting rigidity, while slow passive movements showed less significant results. Furthermore, phase 4 of RehaBEElitation emerged as a highlight, proving to be crucial for identifying and evaluating rigidity. Features estimated from signals of accelerometers and gyroscopes were particularly notable, demonstrating strong correlation with MDS-UPDRS assessment, and offering valuable insights into the movement dynamics. On the other hand, EMG proved to be more effective, in detecting rigidity, when movements were ordered, highlighting the importance of muscular coordination in assessing rigidity when using this method. These findings highlight the complexity of rigidity in PD and the need for multifaceted and sensitive approaches to its assessment and understanding. Conclusion: In conclusion, this study successfully developed and implemented a new method to quantify wrist rigidity in individuals with PD. The results demonstrated strong correlations between sensor data and clinical assessments, indicating the effectiveness of the developed method in accurately quantifying wrist rigidity in different disease states. These findings underscore the potential of the proposed approach to improve the clinical management of PD, offering valuable insights into motor symptoms and paving the way for personalized interventions tailored to address rigidity and improve quality of life for PD patients

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Massé, Benoît. "Etude de la direction du regard dans le cadre d'interactions sociales incluant un robot." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAM055/document.

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Анотація:

Les robots sont de plus en plus utilisés dans un cadre social. Il ne suffit plusde partager l’espace avec des humains, mais aussi d’interagir avec eux. Dansce cadre, il est attendu du robot qu’il comprenne un certain nombre de signauxambiguës, verbaux et visuels, nécessaires à une interaction humaine. En particulier, on peut extraire beaucoup d’information, à la fois sur l’état d’esprit despersonnes et sur la dynamique de groupe à l’œuvre, en connaissant qui ou quoichaque personne regarde. On parle de la Cible d’attention visuelle, désignéepar l’acronyme anglais VFOA. Dans cette thèse, nous nous intéressons auxdonnées perçues par un robot humanoı̈de qui participe activement à une in-teraction sociale, et à leur utilisation pour deviner ce que chaque personneregarde.D’une part, le robot doit “regarder les gens”, à savoir orienter sa tête(et donc la caméra) pour obtenir des images des personnes présentes. Nousprésentons une méthode originale d’apprentissage par renforcement pourcontrôler la direction du regard d’un robot. Cette méthode utilise des réseauxde neurones récurrents. Le robot s’entraı̂ne en autonomie à déplacer sa tête enfonction des données visuelles et auditives. Il atteint une stratégie efficace, quilui permet de cibler des groupes de personnes dans un environnement évolutif.D’autre part, les images du robot peuvent être utilisée pour estimer lesVFOAs au cours du temps. Pour chaque visage visible, nous calculons laposture 3D de la tête (position et orientation dans l’espace) car très fortementcorrélée avec la direction du regard. Nous l’utilisons dans deux applications.Premièrement, nous remarquons que les gens peuvent regarder des objets quine sont pas visible depuis le point de vue du robot. Sous l’hypothèse quelesdits objets soient regardés au moins une partie du temps, nous souhaitonsestimer leurs positions exclusivement à partir de la direction du regard despersonnes visibles. Nous utilisons une représentation sous forme de carte dechaleur. Nous avons élaboré et entraı̂né plusieurs réseaux de convolutions afinde d’estimer la régression entre une séquence de postures des têtes, et les posi-tions des objets. Dans un second temps, les positions des objets d’intérêt, pou-vant être ciblés, sont supposées connues. Nous présentons alors un modèleprobabiliste, suggéré par des résultats en psychophysique, afin de modéliserla relation entre les postures des têtes, les positions des objets, la directiondu regard et les VFOAs. La formulation utilise un modèle markovien à dy-namiques multiples. En appliquant une approches bayésienne, nous obtenonsun algorithme pour calculer les VFOAs au fur et à mesure, et une méthodepour estimer les paramètres du modèle.Nos contributions reposent sur la possibilité d’utiliser des données, afind’exploiter des approches d’apprentissage automatique. Toutes nos méthodessont validées sur des jeu de données disponibles publiquement. De plus, lagénération de scénarios synthétiques permet d’agrandir à volonté la quantitéde données disponibles; les méthodes pour simuler ces données sont explicite-ment détaillée
Robots are more and more used in a social context. They are required notonly to share physical space with humans but also to interact with them. Inthis context, the robot is expected to understand some verbal and non-verbalambiguous cues, constantly used in a natural human interaction. In particular,knowing who or what people are looking at is a very valuable information tounderstand each individual mental state as well as the interaction dynamics. Itis called Visual Focus of Attention or VFOA. In this thesis, we are interestedin using the inputs from an active humanoid robot – participating in a socialinteraction – to estimate who is looking at whom or what.On the one hand, we want the robot to look at people, so it can extractmeaningful visual information from its video camera. We propose a novelreinforcement learning method for robotic gaze control. The model is basedon a recurrent neural network architecture. The robot autonomously learns astrategy for moving its head (and camera) using audio-visual inputs. It is ableto focus on groups of people in a changing environment.On the other hand, information from the video camera images are used toinfer the VFOAs of people along time. We estimate the 3D head poses (lo-cation and orientation) for each face, as it is highly correlated with the gazedirection. We use it in two tasks. First, we note that objects may be lookedat while not being visible from the robot point of view. Under the assump-tion that objects of interest are being looked at, we propose to estimate theirlocations relying solely on the gaze direction of visible people. We formulatean ad hoc spatial representation based on probability heat-maps. We designseveral convolutional neural network models and train them to perform a re-gression from the space of head poses to the space of object locations. Thisprovide a set of object locations from a sequence of head poses. Second, wesuppose that the location of objects of interest are known. In this context, weintroduce a Bayesian probabilistic model, inspired from psychophysics, thatdescribes the dependency between head poses, object locations, eye-gaze di-rections, and VFOAs, along time. The formulation is based on a switchingstate-space Markov model. A specific filtering procedure is detailed to inferthe VFOAs, as well as an adapted training algorithm.The proposed contributions use data-driven approaches, and are addressedwithin the context of machine learning. All methods have been tested on pub-licly available datasets. Some training procedures additionally require to sim-ulate synthetic scenarios; the generation process is then explicitly detailed

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