Une vision de caméléon grâce au FlyViz

Des chercheurs de l’INSA de Rennes, de l’INRIA et de l’Université de Rennes 1 viennent de déposer un brevet pour une nouvelle technologie de visualisation permettant une vision à 360° en temps réel

Il s’agit d’un visiocasque surmonté d’une caméra panoramique qui diffuse en temps réel une vue à 360°. La personne qui porte ce casque est plongée dans une vue immersive où elle perçoit tout ce qui l’entoure et peut se déplacer, y compris à reculons.

Photo © Ardouin/ INRIA/ INSA/ ESIEA/ Université Rennes 1

FlyViz est le fruit d’une collaboration de deux années entre plusieurs chercheurs : Anatole Lécuyer (Directeur de recherche Inria), Jérôme Ardouin (Enseignant à l’ESIEA et Doctorant à l’INSA/Inria), Maud Marchal (Maître de conférence à l’INSA de Rennes), et Eric Marchand (Professeur à l’Université de Rennes 1).

Un projet ambitieux

L’ambition du projet FlyViz est d’améliorer le champ de vision naturel de l’homme en lui permettant d’avoir une vision à 360°. Pour concevoir ce système avant-gardiste, les équipes de recherche sont parvenues à combiner pour la première fois plusieurs technologies de pointe dans le domaine de la visualisation. Le casque est équipé d’une caméra capable de filmer dans toutes les directions qui capture une image qui contient une multitude de vues. Cette image est ensuite analysée et traitée en instantanée, puis projetée dans un visiocasque, pour afficher en temps réel une image panoramique de tout l’environnement de l’utilisateur.

Une technologie révolutionnaire

Pour Anatole Anatole Lécuyer, Directeur de recherche Inria « FlyVIZ est un formidable outil de recherche, pour étudier la perception humaine et l’adaptation du cerveau ». En effet, les premiers essais ont permis de montrer que la plupart des utilisateurs s’habituent à la vision à 360° au cours des 15 premières minutes de pratique, parvenant ainsi à se déplacer dans leur nouvel environnement.

« FlyViz est aussi un dispositif au potentiel très ludique qui peut permettre à chacun de vivre une expérience sensorielle vraiment unique ! » A moyen terme, de multiples applications utilisant la technologie FlyViz peuvent être envisagées. En effet, le concept pourrait être développé dans des métiers liés à la sécurité ou dans des situations d’urgence, comme par exemple, pour permettre à des soldats, des policiers ou des pompiers d’éviter des dangers potentiels ou de localiser des dangers plus rapidement.

Comment ça marche ?

Concrètement, l’utilisateur porte un casque de protection classique sur lequel est montée une caméra panoramique. Il a devant les yeux un visiocasque ou head mounted display (casque à affichage tête haute) qui lui renvoie une image à 360°. Au préalable, celle-ci a été « dépliée » par un logiciel via un PC portable qu’il transporte dans un sac à dos. La caméra utilisée est un modèle à capteur CCD de la marque allemande Imaging Development Systems, d’une définition de 640 x 480 pixels et équipée d’une lentille de 6 mm. Elle est pointée vers un miroir hyperbolique qui se trouve au sommet du dispositif. L’image ainsi captée est déformée et c’est là qu’un traitement logiciel intervient pour la déplier afin qu’elle puisse s’afficher en vue panoramique dans le visiocasque dans un champ de vision de 45° et avec un ratio de 16:9.

Déplier l’image avec FlyViz

Pour cela, les chercheurs ont eu recours à une technique de projection dite « plate carrée » (ou équirectangulaire), qui permet notamment d’obtenir une carte du globe à plat. À cette technique, les chercheurs ont associé un second algorithme qui prend en compte le calibrage de la caméra panoramique en modélisant son objectif ainsi que le miroir hyperbolique. Les calculs sont effectués par un ordinateur portable que l’utilisateur transporte dans un sac à dos et qui est relié par câble USB à la caméra. « Ces deux projections ont été implémentées pour s’exécuter directement sur des processeurs graphiques actuels (cartes graphiques d’ordinateur standard), ce qui garantit de très bonnes performances et donc une compatibilité avec une utilisation en temps réel », expliquent les chercheurs.

Des tests ont été effectués avec un PC portable équipé d’un processeur Intel Core i7 cadencé à 2,3 GHz associé à un processeur graphique Quadro 2000M ainsi qu’avec un netbook doté d’un processeur Atom cadencé à 1,8 GHz avec puce graphique Ion 2. Avec la première configuration, la fréquence des images atteint 480 Hz, et 24 Hz avec la seconde. Le taux de latence entre l’acquisition de l’image et son affichage dans le visiocasque est de 83 millisecondes, ce qui permet un fonctionnement en temps réel.

Comme l’explique Anatole Lécuyer, directeur de recherche à l’Inria, « FlyViz est un formidable outil de recherche pour étudier la perception humaine et l’adaptation du cerveau. Nous réfléchissons donc aussi actuellement à des applications, notamment dans le domaine du divertissement. »

On imagine effectivement le potentiel d’un tel équipement pour la réalité augmentée dans le cadre d’un jeu vidéo. (Source : INRIA, INSA – déc 2012)

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