Approches directes et planifiées de l'interaction 3D sur terminaux mobiles

Mobile devices, such as phones, PDAs or GPS, are getting more and more powerful. They are now able to compute and to display 3D scenes in real time.However, mobile devices' ergonomics and technical limitations may make 3D interaction hard to achieve efficiently. In particular, 3D interaction techniques developed for desktop computers may be affected by the lack of mouse.In this thesis, we will study mobile devices' constraints and specificities, and their influences on 3D interaction tasks. The first part of this thesis will be an introduction to the domains addressed in this thesis. We will define the term ``mobile device'' and analyze their technical and ergonomic specificities. We will also define some 3D geometry and 3D interaction basis.In the second part of the thesis, we will talk about 3D interaction with direct control, which is used in many 3D applications, where the user's actions induce modifications into the 3D environment in real time. After presenting the related works, we will introduce a 3D inspection technique we have developed. This technique uses depth and contours information in order to compute camera movements adapted to the current context. The following of this second part will be dedicated to a study about benefits of using two fingers on a multitouch screen.The third part of this thesis is dedicated to ``planned 3D interaction''. This kind of control is more adapted to the mobile devices' constraints and offers a higher level of interaction than direct control. We will define and analyze planned 3D interaction in this part. We will then present our contributions~: a key based 3D navigation technique, and a 3D camera positioning technique based on some gestures which allows both expert and novice users to easily specify a point of view.Les récentes évolutions technologiques des terminaux mobiles tels que les téléphones portables, assistants personnels ou GPS, ont été très importantes. Il est aujourd'hui possible d'afficher en temps réel des scènes 3D complètes sur de tels appareils.Cependant, les spécificités ergonomiques et techniques des appareils mobiles risquent de rendre l'interaction avec l'environnement 3D difficile à réaliser efficacement. En particulier, les techniques d'interaction 3D développées pour les ordinateurs de bureau risquent de souffrir de l'absence de souris.Dans ce mémoire, nous nous intéresserons aux contraintes et aux spécificités des terminaux mobiles et étudierons leur influence pour des tâches d'interaction 3D. La première partie du mémoire constitue une introduction aux différents domaines abordés dans cette thèse. Nous y définirons le terme de ``terminal mobile'' et aborderons les spécificités technologiques et ergonomique de ces appareils. Nous introduirons également les notions essentielles de géométrie et d'interaction 3D.Nous nous intéresserons dans un second temps à l'interaction 3D avec un contrôle direct, utilisé dans beaucoup d'applications 3D. Dans ce mode d'interaction, les actions de l'utilisateur produisent des modifications dans l'environnement 3D en temps réel. Après une analyse de l'existant, nous présenterons nos travaux avec une technique d'inspection de modèles 3D qui utilise des informations telles que la profondeur ou la présence de contours dans l'image afin de calculer des mouvements de caméra adaptés au contexte. La suite de la deuxième partie sera consacrée à l'étude de l'apport de l'utilisation de deux doigts sur un écran tactile multi-points.La troisième et dernière partie de ce mémoire est consacrée à l'interaction 3D ``planifiée''. Ce mode d'interaction est plus adapté aux contraintes des terminaux mobiles et possède l'avantage d'offrir une interaction d'un plus haut niveau que ne l'offre le contrôle direct. Nous verrons dans cette partie la définition exacte de ce mode d'interaction, ainsi que les différences, les forces et les faiblesses de cette manière d'interagir avec un environnement 3D. Nous présenterons dans cette partie nos contributions, à savoir une technique de sélection de point 3D utilisable à l'aide des touches de l'appareil, ainsi qu'une technique de placement de caméra simple à utiliser mais offrant un contrôle avancé, qui permet aux utilisateurs, novices ou experts, de spécifier un point de vue à l'aide de quelques gestes simples seulement