Thibaud Michel - On Mobile Augmented Reality Applications based on Geolocation

Les applications de réalité augmentée (RA) peuvent être conçues de différentes manières, mais encore très peu tirent parti de la géolocalisation. Pourtant, aujourd'hui, avec la multitude de capteurs embarqués dans nos smartphones et nos tablettes, l’utilisation de la RA Géolocalisée (RA Geo) semble très prometteuse. Dans ce travail de thèse, nous avons contribué sur plusieurs aspects fondamentaux de la RA Geo: l'estimation de la position du dispositif, l'estimation de son orientation, ainsi que sur l'impact de ces estimations sur le rendu des informations virtuelles.

Dans un premier temps, nous avons étudié l'estimation de l’orientation du téléphone. Nous avons réalisé le premier benchmark dans un laboratoire de capture de mouvements afin de comparer et d'évaluer les différents filtres de la littérature sur une base commune. Celui-ci a permis de produire la première analyse comparative approfondie des différentes approches. Nous avons aussi proposé un nouveau filtre dont le but est de minimiser l’effet des perturbations magnétiques omniprésentes en intérieur et avons quantifié son apport par rapport aux techniques existantes. 

Dans un deuxième temps, nous avons étudié l'estimation de la position du téléphone lorsqu’il est porté par un piéton. Il existe de nombreux travaux sur les technologies de localisation mais il est difficile de trouver un benchmark qui évalue les différentes technologies dans le cas d’un smartphone grand public. Ainsi, à nouveau, nous avons produit le premier benchmark pour analyser de façon comparative les différentes techniques de localisation qui peuvent être utilisées avec un smartphone.

Dans un troisième temps, nous avons proposé une méthode pour caractériser l'impact des estimations d'orientation et de positionnement sur le rendu des informations virtuelles. Ceci a permis d'identifier des critères permettant de comprendre plus précisément les limites de faisabilité de différent cas d'utilisation de la RA Geo. 

Enfin, nous avons proposé un nouveau framework pour faciliter la conception d’applications de la RA Geo. Nous montrons comment les données de cartographie peuvent être utilisées et enrichies à l’aide d’une nouvelle sémantique utilisant OpenStreetMap. Nous avons créé un visualiseur permettant d'afficher des éléments virtuels sur le flux de la caméra.  Ce framework intègre différents modules pour la localisation, l’orientation, la gestion des points d'intérêts, le geofencing, l’audio spatialisé, et le rendu 2D ou RA. Finalement, trois exemples d'applications d'AR Géo ont été réalisés à partir de ce framework. TyrAr est une application pour visualiser des informations sur les sommets et les villes environnantes. AmiAr permet de contrôler certains objets de domotique dans un appartement connecté. Venturi Y3 est une visite guidée de la ville de Grenoble avec des expériences de RA avec de l’audio.