Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Cette thèse se propose de situer dans le cadre du paradigme instrumental un ensemble d'études dans le domaine de la conception des artefacts embarqués pour l'automobile. L'objectif est de retrouver, dans la diversité apparente des systèmes embarqués (dits d' «aides à la conduite», de «confort», de «communication» ...) des invariants de conception susceptibles d'orienter en amont certains choix dimensionnants. <br /><br />Dans la perpective de répondre à cet objectif, le modèle instrumental propose une analyse des liens entre les trois pôles Sujet-Instrument-Objet de la situation. Sur cette base nous avons développé un modèle opératif qui met en miroir une face dite «psychologique» non directement observable, mais explicitable, et une face « comportementale » plus directement observable. L'acte instrumental se comprenant comme une articulation entre ces deux faces du même modèle.<br /><br />La première partie porte sur des artefacts de guidage. Plusieurs modalités sont comparées: Utilisation d'une carte papier, Copilotage humain, Guidage par différentes versions d'un système computationnel.<br />Les résultats indiquent que par rapport à l'usage de la carte papier, et contrairement aux hypothèses de départ, le guidage avec le système n'augmente pas les performances navigationelles du conducteur, mais diminue significativement le nombre de «situations accidentogènes» rencontrées .<br />Par ailleurs les résultats montrent aussi que dans les cas où il existe une incohérence, du point de vue du conducteur, entre les prescriptions transmises par le système et ce qu'il perçoit directement de l'environnement routier, des stratégies efficaces de régulation de l'activité sont mises en place.<br />L'application du cadre instrumental a permis d'interpréter ces résultats en termes de schèmes de gestion des compromis de l'action. Ce compromis s'est réalisé entre «prise de risque» et «performance».<br /><br />La deuxième partie élargit cette approche à l'analyse de cas d' artefacts diversifiés (commandes sur les ouvrants, sur les essuies vitres ...). Les situations analysées proviennent alors plus souvent d'entretiens relatifs à des situations d'usage d'équipements existant plutôt qu'à partir d'expérimentations ad hoc comme dans la première partie. <br />L'analyse de la réussite ou non de la conception se fait en terme de concordance entre les deux faces, psychologique et comportementale, du modèle : c'est à dire entre ce qui est attendu et ce qui est obtenu par le sujet au cours de l'activité instrumentée.<br /><br />Une recherche d'opérationnalisation a ensuite été réalisée en montrant d'une part comment l'analyse de certaines situations d'usage pouvait être généralisée pour servir à la conception d'autres artefacts qui par certains traits caractéristiques pouvaient s'apparenter à la situation étudiée, et d'autre part, par l'établissement d'une correspondance entre des critères de conception et le modèle de l'activité proposé.<br /><br />De cette recherche transparaissent deux éléments :<br />- L'analyse à partir du modèle instrumental permet bien d'identifier des invariants de conception, généralisables à une classe donnée d'artefacts.<br />- Pour cette recherche d'invariants, il peut exister une alternative à la mise en place d'expérimentations sur des prototypes ad hoc du système en cours de conception : l'analyse à partir d'entretiens sur des situations d'usage de systèmes existants.

La pression temporelle est souvent considérée comme une caractéristique majeure des sociétés modernes mais, paradoxalement, elle a été assez peu étudiée en situations écologiques et, notamment, dans le cadre de la conduite automobile. Cette dernière est souvent désignée comme une tâche secondaire qui se révèle pourtant centrale dans la réalisation de différentes activités professionnelles. Ce travail de thèse centré sur la pression temporelle au volant est exploratoire et s'appuie sur différentes approches : questionnaires, entretiens, enquêtes de terrain, suivi d'activité, et expérimentations en laboratoire. Nos données corroborent l'idée selon laquelle la pression temporelle a des effets délétères sur le comportement routier. Nous montrons également qu'elle peut être source d'émotions négatives mais, chez certains conducteurs, elle ne dégrade pas voire amplifie les émotions positives, en particulier le plaisir de conduire. Les effets de la pression temporelle sur l'impatience et sur l'empathie sont également abordés. Enfin, nos données montrent aussi que la pression temporelle modifie, au moins en partie, les estimations de vitesses et la perception du temps. Nous concluons de ce travail que la pression temporelle est de nature subjective et qu'elle possède une composante cognitive et une composante émotionnelle.

Le dépassement des limitations de vitesse est l'une des causes majeures des accidents de la route, qui pourraient être réduits par l'utilisation de système robuste de détection des limitations de vitesse pouvant continuellement informer le conducteur de la bonne limitation imposée. Les travaux présentés dans ce document portent sur la réalisation d'un tel système basé sur une détection visuelle des panneaux de limitation de vitesse. Afin de rendre le système robuste, il est nécessaire de fusionner les résultats de ces détections avec les informations d'autres capteurs pour interpréter les résultats issus de la détection visuelle. C'est ainsi qu'a été entre autre spécialement développé un capteur cartographique permettant d'avoir une vision plus large sur l'horizon électronique du véhicule, ainsi qu'un système détection des lignes de marquage au sol pour analyser les changements de voie. Le processus de fusion mis en place traitant ces diverses sources d'information est fondé sur des modèles à base de règles permettant de s'affranchir des problèmes inhérents aux processus de fusion probabilistes pouvant parfois mener à des situations de doute mettant le système global en faute. Ces travaux sont le fruit d'une collaboration avec un industriel et le prototype développé a été validé expérimentalement sur route. Un outil de vérité terrain a été spécialement développé pour quantifier les résultats. Le système montre d'excellents résultats en détection et reconnaissance des panneaux de limitation de vitesse ainsi que dans la clarification de situations complexes.

La perception de l'environnement constitue un prérequis fondamental pour l'extension des systèmes d'assistance actuels aux situations complexes de conduite induites par le milieu urbain. En particulier, le nombre et la dynamique des acteurs de la circulation rendent la poursuite multicible peu fiable, et par conséquent le contrôle du véhicule impossible. Cette thèse présente une représentation alternative de l'environnement du véhicule, qui évite les prises de décision prématurées de la poursuite multicible. Nous utilisons pour cela les grilles d'occupation de manière originale. En particulier ces grilles portent sur l'espace d'état des acteurs de la circulation (position et vitesse relative au véhicule), et sont égocentrées. L'absence de notion d'objet en tant que tel dans les grilles d'occupation permet de contourner les difficultés de la poursuite multi-objet. Un filtrage temporel inspiré des filtres bayésiens est également ajouté à l'estimation des grilles pour prendre en compte la dynamique de la scène. Le document illustre de manière incrémentale les qualités de notre représentation sur de nombreux exemples. Nous commençons par illustrer l'estimation statique de grille, lorsqu'un puis plusieurs capteurs fournissent une unique puis plusieurs observations. Par statique, nous entendons sans prise en compte de la dynamique temporelle de la scène. L'estimation dynamique est ensuite illustrée en suivant la même progression. Enfin, l'intérêt de cette représentation dans le contexte automobile est montrée par l'implémentation d'un algorithme d'évitement de collisions sur le Cycab. Le contrôle du Cycab est alors effectué sans qu'aucune décision sur les objets n'ait été prise.

Comprendre la genèse d'une situation de conduite requiert d'analyser les choixfaits par le conducteur au volant de son véhicule pendant l'activité de conduite, dans sacomplexité naturelle et dans sa dynamique située. Le LESCOT a développé le modèleCOSMODRIVE, fournissant un cadre conceptuel pour la simulation cognitive de l'activitéde conduite automobile. Pour exploiter ce modèle en simulation, il est nécessairede produire les connaissances liées à la situation de conduite sous forme d'un automatepar exemple. La conception d'un tel automate nécessite d'une part de disposer de donnéesissues de la conduite réelle, enregistrées sur un véhicule instrumenté et d'autrepart d'une expertise humaine pour les interpréter.Pour accompagner ce processus d'ingénierie des connaissances issues de l'analysed'activité, ce travail de thèse propose une méthode de découverte interactive deconnaissances à partir de traces d'activité. Les données de conduite automobile sontconsidérées comme des M-Traces, associant une sémantique explicite aux données,exploitées en tant que connaissances dans un Système à Base de Traces (SBT). Le SBTpermet de filtrer, transformer, reformuler et abstraire les séquences qui serviront à alimenterla synthèse de modèles automates de l'activité de conduite. Nous reprenons destechniques de fouille de workflow permettant de construire des automates (réseaux dePetri) à partir de logs. Ces techniques nécessitent des données complètes ou statistiquementreprésentatives. Or les données collectées à bord d'un véhicule en situationde conduite sont par nature des cas uniques, puisqu'aucune situation ne sera jamaisreproductible à l'identique, certaines situations particulièrement intéressantes pouvanten outre être très rarement observées. La gageure est alors de procéder à une forme degénéralisation sous la forme de modèle, à partir d'un nombre de cas limités, mais jugéspertinents, représentatifs, ou particulièrement révélateurs par des experts du domaine.Pour compléter la modélisation de telles situations, nous proposons donc de rendreinteractifs les algorithmes de synthèse de réseau de Petri à partir de traces, afin depermettre à des experts-analystes de guider ces algorithmes et de favoriser ainsi la découvertede connaissances pertinentes pour leur domaine d'expertise. Nous montreronscomment rendre interactifs l'algorithme α et l'algorithme α+ et comment généralisercette approche à d'autres algorithmes.Nous montrons comment l'utilisation d'un SBT et de la découverte interactived'automates impacte le cycle général de découverte de connaissances. Une méthodologieest proposée pour construire des modèles automates de l'activité de conduiteautomobile.Une étude de cas illustre la méthodologie en partant de données réelles de conduiteet en allant jusqu'à la construction de modèles avec un prototype logiciel développédans le cadre de cette thèse

La conduite automobile est une activité importante pour une grande proportion de la population. Des études épidémiologiques ont démontré que la conduite dans des contextes difficiles, comme franchir une intersection, céder le passage ou se joindre au trafic, pose un défi aux conducteurs âgés. Ces tâches cognitives impliquent toutes des comportements céphalo-oculaires complexes de même que des actions de recherche visuelle. L'objet de cette maitrise effectuée dans le cadre du réseau d'excellence Auto21, est de développer un outil permettant d'analyser le comportement céphalo-occulaire du conducteur en temps réel dans un environnement sécuritaire. Le système exploite la vision artificielle pour estimer en tout temps la pose (position et orientation) de la tête du sujet dans un simulateur de conduite automobile. Le conducteur dans le simulateur observe la route grâce à un écran de réalité virtuelle. Ce dernier est filmé par 3 caméras calibrées et synchronisées à 30 images par secondes. Le système calcule la pose de sa tête en temps réel en utilisant une méthode basée sur une détection de blobs combinée à une validation par matching stéréo. Pour estimer la pose de la tête, le système recherche la position des yeux et du nez dans chaque image et reconstruit un plan à partir de ces trois points par triangulation. Ce plan permet d'estimer la pose de la tête du conducteur. Cette maitrise a débuté en septembre 2007 et s'est terminée en mai 2009. Elle vise à poursuivre le travail qui avait été réalisé par Frederic Ntawiniga sur le même sujet. Ce travail a consisté en une étude des méthodes existantes pour détecter et suivre un visage en temps réel. Elle s'est poursuivie par une optimisation des conditions d'acquisition des images dans le système afin de faciliter les traitements subséquents, et s'est terminée par l'implémentation d'un nouvel algorithme visant à améliorer la précision et la robustesse de l'estimation de la pose de la tête du conducteur.

Pour les populations souffrant d'incapacités, l'apprentissage de la conduite automobile représente un défi car peu d'options existent. Ces individus doivent généralement suivre leurs cours au sein d'écoles de conduite régulières, lesquelles ne sont pas toujours adaptées pour répondre à leurs besoins. À Québec, l'École de conduite du Centre intégré universitaire de santé et de services sociaux de la Capitale-Nationale (CIUSSS-CN) offre toutefois un programme d'apprentissage adapté et unique au Canada, appuyé par des instructeurs et une équipe clinique interdisciplinaire. Ce mémoire se penche sur le cas particulier de cette école de conduite. L'objectif du mémoire est d'offrir une description et une meilleure compréhension des caractéristiques des personnes inscrites au programme de conduite, et des aspects cognitifs qui pourraient aider à mieux prédire le succès ou l'échec du programme. Une étude des dossiers médicaux et de conduite automobile a été réalisée auprès de 71 participants du programme (28 femmes) sans déficience visuelle âgés de 15 ans à 56 ans (M = 22.23, ET = 8.6); 35 d'entre eux ont une évaluation neuropsychologique complète au dossier. Parmi les participants, 93% ont un diagnostic de trouble neurologique développemental ou acquis. Concernant le programme de conduite, 48% l'ont réussi, 7% l'ont échoué, 13% sont encore en cours et 32% n'ont pas complété le programme (abandon). Une entrevue téléphonique sur les habitudes de déplacements et les examens gouvernementaux de conduite a été réalisée ensuite auprès d'un sous-échantillon (n = 21). Les résultats montrent que, comparativement aux participants ayant échoué ou abandonné le programme de conduite, ceux l'ayant réussi démontrent un meilleur fonctionnement cognitif dans le domaine attentionnel, et une meilleure performance relative au fonctionnement cognitif global pour l'attention, les fonctions exécutives et la mémoire de travail. Les participants rapportent un taux élevé de satisfaction par rapport au programme, suggérant que d'autres programmes de ce genre devraient être implantés dans le futur. / For people with disabilities, learning to drive represents a particular challenge because few options exist. Indeed, people living with disabilities must enroll in regular driving schools, which are not always adapted to meet their needs. In Quebec City, the Driving School of the Centre intégré universitaire de santé et de services sociaux de la Capitale-Nationale (CIUSSS-CN), however, offers an adapted learning program, the only one of its kind in Canada, supported by instructors and an interdisciplinary clinical team. This thesis examines the specific case of this driving school. The objective is to provide a description and a better understanding of the characteristics of those enrolled in the driving program, and the cognitive aspects that could help better predict the success or failure of the program. An analysis of medical records and driving school files was carried out among 71 participants (28 women) without visual impairment aged 15 to 56 years (M = 22.23, SD = 8.6), with 35 of participants having a complete neuropsychological assessment. Medical records indicate that 93% of participants have a diagnosis of a developmental or acquired disorder. Regarding the driving program, 48% succeeded, 7% failed, 13% are still enrolled, and 32% did not complete (withdrawn). A telephone interview with questionnaires about driving habits and government's exams was then conducted with a sub-sample (n = 21). The main results show that, compared to participants who failed or abandoned the program, those who succeeded demonstrate better cognitive functioning in the attentional domain, and better performance relative to overall cognitive functioning for attention, executive functions and working memory. Participants report a high level of satisfaction with the program and their testimonies suggests that more such programs should be implemented in the future.

L’agressivité au volant est un phénomène déterminant de société, cependant trop peu étudié. En effet, un à deux accidents graves sur trois seraient attribuables à un comportement agressif en automobile (Deffenbacher, 2001). De ce fait, il paraît important d’étudier ce phénomène d’un point de vue psychologique et psychopathologique afin d’enrichir le champ des connaissances dans ce domaine. L’objectif général de cette thèse, se divisant en quatre études, est (1) d’examiner le rôle joué par les motivations, la colère, la forme d’agressivité et le parcours de vie dans l’étiologie du phénomène de conduite automobile agressive et transgressive, et (2) de nous interroger sur l’existence possibles de différents profils de conducteurs agressifs.Les résultats de ces quatre études attestent d’un intérêt à la fois théorique et pratique d’étudier l’étiologie de la conduite agressive et transgressive. Ils nous mettent sur la voie d’une double piste d’intervention : préventive et réadaptative. / Aggressive driving is of prime importance in our society, nevertheless there is a lack of research in the area. Indeed, 1 to 2 in 3 serious accidents would be due to aggressive driving (Deffenbacher, 2001). As a consequence, focusing on this issue in both psychological and psychopathological areas appears of prime importance. The general aim of the Ph.d dissertation, divided in 4 studies, was to (1) to examine the role of motivation, anger, type of assault and personal history in the etiology of both transgressive and aggressive driving (2) to examine the possible existence of different profiles of aggressive drivers.The results of the fourth studies highlight how interesting and useful theoretical and practical researches of the etiology of aggressive and transgressive driving are. A double intervention is then warranted: preventive and rehabilitative.

L’objectif de ce travail de recherche consistait à utiliser la réalité virtuelle (simulateur de conduite) afin d'améliorer les capacités attentionnelles de personnes présentant une baisse d’efficience de ces aptitudes (en lien avec l’âge ou la survenue d’un traumatisme crânien) pouvant se répercuter sur la conduite automobile. En référence au modèle de l’attention de Van Zomeren et Brouwer (1994), quatre processus attentionnels (alerte phasique, vigilance, attention sélective et attention divisée) ont été entraînés sur simulateur de conduite lors d’un programme comprenant 9 sessions d’une heure. Un groupe contrôle a effectué un training plus conventionnel sur ordinateur. Les performances des participants (10 patients traumatisés crâniens et 16 personnes âgées de plus de 65 ans) ont été évaluées avant et après le training à partir de trois mesures : une évaluation neuropsychologique, une évaluation sur simulateur de conduite et une évaluation sur route réelle. Le bénéfice de l’entraînement sur les performances aux tests neuropsychologiques s’est avéré limité pour les deux groupes. Concernant l’évaluation sur simulateur, les résultats ont révélé une amélioration des performances plus importante pour les participants entraînés sur simulateur. En revanche, les participants ayant bénéficié du training sur ordinateur ont davantage progressé que ceux entraînés sur simulateur lors de l’évaluation sur route réelle. Les résultats ont été discutés en termes d’approche rééducative et d’automatisation des processus attentionnels. Ce travail permet de conclure quant à la nécessité de poursuivre et d’approfondir les recherches sur la réalité virtuelle et le transfert de l’apprentissage en situation de vie quotidienne / The aim of this research was to investigate the role of the virtual reality in the improvement of attentional processes and driving competence. A driving simulator was used in order to train people with attentional impairments, like Traumatic Brain Injury (TBI) patients or elderly people. The theoretical frame suggested by Van Zomeren and Brouwer (1994) was used in order to train four attentional processes (phasic alert, vigilance, selective attention and divided attention). Ten TBI patients and 16 elderly people entered a 3-week 9-hour training program in which they were randomly allocated to either an experimental (simulator-based training) or control (computer-based training) group. Performance in off-road evaluations (neuropsychological and driving simulator tests) and on-road test were used to assess the driving ability of subjects pre- and post-training. Both groups improved in many neuropsychological evaluations. Significant improvements in driving simulator test were found in favor of the experimental group. However, improvements were greater for the control group regarding the on-road test. Results were discussed in terms of rehabilitation approach and automatic vs control processing theory. This study offers future research possibilities concerning the improvement of knowledge on virtual reality and learning transfer in daily activities