<p> La Réalité Augmentee (RA) peut être définie comme le mélange du monde réel et du monde virtuel. Basée sur ce concept, cette thèse s'intéresse à l'application de la RA dans un cadre de collaboration pour des tâches 3D. Nous nous sommes plus particulièrement concentrés sur le concept de réunion autour d'une table dans lequel plusieurs personnes peuvent manipuler simultanément des éléments virtuels 3D dans un espace partagé. </p> <p> L´etude et l'analyse des besoins a permis de mettre en place un environnement nommé MARE (Multiuser Augmented Reality Environment) qui fournit un cadre d´etude, d'expérimentations et de développement d'applications de RA collaboratives 3D. Ce travail a dégagé un certain nombre de contributions : </p><ul> <li>1. la définition d'une architecture logicielle et une nouvelle plate-forme matèrielle hétérogène offrant un intérêt particulier de modularité, d'extensibilité, d'ergonomie et de temps réel ; </li><li>2. de nouvelles techniques de calibrage statique simples et intuitives pour l'alignement réel/virtuel basées sur une approche guidée par l'utilisateur ; </li><li>3. différentes métaphores d'interactions pour la manipulation d'objets virtuels avec une décomposition dimensionnelles des tâches applicatives, mais aussi avec un nouveau concept d'interface hybride haut niveau (documents virtuels) ; </li><li>4.un nouveau type d'interaction hybride entre éléments réels et virtuels, avec un prototype de peinture virtuelle interactive sur des objets réels ; </li><li>5.l'utilisation des travaux liés au collaboratif dans un cadre de RA 3D, en proposant ainsi différentes méthodes pour la protection des données mais aussi l'assistance utilisateur ou la coordination des actions. </li></ul> <p> En complément, des expérimentations avec notre système et de nombreuses évaluations nous ont servi à montrer l'intérêt de cette approche. Finalement, ce travail permet de définir une première base de critères nécessaires pour une mise en oeuvre efficace d'environnement de réalité augmentée collaboratif 3D sur table. </p>

Pour naviguer en temps réel dans un environnements virtuel, il faut être capable de fabriquer très rapidement des vues d'un modèle 3D décrivant cet environnement. Dans cette thèse nous nous intéressons à pré-calculer des résultats qui pourront être utilisés afin d'accélérer le rendu de ces images. Deux voies sont explorées. D'une part un pré-calcul de visibilité permet de déterminer, en chaque point de l'espace, une liste d'objets qui sont cachés par d'autres objets et n'ont donc pas besoin d'être affichés. Ce pré-calcul s'appuie sur un théorème dit " de réduction " : si en un point un objet réduit est caché par plusieurs objets eux-aussi réduits, alors au voisinage de ce point, l'objet est certainement caché. La première contribution de cette thèse est la démonstration de ce théorème qui formalise et généralise un résultat connu. La deuxième contribution est un algorithme robuste permettant de calculer de telles réductions pour un modèle quelconque, pourvu qu'il soit étanche (avec un extérieur et un intérieur bien définis). Une fois qu'est déterminé ce qui est visible, il reste à l'afficher de la manière la plus efficace possible. Une solution classique consiste à avoir pour chaque objet de l'environnement plusieurs représentations de plus en plus simplifiées. Selon la distance de l'objet à l'observateur, on affiche la simplification la mieux adaptée. La difficulté consiste alors à générer automatiquement ces différents niveaux de détails à partir du modèle initial. La troisième contribution de cette thèse est une nouvelle représentation, baptisée nuage de billboards, qui permet d'effectuer une simplification extrême tout en gardant une très bonne qualité visuelle. Un objet complexe est représenté par un petit nombre de polygones texturés avec de la transparence, dont l'enchevêtrement permet de restituer à la fois la forme et l'apparence de l'objet. Un algorithme complètement automatique permet de fabriquer un tel nuage à partir d'un modèle polygonal quelconque.

This thesis is structured along three research axes: First, I investigated the representation issues raised by the production of expressive images and animations, (that is to say, introducing the artist/user's expressivity). It led me to propose solutions to practical problems in this domain. Second, I studied the acquisition of low-level notion of styles from user-supplied examples. In particular, I produced aquisition systems working on vector-based as well as bitmap color images. Finally, I have been personally motivated by the fascinating field of human vision and its many links with expressive rendering. Thus, throughout this thesis, I tried to build as many connections as possible between the two fields, hence building a framework where various expressive rendering approaches can be studied in a principled way.

Cette thèse concerne l‟entrée de texte sur les systèmes interactifs mobiles. En particulier une méthode appelée UniGlyph a été conçue. Cette méthode se veut indépendante du système utilisé (assistant numérique, smartphone, GPS...) et utilisable aussi bien par des personnes valides que par des personnes handicapées. Le principe d‟UniGlyph consiste à minimiser le nombre de touches utilisées pour la saisie de texte afin d‟avoir un clavier de petite taille avec des touches raisonnablement dimensionnées tout en assurant une saisie facile, rapide et confortable. Pour faciliter la saisie, UniGlyph se base sur une analogie scripturale aux caractères romains en majuscules avec une décomposition des caractères en formes primitives. Ensuite, pour assurer une bonne vitesse de saisie, UniGlyph offre un bon dimensionnement des touches en accord avec la loi de Fitts. Finalement, pour réduire l‟effort moteur de l‟utilisateur, UniGlyph permet de saisir du texte avec un seul appui de touche par caractère comme sur un clavier d‟ordinateur de bureau. UniGlyph permet de saisir du texte avec seulement trois touches associées à des formes de base et permet une saisie de niveau mot grâce à un système de désambigüisation lexicale comme, par exemple, le clavier téléphonique T9. Outre la conception de méthode de saisie UniGlyph, ce mémoire présente deux implémentations de cette méthode sur assistant numérique (PDA). L‟une pour les personnes valides et l‟autre pour les personnes handicapées. Pour ces dernières, nous avons privilégié de réaliser une solution adaptée aux handicaps moteurs lourds vu le manque de solutions destinées à cette catégorie d‟utilisateurs et le grand intérêt de leur rendre accessible les systèmes d‟infocommunication mobiles. Les deux implémentations présentées dans ce mémoire ont été évaluées respectivement par des utilisateurs valides au sein du laboratoire VALORIA et par une personne avec le syndrome d‟enfermement (Locked-In Syndrome) au Centre Mutualiste de Rééducation et Réadaptation Fonctionnelle de Kerpape. Les résultats des évaluations sont très encourageants et ce nouveau mode d‟écriture a suscité un grand intérêt chez les utilisateurs.

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Le bloc opératoire est au coeur des soins délivrés dans l'hôpital. Suite à de nombreux dévelopments techniques et médicaux, il devient équippé de salles opératoires hautement technologiques. Bien que ces changements soient bénéfiques pour le traitement des patients, ils accroissent la complexité du déroulement des opérations. Ils impliquent également la présence de nombreux systèmes électroniques fournissant de l'information riche et variée sur les processus chirurgicaux. Ce travail s'intéresse au dévelopement de méthodes statistiques permettant de modéliser le déroulement des processus chirurgicaux et d'en reconnaitre les étapes, en utilisant des signaux présents dans le bloc opératoire. Ces méthodes combinent des signaux de bas niveau avec de l'information de haut niveau et permettent à la fois de détecter des événements et de déclencher des actions pré-définies. L'une des applications principales est la conception de salles opératoires sensibles au contexte, fournissant des interfaces utilisateurs réactives, permettant une meilleure synchronisation au sein du bloc opératoire et produisant une documentation automatisée. Nous introduisons et formalisons le problème consistant à reconnaitre les phases réalisées au sein d'un processus chirurgical, en utilisant une représentation des chirurgies par une suite temporelle et multi-dimensionnelle de signaux synchronisés. Nous proposons ensuite des méthodes pour la modélisation, la segmentation hors-ligne et la reconnaissance en-ligne des phases chirurgicales. La méthode principale, une variante de modèle de Markov caché étendue par des variables de probabilités de phases, est demontrée sur deux applications médicales. La première concerne les interventions endoscopiques, la cholécystectomie étant prise en exemple. Les phases endoscopiques sont reconnues en utilisant des signaux indiquant l'utilisation des instruments et enregistrés lors de chirurgies réélles. La deuxième application concerne la reconnaissance des activités génériques d'une salle opératoire. La reconnaissance utilise de l'information 4D provenant de chirurgies réalisées dans une maquette de salle opératoire et observée par un système de reconstruction multi-vues. Mots

La modélisation tridimensionnelle à partir d'images est un processus souvent sous-contraint et sensible au bruit. L'usage de contraintes géométriques permet de rendre ce processus plus robuste, même à partir de peu d'images, en prenant en compte les connaissances intuitives de l'utilisateur sur les objets présents dans la scène. Nous proposons dans cette thèse différentes approches pour la satisfaction de contraintes sur la scène et les caméras. En particulier, nous introduisons une approche novatrice pour la satisfaction de contraintes de manière exacte. Contrairement à la plupart des approches existantes, chaque méthode proposée est accompagnée d'algorithmes pour gérer des cas dans lesquels l'information fournie par l'utilisateur n'est pas suffisante pour reconstruire un modèle unique. Les méthodes proposées dans cette thèse sont validées par la reconstruction de modèles tridimensionnels à partir de petits ensembles d'images, voire à partir d'une seule image. Les images utilisées proviennent de sources très variées, telles que l'Internet, des cartes postales ou des dessins architecturaux.

<p>The Web has opened up many possibilities for disabled people to interact with society, but there is unfortunately a lack of parity between the user interface presented to different users.</p><p>This dissertation presents a proof of concept on designing a spatial layout presentation for blind users using a screen reader. This is done in three steps by first conducting a survey to determine current practices of web developers, then implementing an instant spatial feedback and comparison function that present the spatial layout, and ends with an evaluation of the spatial layout presentation by the way of user testing</p><p>The survey yielded a set of guidelines for the realistic development of web technologies for disabled persons based on the participants answered. From the implementation a concept for spatial feedback functions that are portable and expandable is presented. The evaluation shows that the created spatial presentation method passes both objectively and subjectively.</p>

<p>Denna studie beskriver innebörden i begreppen användbarhet och Activity Theory, samt hur den senare kan användas för att stärka utvecklingen av användbara webbplatser. Studien är genomförd ur ett utvecklarperspektiv. Resultatet av studien visar att användbarhet är en egenskap som uppstår i användandet av en artefakt, detta pekar både teori och empiri på. Studien visar också att Activity Theory kan användas på flera sätt för att stärka utvecklingen av användbara webbplatser. Vi anser att de resultat vi kommit fram till i vår studie gäller inte bara för utveckling av webbplatser utan de gäller även utvecklingen av informationssystem och informationsteknologi i en vidare utsträckning.</p>

In the last few years, many schools and universities have incorporated personal digital assistants (PDAs) into their teaching curricula, in an attempt to enhance students' learning experience and reduce instructors' workload. One of the most common uses of PDAs in the classroom is as a test administrator. This study compared the usability effectiveness, efficiency, and satisfaction of a PDA-based quiz application to that of standard paper-and-pencil quizzes in a university course in order to determine whether it was advisable to invest time and money in PDA-based testing. The effects of computer anxiety, age, gender, and ethnicity on usability were also evaluated, to ascertain that these factors do not discriminate against individuals taking PDA-based tests. Five quizzes were administered to students participating in an engineering introductory course. Of these, students took two PDA-based quizzes and three paper-and-pencil quizzes. One PDA-based quiz and one paper-and-pencil quiz were compared in terms of their effectiveness, measured as students' quiz scores and through a mental workload questionnaire; their efficiency, which was the time it took students to complete each quiz; and their satisfaction, evaluated using a subjective user satisfaction questionnaire. Computer anxiety was also measured, using an additional questionnaire. It was hypothesized that the PDA-based quiz would be more effective and efficient than the paper-and-pencil quiz and that students' satisfaction with the PDA-based quiz would be greater. The study showed the PDA-based quiz to be more efficient, that is, students completed it in less time than they needed to complete the paper-and-pencil quiz. No differences in effectiveness and satisfaction were found between the two quiz types. It was also hypothesized that for PDA-based quizzes, as computer anxiety increased, effectiveness and satisfaction would decrease; for paper-and-pencil quizzes there would be no relationship between computer anxiety and effectiveness and no relationship between computer anxiety and satisfaction. Findings showed an increase in quiz score (increase in effectiveness) and an increase in mental workload (decrease in effectiveness) as computer anxiety increased for both quiz types. No relationship was found between computer anxiety and satisfaction for either paper-and-pencil or PDA-based quizzes. The final hypothesis suggested that user satisfaction would be positively correlated with effectiveness (quiz score and mental workload) for both PDA-based and paper-and-pencil quizzes. No relationship was found between quiz score and satisfaction for either quiz type. User satisfaction was positively correlated with mental workload, regardless of quiz type. The usability comparison of paper-and-pencil and PDA-based quizzes found the latter to be equal, if not superior, to the former. The effort students put into taking the quiz was the same, regardless of administration method, and scores were not affected. In addition, different demographic groups performed almost equally well in both quiz types (white students' PDA-based quiz scores were slightly lower than those of the other ethnic groups). Computer anxiety was not affected by the quiz type. For these reasons, as well as other advantages to both students (e.g. real-time scoring) and teachers (e.g. spending less time on grading), PDAs are an attractive test administration option for schools and universities. / Graduation date: 2004