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Analyse de situation collective et prise de décision individuelle : modélisation et simulation des interactions du piéton virtuel en environnement urbain

Dans de nombreux domaines liés à la formation, l’apprentissage, aux jeux vidéo et utilisant la réalité virtuelle, la qualité de l’immersion et du sentiment de présence du joueur est primordiale. Pour permettre une meilleure immersion dans les environnements urbains virtuels, le peuplement des scènes affichées nécessite de simuler de façon réaliste le comportement de piétons virtuels, appelés PNJs (Personnages Non Joueurs), afin que ce comportement soit le plus naturel et le plus crédible possible, notamment dans ses interactions avec les autres personnages, joueurs (sujet humain immergé) et non joueurs (PNJ) [1,2]. Actuellement, les dispositifs de réalité virtuelle pour la recherche ou dans le domaine des jeux vidéo présentent peu de possibilités d'interaction du joueur avec les PNJs et entre les PNJs eux-même (le joueur est alors observateur). L’interaction est ici définie comme le résultat du comportement de l’un agissant, influençant le comportement de l’autre.
Dans le but de proposer des modèles de comportement autorisant ce type d'interactions, les systèmes multi-agents constituent une approche appropriée. Selon cette approche, chaque PNJ est modélisé par un agent autonome capable de percevoir, décider et agir (se déplacer) en ayant ses propres buts, connaissances, raisonnement et caractéristiques. Les modèles agents centrés permettent ainsi de différencier les comportements individuels simulés et d'intégrer un niveau de raisonnement capable de gérer les interactions entre les agents. Afin de doter les PNJs de la capacité d’interagir avec les différents acteurs participant au contexte (joueur(s) et autres PNJs) et d'anticiper les situations collectives issues des interactions individuelles, l'objectif de cette thèse sera d’améliorer la modélisation et la simulation de l'analyse de la situation par les PNJ. L'analyse de la situation dépend des éléments perçus et du raisonnement réalisé à partir de ces éléments perçus. La capacité d’attention perceptive et la prise de décision ont déjà fait l'objet d’une thèse précédente (Utku Ketenci, 2013). Il s'agira d'étendre ces travaux en y intégrant notamment la capacité, pour l’agent, de prendre en compte les perceptions des autres acteurs et d’anticiper leurs décisions : que perçoivent-ils, comment vont-ils réagir et quelle sera la situation collective résultante ? Sur cette base, le PNJ pourra décider du comportement le plus adapté à la situation rencontrée, en fonction de ses buts et du contexte physique et social. Cette étude sera limitée aux aspects perception et prise de décision ; en particulier, les aspects liés à la simulation graphique et biomécanique ne seront pas abordés. Toutefois, les modèles et algorithmes proposés devront tenir compte des contraintes en termes de ressources (mémoire, temps de calcul) et des conséquences quant à la taille de la population de PNJs que l’on peut simuler en temps réel.
La première étape de la thèse consistera à identifier les différents types d’interactions des usagers en milieu urbain, en privilégiant les interactions piétons/piétons et piétons/conducteurs. La deuxième étape consistera à définir les spécifications fonctionnelles du modèle. Le doctorant s’appuiera notamment sur l’état de l’art. Il devra dans ce cadre s’intéresser à des thèmes variés tels que les travaux issus des sciences cognitives, de la psychologie sociale et de l’ingénierie du trafic piéton. La troisième étape sera consacrée à la modélisation de la partie décisionnelle des PNJs. La modélisation sera orientée multi-agents et pour l’implantation du modèle sera réalisée avec le moteur de jeu Unity. La dernière étape abordera la vérification et les premières validations de la modélisation réalisée. Au cours de cette thèse, des publications en conférence et dans les revues du domaine sont attendues. Les applications visées concerneront principalement le peuplement de scènes virtuelles.
Bibliographie (extrait)
(1) – The Role of Virtual Humans in Virtual Environment Technology and Interfaces. Daniel Thalmann, 2001
(2) Afonso N., Prada R. (2008) Agents That Relate: Improving the Social Believability of Non-Player Characters in Role-Playing Games. In: Stevens S.M., Saldamarco S.J. (eds) Entertainment Computing - ICEC 2008. ICEC 2008. Lecture Notes in Computer Science, vol 5309. Springer, Berlin, Heidelberg


Établissement
Institut français des sciences et technologies des transports, de l’aménagement et des réseaux
77447 Marne la Vallée  
Directeur
Roland Brémond
Co-encadrants
Jean-Michel Auberlet
Date de début souhaitée
01/10/2018
Date limite
01/04/2018
Informations de contact

Jean-Michel AUBERLET
jean-michel.auberlet@ifsttar.fr