Qualité, Fouille et Gestion des Connaissances Lorem ipsum dolor sit amet, consectetuer adipiscing elit. Sed non risus. Suspendisse lectus tortor, dignissim sit amet, adipiscing nec, ultricies sed, dolor. Cras elementum ultrices diam. Maecenas ligula massa, varius a, semper congue, euismod non, mi. Proin porttitor, orci nec nonummy molestie, enim est eleifend mi, non fermentum diam nisl sit amet erat. Duis semper. Duis arcu massa, scelerisque vitae, consequat in, pretium a, enim. Pellentesque congue. Ut in risus volutpat libero pharetra tempor. Cras vestibulum bibendum augue. Praesent egestas leo in pede. Praesent blandit odio eu enim. Pellentesque sed dui ut augue blandit sodales

La navigation à la première personne en Environnement Virtuel (EV) est essentielle à beaucoup d'applications de Réalité Virtuelle (RV), comme les simulations d'entraînement ou les visites virtuelles de musées ou de projets architecturaux. Les techniques de navigation doivent fournir un moyen efficace et écologique d'explorer les EV. De plus, comme dans toute autre application de RV, l'immersion des utilisateurs est aussi primordiale pour obtenir une bonne simulation. Dans cette thèse, nous avons proposé des nouvelles techniques d'interaction 3D et de retour sensoriel pour améliorer la navigation. Ainsi, nos contributions peuvent être découpées en deux parties : (1) une nouvelle technique d'interaction pour une navigation efficace et écologique en RV et (2) de nouvelles techniques de retour sensoriel conçues pour améliorer l'immersion et la sensation de marche des utilisateurs durant la navigation. Pour chacune des techniques proposées, nous avons conduit des évaluations poussées afin de valider que nos techniques atteignent leurs objectifs. Dans la première partie, nous avons proposé une nouvelle technique de navigation pour la RV, le Shake-Your-Head (SYH). Cette technique suit les mouvements de la tête de l'utilisateur lorsqu'il marche sûr place devant son écran afin de produire une navigation simulant la marche, ainsi que les sauts ou ramper. Nous avons trouvé que notre technique peut être utilisée efficacement sur des trajectoires complexes et est simple d'apprentissage. De plus, cette technique a été très appréciée par les utilisateurs. Dans la seconde partie, nous avons proposé une technique, les King Kong Effects (KKE), pour simuler les informations visuelles et vibrotactiles produites à chaque pas. Nous avons également proposé de nouveaux Mouvements de Caméra (MC) améliorés pour simuler les mouvements de la têtes lors de la marche, de la course et du sprint. De plus, nos MC sont adaptés à l'âge, au genre, au poids et à la condition physique de l'humain virtuel, ainsi qu'à la pente dans l'EV. Les KKE améliorent la sensation de marcher dans l'EV et ont également été très appréciés des utilisateurs. De plus, nous avons montrés que les différents paramètres des MC sont correctement perçus par les utilisateurs.

This work aims at providing some cues in order to address the essential requirements about the design of 3D Collaborative Virtual Environments (CVE). We have identified six essential topics that must be addressed when designing a CVE. For each of them, we present a state of the art about the solutions that can address this topic, then we show our own contributions: how we improve existing solutions and what are our new propositions. 1 - Choosing a model for the distribution of a CVE We need a distribution model to distribute as efficiently as possible the content of a CVE among all the nodes involved in its execution, including the machines of the distant users. Our proposition is to allow CVE designers to mix in a same CVE the three main distribution models usually encountered: centralized on a server, totally replicated on each site, or distributed according to a hybrid distribution model. 2 - Choosing a model for the synchronization of these nodes To maintain consistency between all the nodes involved in the execution of a CVE, we must choose between a strong synchronization or a relaxed one, or an in-between solution. Our proposition is to manage some temporary relaxation of the synchronization due to network breakdowns, with several synchronization groups of users, making them aware of these network breakdowns, and to allow some shared objects to migrate from one site to another. 3 - Adapting the Virtual Environment to various hardware systems VR applications must be adapted to the software and to the hardware input and output devices that are available at run-time, in order to be able to deploy a CVE onto di fferent kinds of hardware and software. Our solution is the PAC-C3D software architectural model which is able to deal with the three main distribution modes encountered in CVE. 4 - Designing interaction and collaboration in the VE Expressing the interactive and collaborative capabilities of the content of a CVE goes one step beyond geometric modeling, by adding interactive and collaborative features to virtual objects. We propose a unified model of dialog between interactive objects and interaction tools, with an extension to Collada in order to describe interactive and collaborative properties of these interactive objects and interaction tools. 5 - Choosing the best metaphors for collaborative interactions Most of the time single-user interaction tools and metaphors are not adapted to off er effi cient collaboration between users of a CVE. We adapt some of these tools and metaphors to collaborative interactions, and we propose new really collaborative metaphors to enhance real multi-user collaborative interactions, with dedicated collaborative feedback. 6 - Embedding the users' physical workspaces within the CVE Taking into account users' physical workspaces makes it possible to adapt a CVE to the hardware input and output devices of the users, and to make them aware of their physical limitations and of those of the other users, for better interaction and collaboration. We propose the Immersive Interactive Virtual Cabin (IIVC) concept to embed such 3D representations in CVE.

Cette thèse porte sur la capitalisation de connaissances en environnement virtuel informe (EVI) pour la formation à la maintenance industrielle. Un EVI est un environnement virtuel dote de modèles à base de connaissances dans lequel il est possible à la fois d'interagir et de permettre des comportements par interprétation de représentations dynamiques ou statiques. Cependant, aucun système ne propose aujourd'hui de capitaliser les gestes en environnement virtuel. À la suite de la création et de l'étude d'une formation À la production de pneumatique par la réalité virtuelle, nous avons engage un travail sur la capitalisation de connaissance in virtuo. Notre approche est de considérer le geste technique, chorégraphique ou de communication comme une connaissance à part entière. Cette connaissance empirique est habituellement associée au mouvement du corps, d'ou la notion de cognition incarnée. Nous proposons un modèle d'annotation gestuelle permettant une capitalisation du geste, sous la forme d'une extension des annotations 3D. Un prototype base sur ce modèle a été développé (Ptolémée), et permet la capitalisation et le partage de connaissances pour la maintenance industrielle. Les perspectives principales de nos travaux sont l'interaction naturelle, le paramétrage des annotations pour leur ré-exploitation et enfin l'assistance dynamique a l'apprentissage en EVI.

Après une introduction visant à mieux définir le domaine émergent du grand public qu'est la réalité augmentée, nous décrivons nos contributions en réalité augmentée pour une meilleure perception, cognition et interaction avec notre environnement. La perception est vue sous l'angle de la perception active, celle du mouvement et de l'anticipation. La pédagogie active, mais aussi la pédagogie inductive et déductive, sont utilisées pour améliorer nos facultés de raisonnement. Une meilleure interaction avec notre environnement est d'une part envisagée sous l'angle des systèmes supervisés à travers internet qui favorisent le travail collaboratif, et d'autre part grâce à la réalité augmentée mobile en faisant appel à des guides virtuels humains.

Les nanosciences s'intéressent de plus en plus aux forts potentiels des objets surfaciques. Isolé récemment, le graphène en constitue un très bon exemple. Fort d'une résistance mécanique supérieure à celle de l'acier et d'une conductivité très élevée, il apparaît comme un candidat prometteur pour de nombreuses applications. Cependant, l'utilisation et l'exploitation de ce type d'objet requièrent une étude approfondie pour comprendre leurs comportements physiques. Par définition les objets surfaciques ont une géométrie assimilable à une structure plane comme un film ou une membrane. Ils possèdent deux dimensions de taille micrométrique nettement supérieures à la troisième de taille nanométrique. Les objets surfaciques maximisent donc leurs surfaces de contact. Comme le micromonde est largement dominé par les forces surfaciques, ces échantillons maximisent les forces d'adhésion avec un substrat. Leurs études passent donc par la capacité à transférer, à observer et à caractériser cette classe d'échantillons. Cette thèse s'articule autour de ces 3 points clefs : la mise au point d'une méthode robotisée de transfert de films fins sous microscopie optique; la conception d'une plateforme multi-outils de caractérisation sous microscopie électronique et également d'outils pour améliorer l'observation sous cette microscopie; la caractérisation en raideur de membrane comme illustration des développements proposés. Cette thèse montre les difficultés inhérentes aux objets surfaciques mais aussi leurs forts potentiels. Par extension, elle démontre l'importance de posséder des outils adaptés à cette classe d'échantillons. En fin, elle montre la faisabilité des approches robotiques retenues et ouvre de nombreuses perspectives à partir des outils développés pour les différentes phases d'études de ces membranes.

Cette thèse s'inscrit dans le cadre de la manipulation submicronique (de 100nm à 10µm). Les spécificités de cette échelle (absence de vision temps réel etde mesure d'efforts) ont conduit l'ISIR à envisager ces thématiques autour de deux plateformes. La première, NanoMAD, dédiée aux objets de 500nm et plus sous microscope optique. Elle est dotée d'un préhenseur monodigital et d'une mesure des efforts normal et latéral, via un système laser/photodiode. La seconde, issue du projet européen NanoRAC est dédiée à la manipulation/caractérisation de nanotubes de carbone sous SEM. Elle est dotée d'une micropince sans capteur d'effort. Pour y remédier, elle est couplée à un environnement virtuel et à une interface haptique afin d'appliquer des déplacements et de ressentir des efforts recréés à partir de différents modèles. Ces plateformes permettent d'étudier différentes méthodes de calibration, de manipulation/caractérisation dynamiques, de comparer le ressenti d'efforts réels ou simulés.

À l'aube du XXIe siècle, la littérature merveilleuse connaît un regain de popularité, particulièrement avec la venue de phénomènes éditoriaux tels que la série Harry Potter. Les sept romans de Joanne Kathleen Rowling, publiés entre 1997 et 2007, sont l'objet d'une popularité toujours croissante à chaque nouvelle publication. L'intérêt pour la littérature merveilleuse n'est cependant pas nouveau, particulièrement en Grande-Bretagne; en effet, ce point du globe a été le berceau d'une vague d'engouement pour la littérature merveilleuse tout aussi forte environ 150 ans plus tôt, avec la publication du roman Alice’s Adventures in Wonderland. La liste des auteurs qui ont été inspirés par Carroll, ou du moins qui ont contribué à faire gonfler la vague, est passablement longue. Dans ces sociétés où l'enfant possède une importance capitale, que ce soit la société victorienne ou la nôtre, il n'est pas si étonnant que les ouvrages qui le concernent captent autant l'intérêt du public. Cependant, ce ne sont pas tous les romans qui parlent des enfants qui connaissent le même succès; comment expliquer que le choix des lecteurs s'arrête sur telle œuvre plutôt que sur telle autre? Nous postulons que la popularité de certains ouvrages réside principalement dans le processus de lecture qui prévaut dans chacun d'eux. L'acte de lecture est une activité complexe; certains textes demandent à être lus un peu de la façon dont on participe à un jeu, soit en étant confronté à des indéterminations et en résolvant des énigmes, mais surtout en se laissant prendre au jeu du « let's pretend ». Dans les œuvres qui retiennent notre attention pour cette étude, soit les deux romans de Carroll mettant en scène le personnage d'Alice ainsi que les sept romans de la série Harry Potter, de nombreux effets de lecture nous permettent de démontrer ce postulat. Dans le premier chapitre, nous procédons à un court compte-rendu des connaissances concernant les genres littéraires auxquels se rattachent les œuvres de notre corpus, c'est-à-dire le merveilleux et la fantasy, ainsi que les éléments caractéristiques de ceux-ci. Nous présentons ensuite différents outils provenant des théories de la lecture qui nous permettront de mieux saisir les mécanismes du texte contribuant à provoquer un fort phénomène d'adhésion chez le lectorat, tels que la théorie des mondes possibles (Eco) ou celle des univers fictionnels (Pavel), les concepts d'indétermination (Iser) et de préconstruit (Thérien), les régies de lecture (Gervais) ainsi que des théories présentant la lecture comme un jeu (Calinescu et Picard). Dans le deuxième chapitre, nous montrons comment les œuvres de notre corpus, en s'inscrivant dans le genre merveilleux et en parlant de l'enfant, suggèrent un cadre de lecture ludique. Les nombreuses allusions au jeu qui les parsèment, que ce soit le jeu d'échec, de Quidditch, ou encore celui du « faire-semblant », ainsi que les stratégies textuelles qui s'y trouvent conduisent le lecteur à procéder à une construction mentale des univers qui lui sont présentés de la même façon qu'il résoudrait des énigmes. Les blancs laissés dans le texte contribuent à stimuler son imagination et les effets de surprise, largement présents dans ces textes, augmentent le plaisir ressenti lors de la lecture. Toujours dans le deuxième chapitre, nous démontrons que les auteurs utilisent des procédés semblables en ce qui concerne l'organisation spatiale de leurs univers; ils utilisent des frontières instables et perméables qui font hésiter le lecteur quant aux propriétés du monde dans lequel il pénètre et qui le désorientent. Enfin, dans le troisième chapitre, nous voyons comment l'identité des personnages se construit autour d'un noyau fixe, constitué par le nom du personnage, ainsi que d'une partie mobile et morcelée, soumise aux transformations. La quête identitaire qui fait l'objet des œuvres de notre corpus contribue à renforcer l'identification au personnage, puisque ces œuvres s'organisent autour d'une construction en miroir, qui fait en sorte que le monde de la fiction reflète le monde réel connu du lecteur. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : merveilleux, fantasy, lecture, mondes possibles, univers fictionnels, indéterminations, préconstruits, jeu, enfance, identité, miroir, Lewis Carroll, J.K. Rowling, Alice’s Adventures in Wonderland, Through the Looking-Glass, Harry Potter.

Depuis les travaux fondateurs de R. Bolt « Mets ça là » combinant la voix et le geste, les modalités<br />d'interaction se sont multipliées, diversifiées et améliorées. Les récents paradigmes d'interaction<br />comme les interfaces tangibles incarnées ou la réalité augmentée, couplés aux progrès des systèmes<br />de localisation, à la miniaturisation des dispositifs, à la qualité des réseaux sans fils, à l'amélioration de<br />la reconnaissance de la parole ou de gestes ouvrent un vaste champ de possibilités d'interaction pour<br />les systèmes multimodaux. Dans ce contexte, et bien que de nombreux systèmes multimodaux soient<br />disponibles, leur développement et leur maintien restent encore des tâches difficiles, notamment<br />par manque de réutilisabilité de l'existant. Ce travail de thèse aborde ce problème de conception et<br />de développement pour la multimodalité en entrée (de l'utilisateur vers le système informatique).<br />Nous décrivons un modèle conceptuel de la multimodalité qui organise dans un canevas unificateur<br />les modalités et leurs formes de combinaison. Basé sur ce modèle, nous définissons une approche<br />générique à composants logiciels, notée ICARE, facilitant et accélérant la conception, le développement<br />et le maintien des interfaces multimodales. Nous démontrons l'apport de cette approche par l'outil<br />ICARE qui est une opérationnalisation de notre approche à composants. Un éditeur graphique est fourni,<br />simplifiant la phase d'assemblage des composants et générant automatiquement le code correspondant<br />à l'interaction multimodale. Cinq systèmes multimodaux aux caractéristiques distinctes (systèmes de<br />réalité augmentée, de virtualité augmentée et mobiles) ont été développés avec l'outil ICARE.

Lorsque nous cherchons un ami dans une foule ou attendons un proche sur le quai d’une gare, l’identification de cette personne nous est souvent possible grâce à la reconnaissance de sa démarche. Plusieurs chercheurs se sont intéressés à la façon de se mouvoir de l’être humain en étudiant le mouvement biologique. Le mouvement biologique est la représentation, par un ensemble structuré de points lumineux animés, des gestes d’un individu en mouvement dans une situation particulière (marche, golf, tennis, etc.). Une des caractéristiques du patron de mouvement biologique peu étudiée et néanmoins essentielle est sa taille. La plupart des études concernées utilisent des patrons de petite taille correspondant à une personne située à 16 mètres de l’observateur. Or les distances d’interaction sociale, chez l’humain, sont généralement inférieures à 16 mètres. D’autre part, les résultats des études portant sur la perception des patrons de mouvement biologique et le vieillissement demeurent contradictoires. Nous avons donc, dans un premier temps, évalué, dans une voûte d’immersion en réalité virtuelle, l’importance de la distance entre l’observateur et le patron de mouvement biologique, chez des adultes jeunes et des personnes âgées. Cette étude a démontré que l’évaluation de la direction de mouvement d’un patron devient difficile pour les personnes âgées lorsque le patron est situé à moins de 4 mètres, alors que les résultats des jeunes sont comparables pour toutes distances, à partir d’un mètre et au-delà. Cela indique que les gens âgés peinent à intégrer l’information occupant une portion étendue de leur champ visuel, ce qui peut s’avérer problématique dans des espaces où les distances d’interaction sont inférieures à 4 mètres. Nombre de recherches indiquent aussi clairement que les gens âgés s’adaptent difficilement à des situations complexes. Nous avons donc cherché, dans un second temps, à minimiser ces altérations liées à l’âge de l’intégration des processus complexes, en utilisant une tâche adaptée à l’entraînement et à l’évaluation de l’intégration de ces processus : la poursuite multiple d’objets dans l’espace ou 3D-MOT (3 Dimensions Multiple Object Tracking). Le 3D-MOT consiste à suivre simultanément plusieurs objets d’intérêt en mouvement parmi des distracteurs également en mouvement. Nous avons évalué les habiletés de participants jeunes et âgés à une telle tâche dans un environnement virtuel en 3D en déterminant la vitesse maximale de déplacement des objets à laquelle la tâche pouvait être exécutée. Les résultats des participants âgés étaient initialement inférieurs à ceux des jeunes. Cependant, après plusieurs semaines d’entraînement, les personnes âgées ont obtenu des résultats comparables à ceux des sujets jeunes non entraînés. Nous avons enfin évalué, pour ces mêmes participants, l’impact de cet entraînement sur la perception de patrons de mouvement biologique présentés à 4 et 16 mètres dans l’espace virtuel : les habiletés des personnes âgées entraînées obtenues à 4 mètres ont augmenté de façon significative pour atteindre le niveau de celles obtenues à 16 mètres. Ces résultats suggèrent que l’entraînement à certaines tâches peut réduire les déclins cognitivo-perceptifs liés à l’âge et possiblement aider les personnes âgées dans leurs déplacements quotidiens. / When searching for a friend in a crowd or waiting for a loved one at the train station, we often rely heavily on their gait to identify them. The movements of the human body have generated much research interest, and biological motion has been used to study these displacements. Biological motion is described by points at each joint and provides a representation of an individual during a particular action (walking, playing golf, tennis, etc.). Size is one of the defining characteristics of biological motion patterns, and yet, has been overlooked. Most work has used small patterns, corresponding to a person moving at a distance of 16 m from the observer, but much of our social interactions occur at distances closer than this. Furthermore, our representations of the environment can change as we age, but studies assessing the effects of age on the perception of biological motion have yielded inconsistent results. Therefore, using a fully immersive virtual-reality environment, our first goal was to evaluate the impact of distance between observer and pattern, on biological motion perception in both young and older adults. Results indicate that identifying walking direction becomes difficult at distances closer than 4 m for older observers, whereas performance is maintained in younger participants at all distances further away than 1m. This suggests that older participants exhibit difficulty when information must be integrated across a large expanse of their visual field, which could impede them in any situation where interactions occur within a distance of 4m. Much work has suggested further, that older participants adapt to complex environments with greater difficulty. The second goal was to minimize this age-related change to the integration of complex scenes, by using a task devised to both train and assess such integration processes: Multiple Object Tracking in 3-dimentional space, or 3D-MOT. 3D-MOT consists of tracking several moving objects of interest, among similarly moving distractors. In a 3-D virtual-reality environment, we measured the maximum speed at which the objects could travel, for younger and older observers to complete the task with no errors. Initial results indicated that older observers’ performance was worse than that of younger observers. However, after several weeks of training, older observers’ performance improved and became similar to that of untrained younger observers. Finally, our third goal was to evaluate, for these 3D-MOT-trained older observers, the effect of training on biological motion perception at distances of 16 and 4m in virtual space. Findings indicate that performance at 4 m, for older observers who received 3D-MOT training, improved significantly to reach 16 m levels. This suggests that training of this type can reduce age-related perceptuo-cognitive deficits and can possibly aid the elderly in their daily travels.