FR

Le principe de la réalité augmentée (RA) consiste à insérer des informations numériques (images virtuelles) sur des images réelles (capturées en temps réel d'un point de vue direct ou indirect). Ajouter ces informations numériques doit être fait de façon à ce que le simages virtuelles soient enregistrées en même temps que les images réelles (c'est à dire que la position et l'orientation de la caméra virtuelle doit être identique à celle de la caméra réelle).

La RA est généralement divisée en :

  • RA "video see-through" : les images réelles sont capturées par la caméra de l'appareil (tablette, smartphone, etc.) avant d'être visualisées à l'écran ;
  • RA "optical see-through" : les informations numériques sont directement affichées devant les yeux de l'utilisateur sur un écran semi-transparent (comme dans les Google Glasses) ;
  • "spatially augmented reality" (SAR) : les informations numériques sont projetées directement sur l'environnement réel.

En prenant en compte à la fois l'approche "video see-through" et "optical see-through", se pose rapidement la question de la compréhension et de la perception des informations numériques par l'utilisateur, et comment les potentiels biais perceptifs peuvent impacter l'interaction en réalité augmentée.

Pourtant, ce sujet a été assez peu traité dans la littérature scientifique à ce jour.

Cependant, l'ambition de cette thèse de doctorat sera d'étudier les biais perceptifs induits par l'affichage d'objets 3D dans les applications de RA, et de concevoir des techniques dédiées d'interactions 3D qui peuvent pallier ou prendre en compte ces biais. Nous nous concentrerons sur certains facteurs importants comme : la perception de profondeur (évaluation de distance, relation spatial entre objects réels et virtuels, etc.), la perception d'échelle (taille relative des objets), ou l'importance de la fidélité de l'affichage (photoréalisme, éclairage, ombres, etc.).

De plus, le projet de cette thèse consistera dans un premier temps à concevoir et mettre en oeuvre des études expérimentales afin d'étudier et de modéliser la perception humaine en réalité augmentée. Le plan de la thèse permettra de concevoir des techniques d'interaction 3D novatrices prenant en comptes nos modeles de perceptio, afin d'améliorer l'interaction 3D avec à la fois des contenus réels et virtuels. Quelques contextes d'interaction et taches sont envisagées comme : sélectionner des cibles virtuelles, manipiler des objets mixtes (virtuels et réels), ou étiqueter une scene augmentée.

EN

The principle of augmented reality (AR) consists of inserting digital information (virtual images) onto real images (captured in real-time from direct or indirect viewpoint). Adding this synthetic digital information must be made in a way that virtual images are registered with the real ones (it means that both the position and the orientation of the virtual camera must the same as for the real camera).

AR is generally divided between:

  • Video see-through AR (where real images are shot by the camera of a device : tablet, phone, etc.) before being visualized through the screen of this device;
  • Optical see-through AR: where digital information is directly displayed in front of the user’s eyes onto a semi transparent screen (as in Google Glasses); and
  • SAR (Spatially Augmented Reality): digital information is projected onto the real environment.

When considering both Video see-through and Optical see-though AR questions rapidly arise as to how users “understand” or “perceive” the digital information that are being displayed, and how potential perceptive biases can impair interaction in augmented reality.

However, this topic has been relatively scarcely addressed in the literature so far.

Therefore, the ambition of this PhD thesis will be to study the perceptive biases induced by the display of 3D digital objects in AR applications, and to design dedicated 3D interactive techniques that can make up or take into account such perceptive biases. We will focus on several important factors such as : Depth perception (distance evaluation, spatial relations between real and virtual objects, etc.), Scale perception (relative size of objects), or Importance of display fidelity and properties (photorealism, lighting, shadowing etc).

Thus, the PhD program will consist first in designing and conducting experimental studies with participants in order to study and model human perception in Augmented Reality. The PhD work plan will then enable to design novel 3D interactive techniques taking into account our perceptual models, in order to improve the 3D interaction with both the real and virtual contents. Several interactive contexts and tasks are envisioned such as: selecting virtual targets, manipulating mixed objects, or labeling the augmented scene.