Cette thèse s’inscrit dans le cadre de l’analyse des besoins de personnes malvoyantes dans le but de développer de nouvelles solutions d’assistance visuelle en utilisant le principe de réalité augmentée. Le principal objectif de ces travaux était le développement d’un dispositif d’assistance visuelle pour faciliter la mobilité de personnes malvoyantes grâce à un algorithme qui en temps réel adapte sa réponse en fonction des besoins de l’utilisateur et de la situation dans laquelle il évolue. Le premier postulat de cette thèse est d’utiliser l’acuité résiduelle fonctionnelle des malvoyants afin de leur permettre de percevoir un certain nombre d’informations. Le second postulat est d’utiliser les seules informations pertinentes, utiles à un malvoyant, afin d’améliorer sa perception du monde dans lequel il évolue. Le premier axe de recherche a consisté à analyser les besoins des malvoyants afin de recenser, les indices visuels utiles à rehausser afin d’améliorer la perception des malvoyants. Cette étude a été réalisée en immersion et une enquête précise a été menée auprès de malvoyants. Cette étude permet de mieux comprendre les besoins des malvoyants, les méthodes qu’ils utilisent ainsi que leurs usages des dispositifs actuels. Le deuxième axe de recherche a consisté à concevoir et à mettre en oeuvre un algorithme de traitement d’images répondant aux besoins identifiés. Un outil interactif a été développé qui permet de sélectionner la quantité de contours en fonction de la situation. Ce détecteur de contour optimise sa détection afin d’obtenir des contours plus exploitables pour les malvoyants, comparés aux résultats des autres méthodes de l’état de l’art. Cet outil a été testé et validé auprès d’une population donnée de personnes malvoyantes. Ces tests réalisés sur écran ont démontré que les contours constituent des indices visuels très importants qui peuvent être d’une grande aide dans l’analyse d’une scène. Le troisième axe de travail a consisté au développement d’un système de réalité augmentée permettant d’utiliser ce détecteur de contours dans un contexte de mobilité. L’analyse des besoins des malvoyants vis-à-vis d’un tel dispositif nous a permis de définir les caractéristiques indispensables pour le système de calcul, la caméra et le dispositif d’affichage. Concernant le système d’affichage, l’analyse des besoins des malvoyants en termes de profil, de couleur, de largeur des contours, nous a permis de définir les paramètres nécessaires pour un affichage qui répond à ces besoins. Il a également été pris en compte dans les développements les paramètres physiologiques de chaque observateur afin que les images affichées soient visuellement confortables / This thesis was done in the context of visual impaired needs analysis with the goal of new augmented reality visual assistance device development. The main goal of this work was the development of assistive device for mobility of visual impaired people by the use real-time image processing algorithm which take into account user needs and the context. The first postulate is the use of residual visual acuity of visual impaired people to allow them to see more information. The second postulate is the use only most useful information for visual impaired people for the understanding of the situation where are they. The first research axis was an analysis of needs of visual impaired to identify visual cues, which one we need to enhance to help them. To do this, I have done an immersive stage into a re-adaptation clinic for visually impaired. I have also done a questionnaire to identify and understand how current products answers partially to their needs. The second research axis was the development of a new image processing to answer identified needs. I have developed an interactive tools that allow the user to select the amount of edges for each situation, context. This detector optimizes its result to provide better results than others state of the art evaluated methods. This tool was evaluated and validated during visual test by visual impaired people. We have demonstrated that edges are one of the most important visual cues for visual impaired people to analyze a scene. The third research axis was the development of the augmented reality system to use my tool in a context of mobility. To do this, I have analyzed the needs of visual impaired people for this type of devices. I have also defined main requirements of the desired device for the processing unit, the camera and the display module. For display module, I have analyzed physiologic needs of visually impaired, in terms of profile, colors, and thickness to answer their needs. I have also developed an image generation model which takes into account many physiologic parameters of each observer to create visually comfortable images

Les dispositifs permettant d'agrandir les images représentent les formes les plus courantes d'aides en réadaptation visuelle. Grâce à un essor technologique considérable, les lunettes électroniques, qui fonctionnent comme des aides grossissantes électroniques (fournissant un agrandissement variable, amélioration du contraste, utilisables les mains libres), sont devenues d'avantage disponibles, efficaces et utilisées par les personnes malvoyantes. Cependant, il existe un manque de données probantes et de connaissances au regard des taux d'abandon des lunettes électroniques, des facteurs prédictifs de leur utilisation, ainsi que sur les interventions efficaces qui pourraient optimiser leur utilisation.Afin de mieux comprendre l'utilisation des lunettes électroniques au sein de la population malvoyante, une étude en trois phases a été menée à travers l’exemple des lunettes eSight dans le but de : 1) examiner et synthétiser les facteurs qui influencent l'utilisation d'aides visuelles grossissantes à l'aide d'un examen de la portée afin de guider les études ultérieures; 2) déterminer à travers une étude transversale quelles sont les variables qui prédisent un changement d’utilisation des lunettes électroniques chez leur usager; et 3) élaborer des recommandations fondées sur des données probantes concernant la faisabilité d'une intervention de téléréadaptation auprès des utilisateurs de lunettes électroniques et étudier l'impact de cette modalité sur l’utilisation de leur dispositif et leur qualité de vie.Les travaux de cette thèse contribuent à soutenir l’idée que le choix d’utiliser des aides visuelles grossissantes dépend de causes multifactorielles. Les facteurs personnels et surtout la motivation représentent des prédicteurs importants. Les difficultés de transport et le manque d’entrainement ont été identifiés comme des obstacles importants à l’utilisation des aides visuelles. D’autre part, l’amélioration de la qualité de vie favorise le maintien de l’utilisation des lunettes électroniques. Compte tenu de ces résultats, un programme de formation personnalisée par téléréadaptation a été mis au point pour répondre aux besoins spécifiques des utilisateurs, offrant une attention individualisée pour optimiser l'utilisation des lunettes électroniques. Cette thèse fournit des preuves sur la faisabilité d'administrer plusieurs sessions d’entrainement en réadaptation de basse vision via la téléréadaptation chez des utilisateurs de lunettes électroniques. Les lunettes électronique eSight améliorent la qualité de vie et la vision fonctionnelle des utilisateurs, qu’elle soit associée à la téléréadaptation ou au programme d’autoformation du fabricant. Cela indique que les instructions fournies par la téléréadaptation ou par l'autoformation proposée dans un contexte commercial sont tout aussi efficaces pour améliorer la qualité de vie et les capacités visuelles et que la téléréadaptation pourrait être offerte comme une modalité de formation allternative. Afin d’orienter les recommandations de pratiques fondées sur des données probantes en matière de téléréadaptation, et de répondre au mieux aux besoins des personnes avec une basse vision, d'autres études examinant les effets de la pratique et de l’entrainement sont nécessaires. / Magnification devices are among the most common forms of aids in low vision rehabilitation. They are intended to increase the level of independence and function during activities of daily living. Novel head-mounted display magnification devices for low vision that operate as electronic vision enhancements (providing variable magnification, contrast enhancement, hands-free use) have become more and more available, efficient and are increasingly being utilized, thanks to considerable technological development. Nevertheless, there is still a lack of knowledge regarding abandonment rates, factors predicting abandonment of such devices, and efficient intervention characteristics that optimize their use.To better understand the use of head-mounted displays throughout the low vision population, a three-phase study has been conducted using eSight Eyewear as an example device in order to: 1) investigate and synthesize barriers and facilitators influencing the use of magnifying visual aids, using a scoping review to guide the subsequent cross-sectional and prospective studies; 2) identify which variables best predict a change in device use among current head-mounted display users, using a cross-sectional design; and 3) develop evidence-based recommendations regarding the feasibility of a telerehabilitation intervention on head-mounted display users and study the impact of this modality on their device use and quality of life.This thesis provides supporting evidence for the multifactorial decision-making process around the use of magnifying visual aids. Device users’ low motivation, transportation to rehabilitation services and insufficient training have been identified as important barriers to magnifying low vision aid use. Improving users’ quality of life helps to maintain the use of head-mounted displays. Considering these findings, a personalized training regime via telerehabilitation was developed to meet specific users’ needs, providing individualizing attention to optimize the use of head-mounted displays. This thesis provides evidence about feasibility of administering several low vision rehabilitation training sessions via telerehabilitation with head-mounted display users. eSight Eyewear, either with telerehabilitation or with the manufacturer self-training standard, improves quality of life and functional vision outcomes.This indicates that instructions provided by telerehabilitation or though the eSight self-training standard are equally successful in improving quality of life and visual abilities outcomes and that telerehabilitation could be provided as an alternative training modality. To help guide evidence-based practice recommendations for low vision telerehabilitation implementation that meet the unique needs of individuals with low vision, further studies examining benefits of practice and training are needed.