Interface [s] Montréal :: [Immersion et virtualité]

17h30
– 30$ à la porte – forfaits disponibles, voir le site www.interfacesmontreal.org

[Immersion
et virtualité] Au-delà du réel et expérience interactive
du réel
De
l’aérospatiale à la chirurgie, en passant par le jeu, les
simulateurs et environnements immersifs mis au service de l’homme représentent
d’indispensables outils améliorant considérablement la connaissance
et l’expérience du réel

Conférenciers

Yves Gonthier – Agence spatiale canadienne
Jean-Claude Artonne – Immervision
Jocelyn Faubert – Université de Montréal, École
d’optométrie
Carl-Éric Aubin – École Polytechnique de
Montréal, Dép. génie mécanique & CHU Sainte-Justine
Luc Courchesne – Université de Montréal et
Ideaction

[Yves Gonthier]
Agence spatiale canadienne
Un simulateur temps-réel pour la reconstruction d’images mentales 3D
à bord de la station spatiale internationale
Les opérations de véhicules spatials autonomes et non-autonomes,
de leurs systèmes d’amarrage et de leurs systèmes robotiques requièrent
une formation poussée pour les équipages, à la fois au
sol et dans l’espace. Plusieurs facteurs psychologiques et physiologiques affectent
les performances du personnel à bord. Les habilités des opérateurs
diminuent avec le temps et il devient nécessaire d’étudier combien
et à quelle fréquence l’équipage doit être entraîné
à nouveau. À cet effet, une nouvelle expérience a été
conçue, dont le but est d’étudier les capacités de reconstruction
d’images mentales 3D pour des tâches impliquant l’opération de
tous les composants robotisés du système d’entretien mobile de
la station spatiale internationale. Le but à long terme de ces recherches
est de recueillir des données pour étudier la dégradation
des compétences des opérateurs et le rétablissement de
leurs habiletés psychomotrices et cognitives. Ces données seront
analysées pour aider à définir des métriques qui
pourraient être utilisées pour évaluer le niveau de compétence
d’un opérateur pour exécuter des tâches complexes.

Pour étudier
la dégradation des performances et le rétablissement d’habileté,
un simulateur très efficace est requis pour que la simulation s’exécute
en temps réel sur le matériel informatique disponible à
bord de la station spatiale internationale, de façon à pouvoir
mesurer les réactions rapides de l’opérateur. Dans ce projet,
le défi est la simulation en temps réel des manipulateurs robotiques
Canadarm2 et Dextre et de leur environnement de travail en utilisant un seul
ordinateur portable, en particulier un P4 1.8Ghz IBM ThinkPad. Le simulateur
utilise sur la technologie de modélisation de SGDL pour produire des
images hautement réalistes. Pour le rendu graphique, les modèle
SGDL sont remplacés par un modèle polygonal plus approximatif.
Cela réduit le travail au minimum pour le CPU et optimise la fréquence
de rafraîchissement des images par l’utilisation de la carte graphique.
En même temps, un algorithme de détection de collision basé
sur les modèles SGDL exacts est utilisé pour vérifier si
une collision se produit.

Il est prévu
que cette expérience sera envoyée sur la station spatiale internationale
en avril 2006.

[Jean-Claude
Artonne] Immervision
Technologies Panoramiques : Vers un usage universel
Les progrès des technologies informatiques et optiques de ces dix dernières
années ouvrent de nouveaux horizons. Nous pouvons aujourd’hui nous
immerger dans une nouvelle dimension, celle de l’immersif.

Grâce aux
dernières technologies en imagerie panoramique, il est possible de numériser
et restituer un environnement en temps réel. Bientôt, communiquer
depuis votre téléphone cellulaire en vidéoconférence
panoramique, garder un contact virtuel et visuel avec toutes les pièces
de votre maison, prévenir les risques d’accidents dans les transports
par une analyse dynamique de l’environnement 360°, prendre soin de
sa famille et des personnes âgées à distance, et pourquoi
pas se retrouver immergé visuellement à l’intérieur
d’un corps humain seront des applications des technologies d’imagerie
panoramique aussi communes que le sont devenus l’échographie, le
radar, le téléphone et bien d’autres technologies développées
depuis cinquante ans…

Une nouvelle technologie
360°, inventée et brevetée par Jean-Claude Artonne, a été
développée par la compagnie ImmerVision. Elle offre qualité,
flexibilité, et enfin toute l’efficacité requises pour toutes
ces applications : des interfaces multimédia aux applications les plus
poussées du domaine de la sécurité et de l’espace.
Elle est basée sur les nouvelles optiques panomorphes à résolution
augmentée sur zone ciblée, compatibles avec la majorité
des caméras existantes, et sur des algorithmes puissants fonctionnant
autant sur le plus simple des ordinateurs de poche que sur les systèmes
informatiques les plus puissants.

[Jocelyn
Faubert] Université de Montréal, département
optométrique, Chaire CRSNG-Essilor sur la presbytie et la perception
visuelle
Un environnement immersif pour l’étude du comportement humain
L’environnement immersif de réalité virtuelle comme le CAVE
a été à l’origine développé à
des fins d’observations commerciales. L’utilité d’un
environnement de ce type afin de comprendre le comportement humain reste à
déterminer. Nous sommes effectivement confrontés à plusieurs
défis afin d’optimiser la technologie pour ce genre d’étude.
Cette présentation a comme objectif principal de faire connaître
les possibilités d’expériences sur le comportement humain
grâce aux modifications technologiques apportées par notre laboratoire
à la voûte d’immersion. Nous cherchons principalement à
mieux comprendre les effets de vieillissement normal sur l’individu dans
sa vie quotidienne. Plus spécifiquement, l’impact de la correction
de la presbytie sur les interactions, l’équilibre et la perception
visuelle sont les axes de recherches prioritaires des études menées
dans notre voûte. La presbytie est une diminution de la capacité
de bien voir les objets de près. Les premiers symptômes apparaissent
généralement dans la quarantaine et affectent presque 100% des
individus âgés de 50 ans et plus. Les résultats de nos recherches
démontrent le potentiel intéressant de la voûte pour l’étude
du comportement humain. Par contre, cet environnement virtuel coûte cher
en installation, en maintenance et en développement; ce qui limite pour
l’instant l’accessibilité aux chercheurs.

[Carl-Éric
Aubin] École Polytechnique de Montréal, Dép.
génie mécanique & CHU Sainte-Justine
Simulateur de chirurgie pour le prototypage virtuel d’instrumentation
chirurgicale du rachis de patients atteints de scoliose
L’instrumentation chirurgicale du rachis de patients atteints de déformations
scoliotiques est une procédure complexe comportant de nombreux paramètres
à planifier et contrôler (détermination des vertèbres
à instrumenter, choix du type d’implant et leur localisation, manœuvres
chirurgicales, etc.). L’objectif consiste à développer des
outils conviviaux et fiables pour concevoir et tester différentes configurations
de montages chirurgicaux avant d’effectuer la chirurgie réelle.

Le simulateur de
chirurgie (baptisé « S3 » pour Spine Surgery Simulator) est
réalisé en plusieurs volets :
1) à partir de radiographies calibrées d’un patient, la
modélisation biomécanique (numérique) 3D du rachis du patient
permet de prendre en compte les propriétés géométriques
et mécaniques des tissus rachidiens et de simuler les différentes
étapes chirurgicales ;
2) une interface logicielle conviviale permet au chirurgien de définir
chaque composant de la chirurgie. Cette interface est reliée au modèle
de simulation, afin de permettre une interaction avec la chirurgie réalisée.

Deux versions ont
été développées :
– la première sur un ordinateur PC, pour une simulation rapide de l’intervention,
intègre des menus et fenêtres permettant de manipuler le modèle
du patient et de spécifier chaque étape de la chirurgie.
– la seconde version du simulateur a été intégrée
au sein d’une interface d’immersion en réalité virtuelle.
Les images de la salle d’opération et du patient sont projetées
et mises à jour en temps réel sur 4 murs, et grâce à
des lunettes stéréoscopiques et une souris 3D, le chirurgien peut
interagir avec la scène opératoire virtuelle et réaliser
les différentes manipulations de l’intervention chirurgicale. La
validation en cours consiste à simuler des interventions chirurgicales
déjà réalisées et à comparer les résultats
numériques aux vrais résultats post-opératoires. Une fois
complété, le simulateur S3 permettra de tester plusieurs stratégies
d’instrumentation et de raffiner itérativement les procédures
AVANT la chirurgie réelle, et ainsi d’optimiser les interventions
chirurgicales. Financé par le CRSNG et Medtronic Sofamor-Danek.

[Luc Courchesne]
Université de Montréal et Ideaction
Panoscope 360°
Le Panoscope 360° est un dispositif immersif comprenant un projecteur avec
lentille hémisphérique placé au-dessus du spectateur et
un écran de projection de forme hémisphérique placé
immédiatement sous le projecteur et dont le centre correspond à
la position du projecteur. L’image panoramique anamorphique (disque) ainsi projetée
fait apparaître à l’observateur, placé au centre de ce dôme
renversé, le champ visuel original dont la déformation a été
redressée.

L’avantage de ce
système est de simplifier considérablement la production et la
présentation de contenus panoramiques et immersifs. Il offre une alternative
avantageuse aux systèmes de type Cave, qui sont très coûteux,
ainsi qu’aux lunettes vidéo (head-mounted displays) qui ne permettent
pas à plusieurs personnes de partager le même espace physique.
L’imagerie panoramique monocanale devrait permettre le développement
accéléré d’applications dans le domaine du jeu, de
la simulation, de la téléprésence, de la téléimmersion,
de la création artistique et de nombreuses autres applications encore
inconnues qui tireront profit de la simplicité du système.