Les appareils mobiles intelligents occupent désormais une place importante dans la vie de tous les jours. En plus de répondre aux besoins multiformes des utilisateurs, ils permettent l'intégration de nouveaux supports informatifs dans le développement de plusieurs secteurs, dont celui du tourisme. L'objectif de cette étude est d'élaborer un outil d'aide à la décision qui mène à la création d'un modèle théorique de développement pour l'adaptation d'une application mobile à l'une des routes touristiques signalisées du Québec : la Route des Sommets. Pour ce faire, la méthode utilisée est basée sur le recensement des possibilités technologiques offertes, sur la création d'une grille analytique d'évaluation des différentes possibilités, sur la création d'une grille de concordance entre les outils technologiques et les besoins spécifiques ainsi que sur la proposition d'un modèle théorique adapté aux spécificités du territoire et à la mission touristique de la Route des Sommets.Les résultats prennent la forme d'une application mobile conforme aux besoins immédiats de la Route des Sommets. Ils reflètent la progression des étapes de création d'un projet de tourisme mobile en plus des modélisations conceptuelle et logique du système de l'application. En outre, cette recherche sert à mener à terme l'ensemble des étapes préalables à l'élaboration du modèle physique de l'application mobile de la Route des Sommets.

La reconnaissance biométrique a été utilisée longtemps dans des espaces confinés, généralement à l'intérieur, où les opérations de sécurité exigeaient des systèmes de haute précision, par exemple dans les postes de police, les banques, les entreprises, les aéroports. Les activités de terrain, au contraire, exigent plus de flexibilité et portabilité conduisant au développement de dispositifs pour l'acquisition des traits biométriques et des algorithmes pour la reconnaissance biométrique dans des conditions moins contraintes. L'application de la reconnaissance biométrique "portable" est limitée dans des domaines spécifiques, par exemple pour le contrôle de l'immigration, et exige des dispositifs dédiés. Pour étendre l'utilisation de la biométrie sur les appareils personnels, des tentatives ont été faites par l’intégration des scanners d'empreintes digitales dans les ordinateurs portables ou les smartphones. Mais la reconnaissance biométrique sur les appareils personnels a été utilisée seulement pour un nombre limité de tâches, comme le déverrouillage d'écrans à l'aide des empreintes digitales au lieu de mots de passe. Les activités décrites dans cette thèse se sont portées sur le développement de solutions pour la reconnaissance de l'iris sur les appareils mobiles: - Acquisition: collection de la base de données MICHE, contenant des images d'iris capturée par des appareils mobiles; - Segmentation: développement d'un algorithme de segmentation innovante; - Extraction de caractéristiques: la reconnaissance de l'iris a été combinée avec le visage et la reconnaissance du smartphone.Enfin, la reconnaissance du regard a été étudiée afin de vérifier sa possible fusion avec l'iris / Biometric recognition for a long time has been used in confined spaces, usually indoor, where security-critical operations required high accuracy recognition systems, e.g. in police stations, banks, companies, airports. Field activities, on the contrary, required more portability and flexibility leading to the development of devices for less constrained biometric traits acquisition and consequently of robust algorithms for biometric recognition in less constrained conditions. However, the application of "portable" biometric recognition, was still limited in specific fields e.g. for immigration control, and still required dedicated devices. A further step would be to spread the use of biometric recognition on personal devices, as personal computers, tablets and smartphones. Some attempts in this direction were made embedding fingerprint scanners in laptops or smartphones. So far biometric recognition on personal devices has been employed just for a limited set of tasks, as to unlock the screen using fingerprints instead of passwords. The research activities described in this thesis were focused on studying and developing solutions for iris recognition on mobile devices. This topic has been analyzed in all its main phases: - Acquisition: collection of the MICHE database, containing pictures of irises acquired by mobile devices; - Segmentation: development of an innovative iris segmentation algorithm; - Feature extraction and matching: iris recognition has been combined with the face and with sensor (smartphone) recognition. Finally, the use of gaze analysis for human recognition has been investigated in order to verify its possible fusion with iris.

Ce travail porte sur l'interaction avec des objets virtuels 3D, et plus particulièrement leur manipulation : sélection, translation et rotation. Les plates-formes les plus utilisées aujourd'hui pour ce type de tâche (ordinateur personnel et appareil mobile) ont été conçues avant tout pour l'interaction 2D, et sont donc peu adaptées à la manipulation 3D. Il existe pourtant une alternative plus efficace : les systèmes de réalité virtuelle. Cependant, les systèmes actuellement disponibles restent trop souvent encombrants, onéreux et/ou intrusifs pour l'utilisateur, et demeurent sous-utilisés pour cette raison. Dans cette thèse, nous étudions de nouvelles approches pour rendre ce type d'interaction moins contraignant, tout en conservant une bonne efficacité de manipulation. Les principaux axes explorés sont la portabilité de l'interface, sa non-intrusivité, et l'utilisation de dispositifs plus largement accessibles au grand public. Nous proposons une première approche visant à répondre simultanément aux critères ci-dessus. Celle-ci consiste à combiner un appareil mobile classique (pour sa portabilité et son accessibilité) avec des objets tangibles passifs (pour une manipulation 3D efficace et non-intrusive). Cette approche présente toutefois encore certaines contraintes : elle est constituée de multiples éléments qui doivent être transportés ensemble, et elle ne se prête pas à l'utilisation de dispositifs à retour de force. Nous introduisons donc dans un deuxième temps une nouvelle technique, appelée «découplage». Basée sur le principe du «pseudo-haptique», celle-ci permet à l'utilisateur de percevoir des forces virtuelles à travers la seule modalité visuelle. Il devient alors possible de se passer complètement de dispositifs haptiques, et des contraintes qui leur sont associées. Nous nous intéressons ensuite à une approche entièrement intégrée, visant à améliorer la portabilité par-rapport à une interface faite d'éléments séparés. Cette approche consiste à se servir des déplacements de l'appareil mobile lui-même dans l'espace réel pour manipuler des objets 3D affichés sur son propre écran. Cette configuration «localement couplée» présente cependant plusieurs particularités qui rendent la manipulation plus complexe. Nous examinons donc en détail les différentes questions que pose cette configuration spécifique. Nous proposons enfin une dernière approche, appelée le «volume tangible», visant à retrouver la simplicité de la manipulation par objets tangibles mais dans un unique dispositif intégré. Nous décrivons une première implémentation de ce dispositif, et discutons de sa faisabilité technique ainsi que de l'accessibilité de cette approche à court et moyen terme. / This work focuses on 3D interaction with virtual objects, more specifically on 3D manipulation: selection, translation, and rotation. The most commonly-used interaction platforms (personal computer, mobile device) were designed for 2D interaction and thus are not well suited to 3D manipulation. There is a more efficient alternative for this task: virtual reality. However, current virtual reality systems are too often bulky, expensive and/or intrusive to the user, and for these reasons remain underused. In this thesis, we propose and study new solutions to make this form of interaction more convenient without reducing its effectiveness. The main objectives we aim for are interface portability, non-intrusiveness, and the use of readily-available hardware. We propose a first approach to simultaneously meet the above criteria. It consists in combining a standard mobile device (for its portability and widespread availability) with passive tangible objects (for efficient 3D manipulation in a non-intrusive manner). Yet, this approach still has drawbacks: it is made of multiple parts that must always be carried together, and is not suitable for adding force-feedback using haptic devices. We thus introduce a new technique, called “decoupling”, that allows the user to perceive virtual forces through the visual modality alone. Based on the concept of “pseudo-haptics”, this technique makes it possible to provide force feedback without the constraints associated with actual haptic devices. We then study a different approach intended to be fully integrated, enhancing the portability aspect compared to an interface made of multiple parts. This approach consists in using the motion of the mobile device itself to manipulate 3D objects displayed on its own screen. However, this “locally-coupled” configuration presents several unique characteristics that make manipulation more complex. We thus investigate the questions raised by this specific configuration. Finally, we introduce a last approach, called the “tangible volume”, aimed at regaining the same directness of manipulation as with tangible objects but in a single integrated device. We describe an early implementation of such a device, and discuss its technical feasibility as well as its potential accessibility to end users in the short and medium term.

Découvrir les environs tout en marchant à l'aide d'un appareil mobile est désormais possible en associant les nouvelles technologies telles que la réalité augmentée (RA) et les services basés sur la localisation. De nombreuses applications mobiles ont été conçues à cet effet récemment. Les environs d'un utilisateur en mouvement sont présentés sur l'écran de son appareil mobile en utilisant les données de géo-localisation et elle peut interagir avec son environnement grâce à une couche d'information numérique superposée sur la scène capturée. Toutefois, la quantité d'informations géo-référencées produites et accessibles augmentant chaque jour, il y a un besoin croissant d'une approche générique qui vise à présenter l'information de manière structurée et adaptée aux différents domaines d'application et à la diversité des profils des utilisateurs.Notre travail se concentre sur la définition d'un modèle de données pour les objets 3D destiné à être intégré dans des applications de RA mobiles. Le modèle de données que nous proposons donne accès à l'information spatio-temporelle et thématique disponible sur les objets du monde réel. Alors que la réalité augmentée semble être bien adaptée pour la recherche d'informations à partir de la localisation, la plupart des approches basées sur la RA se concentre sur des scénarios spécifiques à un domaine d'application. D'autre part, le nuage des données ouvertes et liées (LOD Cloud en anglais) est un ensemble en constante extension de données structurées et publiées sur le Web. Il contient donc de grandes quantités d'informations à références spatio-temporelles qui peuvent être exploitées par les applications mobiles et présentées en utilisant la RA pour favoriser l'interaction. Dans notre recherche, ce nuage du Web des Données sert de source principale d'information au cours de l'expérience de découverte des environs à l'aide de la RA proposée à l'utilisateur.À cette fin, nous publions sur le Web les objets 3D correspondant aux objets du monde réel en utilisant notre modèle de données, ce qui permet de les lier avec le nuage du Web des Données. De fait, un objet du monde réel peut être représenté selon trois dimensions d'information : thématique (qui décrit les rôles ou fonctions de l'objet), spatiale (à travers sa géométrie 3D), et temporelle (par la période qui correspond à son existence). De plus, chaque changement dans la vie d'un objet du monde réel est représenté dans le modèle par des informations sémantiques. En conséquence, sur son appareil mobile, l'utilisateur visualise une vue de RA construite avec des modèles 3D légers et transparents. Il peut interagir avec ces objets de RA afin d'accéder aux informations relatives aux objets du monde réel correspondants qui se trouvent aux alentours et vers lesquels il pointe son téléphone mobile. Ces objets de RA permettent à l'utilisateur de construire mentalement la relation référentielle entre les objets virtuels et réels, tandis que le développeur de l'application mobile peut créer des expériences basées sur des thématiques différentes disponibles à travers sur le nuage du Web des Données (architecture, histoire, gastronomie, loisirs, etc.).En nous appuyant sur cette base de connaissances conceptualisée, nous proposons une architecture appelée ARCAMA-3D (Réalité Augmentée et 3D pour les applications mobiles sensibles au contexte), dont les modules permettent aux concepteurs et développeurs de créer leurs propres applications de RA pour différents domaines en étant en mesure d'étendre le modèle de données, de lier les modèles 3D avec d'autres ensembles de données ouvertes et liées disponibles dans le nuage, et d'alimenter ces applications de découverte à partir de sources de données spécifiques. Notre proposition est illustrée sur le cas d'étude que constitue le Monastère Royal de Brou, en France, à travers un scénario de cas d'utilisation pour un utilisateur visitant ce monument historique. / Discovering the surroundings while walking using a mobile device is now possible by coupling new technologies such as Augmented Reality (AR) and location-based services. Many mobile applications have been designed for that purpose recently. The surroundings of the user are presented on the screen of her mobile device using the location data and she can interact with her environment through a digital information layer superimposed on the captured scene. However, since the amount of geo-referenced information increases every day, there is a growing need for a generic approach that aims at presenting information in a structured manner and adapted to different application domains and users profiles.Our work focuses on the definition of a data model for 3D objects to be used in mobile AR applications. The data model we propose prioritizes access to available spatiotemporal and thematic information about real-world objects. While Augmented Reality appears to be well-suited for searching location-based information, most of the AR approaches focus on domain specific scenarios and we observe that there is no generic data model dedicated to information search and discovery that could be re-used in various AR applications. On the other hand, Linked Open Data (LOD) cloud is an ever-growing set of structured and interlinked datasets published on the Web. It contains vast amounts of spatiotemporal information that can be exploited by location-based mobile applications and presented using AR for fostering interaction. In our research, the LOD cloud serves as a basis for information retrieval during the AR experience of the user.For this purpose, we first publish 3D objects that correspond to real-world objects (buildings, monuments, etc.) on the Web by using our data model and interlink them with data sources on the LOD cloud. Then, using our data model, any real-world object can be represented by three informational dimensions: themes (describing the roles or functions of this object), space (through its 3D geometry), and time (the period linked to its existence). Each change in the life of a real-world object is represented in the model by semantic information following the LOD publishing principles. This allows a binding between the content of our data model and the LOD cloud. As a consequence, on her mobile device, the user visualizes an AR view built with light and transparent 3D models. She can interact with these AR objects in order to access to information related to the corresponding real-world objects of her surroundings she is pointing at. These AR objects allow the user to mentally construct the referential relationships between virtual and real-world objects, while the mobile application developer can create experiences based on different concepts found on the cloud (thematic and temporal concepts, etc.). This way, the LOD cloud, as a growing and updated structured source of semantic data, becomes the main source of information and facilitates knowledge discovery in AR applications.Using this conceptualized knowledge base, we propose our architecture, called ARCAMA-3D (Augmented Reality for Context Aware Mobile Applications with 3D), whose modules allow application designers and developers to create their own AR applications for different domains by being able to extend the data model, bind 3D models with other data sources on the LOD cloud, cover a selected part of LOD and feed their application only with these specific data sources. We develop our ideas working on the case study of the Royal Monastery of Brou, in France, and implement a use case scenario for a user visiting the monastery.

Aujourd'hui, les progrès dans le développement d'appareils mobiles et des capteurs embarqués ont permis un essor sans précédent de services à l'utilisateur. Dans le même temps, la plupart des appareils mobiles génèrent, enregistrent et de communiquent une grande quantité de données personnelles de manière continue. La gestion sécurisée des données personnelles dans les appareils mobiles reste un défi aujourd’hui, que ce soit vis-à-vis des contraintes inhérentes à ces appareils, ou par rapport à l’accès et au partage sûrs et sécurisés de ces informations. Cette thèse adresse ces défis et se focalise sur les traces de localisation. En particulier, s’appuyant sur un serveur de données relationnel embarqué dans des appareils mobiles sécurisés, cette thèse offre une extension de ce serveur à la gestion des données spatio-temporelles (types et operateurs). Et surtout, elle propose une méthode d'indexation spatio-temporelle (TRIFL) efficace et adaptée au modèle de stockage en mémoire flash. Par ailleurs, afin de protéger les traces de localisation personnelles de l'utilisateur, une architecture distribuée et un protocole de collecte participative préservant les données de localisation ont été proposés dans PAMPAS. Cette architecture se base sur des dispositifs hautement sécurisés pour le calcul distribué des agrégats spatio-temporels sur les données privées collectées. / Nowadays, the advances in the development of mobile devices, as well as embedded sensors have permitted an unprecedented number of services to the user. At the same time, most mobile devices generate, store and communicate a large amount of personal information continuously. While managing personal information on the mobile devices is still a big challenge, sharing and accessing these information in a safe and secure way is always an open and hot topic. Personal mobile devices may have various form factors such as mobile phones, smart devices, stick computers, secure tokens or etc. It could be used to record, sense, store data of user's context or environment surrounding him. The most common contextual information is user's location. Personal data generated and stored on these devices is valuable for many applications or services to user, but it is sensitive and needs to be protected in order to ensure the individual privacy. In particular, most mobile applications have access to accurate and real-time location information, raising serious privacy concerns for their users.In this dissertation, we dedicate the two parts to manage the location traces, i.e. the spatio-temporal data on mobile devices. In particular, we offer an extension of spatio-temporal data types and operators for embedded environments. These data types reconcile the features of spatio-temporal data with the embedded requirements by offering an optimal data presentation called Spatio-temporal object (STOB) dedicated for embedded devices. More importantly, in order to optimize the query processing, we also propose an efficient indexing technique for spatio-temporal data called TRIFL designed for flash storage. TRIFL stands for TRajectory Index for Flash memory. It exploits unique properties of trajectory insertion, and optimizes the data structure for the behavior of flash and the buffer cache. These ideas allow TRIFL to archive much better performance in both Flash and magnetic storage compared to its competitors.Additionally, we also investigate the protect user's sensitive information in the remaining part of this thesis by offering a privacy-aware protocol for participatory sensing applications called PAMPAS. PAMPAS relies on secure hardware solutions and proposes a user-centric privacy-aware protocol that fully protects personal data while taking advantage of distributed computing. For this to be done, we also propose a partitioning algorithm an aggregate algorithm in PAMPAS. This combination drastically reduces the overall costs making it possible to run the protocol in near real-time at a large scale of participants, without any personal information leakage.