Modélisation et apprentissage de synergies pour le contrôle du mouvement de personnages virtuels - Application au geste d'atteinte de cible

L'utilisation de personnages virtuels est devenue de plus en plus courante dans de nombreux domaines, par exemple, les jeux videos, la conception assistee par ordinateur ou l'etude du handicap. L'obtention de mouvements realistes, reproduisant les mecanismes sensorimoteurs propres aux mouvements humains, est un verrou scientifique important. Cette these s'inscrit dans le courant des modeles de synthese de mouvements utilisant des donnees capturees pour ameliorer le realisme. Notre proposition est d'integrer la notion de synergie au sein d'une boucle de controle sensorimotrice pour ameliorer le compromis entre realisme, simplicite et autonomie. Une synergie est formee lorsque differentes entites collaborent pour atteindre un objectif commun. Nous avons etudie la possibilite de les modeliser au niveau des differents degres de liberte du bras, lors de mouvements d'atteinte de cibles. Le modele de synergies corrige le comportement de la boucle de controle en ajustant la dynamique du mouvement et les trajectoires des articulations. Les caracteristiques communes aux synergies mises en oeuvre sont representees par des fonctions spatiales et temporelles qui peuvent etre parametrees pour reproduire les specificites individuelles. Une methode d'apprentissage permet d'ajuster les valeurs des parametres afin d'obtenir les mouvements synthetises les plus proches possible des exemples captures. Les experiences realisees comparent differents modeles de synergies et differentes heuristiques d'apprentissage. Les resultats obtenus sont utilises pour trouver le meilleur compromis entre complexite du modele, qualite du resultat et rapidite d'apprentissage. L'etude de caracteristiques des mouvements synthetises montre la possibilite de reproduire la dynamique du mouvement et les trajectoires des articulations grâce a la modelisation proposee. Finalement, un mecanisme de classification des synergies est propose. Le resultat obtenu represente les liens entre les conditions de realisation du mouvement et les differentes synergies mises en oeuvre. Dans ce travail, ces liens sont exploites pour l'extrapolation et l'analyse des synergies mises en oeuvre par une personne. Le mecanisme d'extrapolation utilise un critere de selection pour trouver, parmi les liens obtenus a l'issue de l'apprentissage, la synergie a mettre en oeuvre lors de la synthese de nouveaux mouvements. L'analyse des similitudes entre differentes synergies est possible grâce a la semantique apportee aux parametres par le modele de synergie. Les perspectives de ce travail concernent d'une part l'extension de ce modele a d'autres types de gestes, et d'autres part son exploitation pour l'analyse des synergies de sujets particuliers, par exemple pour des personnes possedant des handicaps moteurs.