Résumé

Titre : Construction d'un bac à sable à réalité augmentée pour illustrer certains phénomèneshydrologiques,hydrauliquesethydrogéologiques.

Nom:ElisabethVivegnis

Section:Mastereningénieurcivildesconstructions,àfinalitéspécialiséeen"civilengineering" Annéeacadémique2016-2017

Promoteur:PierreArchambeau

Le bac à sable à réalité augmentée est un outil à la fois ludique et technologique qui permet dereprésenter par projection virtuelle 3D couleur, le comportement de l’eau sur une topographiemodeléedanslesableetmiseàjourentempsréelenreprésentantdesphénomèneshydrologiques,commelarupturedebarrage,lescrues,lapluie,enfonctiond’interactionsavecl’utilisateur.

Dansunepremièrepartiedutravail,lescaractéristiquesdelacaméra,duprojecteur,del’ordinateuret des piècesmécaniques ont été définies. Un capteur Kinect de deuxième génération en théoriesupportédanslelogicielOpenSourceSARnboxdevaitêtreutilisémaisnefonctionnaitpas.Diversesmodificationsontététentéesdansce logicielsanssuccès,seule l’utilisationd’unautreprogrammeutilisantlalibrairieexterneLibfreenect2afonctionnépourinteragiraveclaKinect.LebacàsableadoncétéconstruitetestfonctionnelavecuneKinectdepremièregénération.

Dans la deuxième partie du travail, le programme a étémodifié pour utiliser une topographie enentrée,exécuterleprogrammed’écoulementavecdesGLSShadersurGPUetsauvegarderlesrésultatsnumériques. En utilisant des topographies de référence, les performances et résultats ont étécomparésaulogicielWolf2D.Deserreursdanslescalculsd’écoulementduprogrammeSARndboxontété détectées, certains corrigées. Des divergences de résultats entre les deux programmes sontconstatées bien que l’allure des résultats est similaire, la comparaison des résultats doit êtrepoursuivie.AuniveaudesperformanceslasolutionSARndboxsurcarteGPUsemblebeaucoupplusefficaceenrapiditédecalcul.

Cette première approche d’un bac à sable à réalité augmentée laisse encore de nombreusesopportunitésd’investigationsetd’améliorationsd’unpointdevueludiqueetuniversitaire.

Theaugmentedrealitysandboxisaneducationaltoolwhichprojectsa3Dvirtualcolorimagerepresentingthewaterflowonatopographymodelrealizedwithsandandupdatedinrealtime.Itrepresentshydraulicphenomenalikebreakdamandflood,raintakingintoaccountuser’sinteractions.

Inthefirstpartofthismasterthesis,characteristicsofthecamera,oftheprojector,ofthecomputerandofthemechanicalpiecesweredefined.AsecondgenerationKinect3Dcameranormallysupported

in the open source software SARnbox should have been used but was not working. Severalmodificationswereimplementedinthesoftwarewithoutanysuccess,onlytheuseofanothersoftwareusinganexternlibraryLibfreenect2workedouttointeractwiththeKinectV2.Thesandboxwasbuiltandisfunctionalwiththefirstgenerationofthe3DKinectcamera.

Inthesecondpartofthismasterthesis,thesoftwarewasmodifiedtoenabletoenteratopographyfile, execute water flow software with GLS Shader on GPU and output numerical results. Usingtopographies of references, performances and calculation results were compared to the Wolf2Dsoftware.CalculationerrorsintheflowsoftwareSARndboxwerefound,someofwhichwerecorrected.Divergencesof resultsbetween the two softwarewereobserved,despite similar shapeof results.Comparisonmustbecontinued.Regardingtheperformances,theSARnboxsolutionontheGPUcardseemstobefarmoreefficientincalculationtime.

Thisfirstapproachoftheaugmentedrealitysandboxleavesalotofopportunitiesofinvestigationandimprovementsonaneducationalaswellasuniversitylevel.

Illustrations

Figure1:Bacàsableàréalitéaugmentée

Figure3:Dispositifréaliséd'unbacàsableàréalitéaugmentée

a) Topographieinitiale

b) Temps=0s(débutdelapluie)

c) Temps=3s(findelapluie)

d) Temps=6

e) Temps=10s

f) Temps=15sFigure2:Représentationd'unepluied’intensité0,25cm/spendant3secondesdansunbacàsableàréalitéaugmentée