Planification de mouvement interactive: coopération humain-machine pour la recherche de trajectoire et l'animation

This thesis presents a motion planning method that integrates a user input into the planning loop to find a path and animate a virtual character. After a general introduction, a general presentation of the motion planning problem is made and the most known algorithms are presented in the second chapter. Then, two works on which this chapter is based are presented in details. A new motion planning method designed for planning in human environments is described. Several tests and a study are made on different environments and show the advantages of the approach. The third chapter introduces a new interactive motion planning method that allows a human operator and an algorithm to cooperate in a single interaction loop. This method is based on a pseudo-force exchange between the user and the algorithm through a virtual scene using interactive devices such as a space mouse or a haptic arm. Several examples illustrate the approach and an automotive case is presented. A analysis shows the influence of several parameters on the performances. The fourth chapter presents an intuitive and interactive character animation method. Using a previous work based on motion capture interpolation for animation and the previous chapter algorithm, this method introduces interactivity to create animated trajectories for virtual characters that follows the user intentions. Some examples illustrate the method and show the advantages.Cette thèse contribue à la problématique de la planification de trajectoire. Dans le but d'améliorer la recherche d'une trajectoire solution nous présentons une variante de l'approche RRT puis une méthode de planification de mouvement intégrant un opérateur humain dans la boucle de recherche afin de trouver un chemin et ensuite d'animer un personnage virtuel. Après une introduction générale, une présentation du problème de la planification de mouvement est faite et les algorithmes existants les plus connus sont présentés dans le second chapitre. Les travaux sur lesquels ce chapitre se base sont présentés plus en détails. Une nouvelle méthode de planification développée pour des environnements spécifiques, orientée vers l'utilisation dans l'animation de personnage, est décrite. Enfin plusieurs tests et une analyse approfondie sont réalisés sur différents environnements et permettent de montrer les avantages de l'approche. Le troisième chapitre introduit une nouvelle méthode de planification interactive, qui fait coopérer un opérateur et un algorithme de planification de mouvement dans une boucle d'interaction. La méthode se base sur un échange de pseudo-forces entre l'utilisateur et l'algorithme à travers une scène virtuelle avec des périphériques interactifs du type souris 3D et bras haptique. Différents exemples permettent d'illustrer l'approche, et un cas emprunté à l'industrie automobile est présenté. Une étude est réalisée et montre l'influence de différents paramètres sur les performances de l'algorithme. Le quatrième chapitre présente une méthode d'animation de personnages interactive et intuitive. En se basant sur des travaux utilisant l'interpolation de captures de mouvements pour animer un personnage et sur la méthode du chapitre précédent, cette méthode introduit un aspect interactif qui permet de créer des trajectoires animées de personnages virtuels en respectant la volonté de l'utilisateur. Plusieurs exemples viennent illustrer cette méthode et en montr er les avantages