La dynamique du geste reste peu exploitée dans le domaine de l’interaction hommemachinealors qu’elle permet de définir des critères simples d’analyse de l’intention desutilisateurs. Sa principale utilisation porte sur les fonctions de transfert des périphériquesisotoniques. Ces fonctions permettent d’établir une relation entre le geste de l’utilisateureffectué dans l’espace moteur avec le périphérique de pointage (i.e. souris) et le mouvementdu pointeur dans l’espace visuel. Les fonctions de transfert utilisées par les systèmesd’exploitation modernes restent cependant fortement méconnues même si des études ontmontré qu’elles ont un impact sur les performances des utilisateurs. Pour caractériser cesfonctions, nous avons développé un périphérique électronique qui simule une souris réelleet qui permet d’obtenir les fonctions de transfert de tout système. Nous avons ainsi puobtenir les fonctions des systèmes Windows, Linux et Mac et nous avons observé des différencesnotables entre ces fonctions. Nous avons ensuite cherché à optimiser ces fonctionsen réduisant au maximum le nombre de leurs degrés de liberté. En faisant varier de manièreexhaustive ces paramètres, nous avons ainsi pu observé des différences significativesqui montrent qu’il existe une famille de fonctions pour lesquelles les performances sontoptimales. Enfin, nous nous sommes intéressés à l’utilisation de la dynamique du gestedans un autre contexte, celui de la génération d’événements discrets, pertinent dans lecadre des interfaces sans contact de type Kinect. Nous avons ainsi montré qu’il est possiblede distinguer la sélection du déplacement dans une tâche d’interaction 3D. La techniquedéveloppée est ensuite améliorée dans le cas des cibles de petites tailles et son applicationdans un contexte d’interaction 2D est évaluée. / The dynamic of the gesture is not used a lot in the domain of human-computer interaction,while it can help to define some simple heuristics to analyze the intents of users.Its first use is related to transfer functions for isotonic devices. Those functions establisha relationship between the gesture of the user, executed in motor space with the pointingdevice (i.e. a mouse), and the movement of the pointer in the visual space. The transferfunctions used by modern operating systems are still not well known, even if somestudies have shown they have an impact on user’s performance. To characterize thosefunctions, we have developed an electronic device which simulates a real mouse, and thatcan retrieve the transfer functions of any system. We have then exposed the functions ofthe Windows, Linux and Mac systems, and we observed some visible differences betweenthose functions. We have then tried to optimize those functions by reducing their numberof degrees of freedom. By varying those parameters in an exhaustive way, we have thenobserved some significant differences that show there is a family of functions for whichperformances are optimal. Finally, we were interested in the use of the dynamic of thegesture in another context : the generation of discrete events, useful when dealing withcontact-less interfaces, like the Kinect. We have shown that it is possible to distinguishbetween picking and drag’n’drop in a 3D interaction task. The technique is then improvedin the case of small size targets, and its application in a 2D interaction context isevaluated.

Thèse de doctorat : Mécanique et Energétique : Nancy 1 : 2008. / Titre provenant de l'écran-titre.

L'avènement des communications en champ proche pour les transactions entre objets portables téléalimentés de type RFID pose un problème de sécurité. En effet, ces communications supportent non seulement la fonction de transfert d'information, mais aussi celle de transfert de puissance d'alimentation et d'horloge vers l'objet nomade. La sécurité des communications repose sur l'authentification des parties, l'intégrité des données et leur confidentialité. En général ces objets téléalimentés sont dits à ressources rares : c'est-à-dire que leur puissance de calcul et leurs possibilités pour se protéger sont limitées Ces caractéristiques font peser des menaces importantes sur la sécurité du lien sans contact et sur la protection des données personnelles parmi lesquelles quatre sont essentielles : 1) L'espionnage de la communication. 2) L'attaque en relais : L'intégrité de la communication peut être mise en danger par l'utilisation d'un système pouvant relayer à grande distance les commandes d'un lecteur RFID à une carte RFID. Les messages peuvent alors être écoutés, voire modifiés. La détection de la présence de tels dispositifs devient primordiale. 3) L'activation à distance d'une carte RFID. 4) Le déni de service. L'objectif de cette thèse sera de trouver des contre-mesures impliquant la couche physique et évitant la modification des normes actuelles à la fois dans les dispositifs de type étiquettes électroniques RFID et dans les téléphones portables de type NFC. / The arrival of the near field communications for transactions between portable remotely powered devices using RFID technology presents a problem. In fact, these communications provide not only an informative function but also a power and clock transfer function to the contactless device. Communication security is based on authentication protocols, security data integrity and confidentiality. Most of these remotely powered devices have low resources and then low defense against attackers. These features create a threat for contactless communications security and privacy data protection. Four types of attack exist: 1) Eavesdropping 2) Relay attack : Communication integrity can be in danger with the use of systems that can relay RFID reader commands to a RFID card. Transactions can be spied or even worse can be modified in case of a man-in-the-middle attack. 3) Skimming : Activation and reading of a contactless card from a distance. 4) The denial of service. The objective of this thesis is to find countermeasures using the physical layer in RFID contactless devices and in NFC mobile phones while avoiding the modification of actual standards.

Une séance de téléréadaptation consiste à mettre en interaction une personne sous traitement dans son lieu de résidence avec un professionnel dans une clinique, via Internet, dans le but de mener à distance une consultation ou un traitement. Un exemple typique de séances de téléréadaptation implique la tenue d'exercices sur vélo stationnaire, accompagnés entre autres de la mesure de signes vitaux. Actuellement, le système utilisé par l'équipe de recherche en téléréadaptation de l'Université de Sherbrooke mesure seulement le rythme cardiaque ainsi que la saturation d'oxygène du patient. Pour que les cliniciens puissent avoir plus d'informations sur l'activité de la personne et donc pouvoir mieux adapter leurs consignes lors des séances, il faut que des informations supplémentaires soient ajoutées, telles que le rythme respiratoire, l'échelle de Borg, la vitesse et le niveau de résistance sélectionné lors de séances sur un vélo stationnaire. Ce projet de maîtrise porte sur une de ces mesures, soit celle du rythme respiratoire sans contact. La détection sans contact est moins gênante pour le patient, non biaisée et ne demande pas le port d'un capteur supplémentaire. L'objectif principal du projet est de développer une technique de mesure du rythme respiratoire sans contact utilisant une caméra thermique pan-tilt montée sur un trépied et placée devant le vélo stationnaire. Le système doit être capable de suivre la région bouche-nez d'une personne en temps réel lorsqu'elle est en mouvement grâce à un algorithme de suivi traitant une séquence d'images. La première étape a consisté à passer en revue les techniques envisageables pour mesurer le rythme respiratoire. Ensuite, il a été nécessaire de sélectionner une technique de mesure sans contact, de l'implémenter, de la rendre robuste aux mouvements, et de la tester en conditions réelles. Enfin, les performances du système développé ont été évaluées en comparant ce dernier avec une mesure provenant d'une ceinture respiratoire. Les résultats démontrent que le système fonctionne en temps réel lorsque le patient déplace ou effectue des rotations de sa tête sur le vélo stationnaire. Des recommandations sont faites pour minimiser les limitations du système, par exemple en cas de présence de personnes dans l'arrière-plan ou lorsque le patient parle. Le système réalisé est maintenant prêt pour être déployé lors de sessions de téléréadaptation à domicile afin de vérifier l'acceptabilité et la facilité d'utilisation du système.

L’objectif de ce travail consiste à accroître la connaissance sur le thermoformage du verre. Ce procédé, largement mis en œuvre par le CERFAV, est basé sur la déformation du verre au sein d’un four électrique radiant sous l’effet de la température. Deux axes de travail ont été identifiés : le développement d’un outil de simulation numérique, et la conception d’un banc expérimental original. D’un point de vue mécanique, le modèle viscoélastique rhéologique choisi permet de décrire le comportement du verre successivement élastique linéaire, viscoélastique puis visqueux, de l’ambiance jusqu’à 800°C. D’un point de vue thermique, le couplage de la conduction avec le rayonnement, validé pour des cas tests issus de la littérature, a été appliqué dans des conditions similaires au thermoformage sans déformation. Pour ce faire, le code radiatif RAD2D développé au LEMTA a été généralisé au verre et implémenté dans le logiciel MSC MARC©. La phase expérimentale a été marquée par la conception et le développement d’un banc d’essais original autour d’un four de thermoformage. Les mesures sans contact de déplacement vertical et de température de la face supérieure du verre ont ainsi été comparées qualitativement aux résultats numériques. Par ailleurs, le four a fait l’objet d’un protocole de qualification (température et flux) qui permettra d’affiner la modélisation. En parallèle, une campagne de détermination des propriétés thermomécaniques du verre a été initiée en vue de paramétrer plus fidèlement le modèle numérique. En conclusion cette première étude a permis la mise en place d’outils performants de calcul et de mesure, les premiers résultats probants devront être complétés par une seconde étude. / This study aims at increasing knowledge on glass forming. This process, studied and developed by the CERFAV, is based on the deformation of glass by increasing temperature within an electric radiant furnace. Two investigation tools were developed in parallel: a computational program dedicated to the numerical simulation, and an original experimental set up. The rheological viscoelastic model implemented into the MSCMARC© software for mechanics was chosen to describe the behavior of glass at temperature ranging from ambient to 800°C in turn elastic, viscoelastic and viscous. The coupled code (conduction with radiation), validated for test cases found in the literature, were applied to benchmarks similar to glass forming with no deformation. The radiative home-made RAD2D code based on the Finite Volume Method was adapted to glass and implemented into MSCMARC©. The experimental part of the study consisted in designing and developing an original set up based on a thermoforming furnace. The no-contact-measurements of vertical displacement and temperature on the upper face of the glass were qualitatively compared to our innovative numerical results. In addition, the furnace was characterized in terms of temperature and fluxes and a determination campaign of the thermomechanical properties of the glass was initiated in order to provide data for the refinement of the model. To conclude, efficient tools for calculation and measurement were developed in the present study. The first results are convincing and will be supplemented by further investigations.

Le sujet des travaux de recherche présenté dans cette thèse de doctorat concerne la conception et le développement d’une approche basée sur le traitement du signal et des images permettant de mesurer des signaux physiologiques d’une personne située à distance du capteur. Les différents procédés proposés dans ce travail cherchent à répondre à des besoins particuliers du domaine de l’e-santé, de la télémédecine et de l’informatique affective. Les mesures sans contact de paramètres physiologiques sont utilisables dans de nombreux champs d’application, allant des services d’urgence jusqu’aux sciences du sport, où le rythme cardiaque est surveillé pendant un effort physique intense. L’approche développée est basée sur le calcul des signaux photopléthysmographiques (PPG) obtenus sur des visages humains et enregistrés par une webcam. Ces derniers sont ensuite analysés par une transformée en ondelettes continue afin d’en extraire le rythme cardiaque et la fréquence respiratoire ainsi que la variabilité cardiaque. Des opérations de traitement du signal et des images ont été développées pour améliorer la robustesse du système en le rendant moins sensible aux mouvements et aux fluctuations de l’éclairage. La fréquence respiratoire est estimée à partir de la variabilité cardiaque par le phénomène d’arythmie sinusale respiratoire, la variation naturelle de la fréquence cardiaque entrainée par la respiration. Les phénomènes de vasoconstriction et vasodilatation qui modifient les amplitudes du signal PPG sont aussi détectées par la méthode que nous proposons dans ces travaux de thèse. Les performances du système ont été évaluées à partir d’un ensemble de capteurs standards en contact sur 12 individus en bonne santé qui ont participé aux expériences. Les résultats montrent que les mesures dérivées de la webcam et des capteurs en contact sont en étroite concordance. Le second volet de ces travaux de recherche concerne la reconnaissance du stress basée sur les données physiologiques quantifiées précédemment. La webcam est ici utilisée pour mesurer et estimer l’état de tension mentale d’une personne. Les amplitudes du signal PPG et la variabilité de la fréquence cardiaque reflètent l’état du système nerveux autonome et ont été utilisées pour calculer une courbe de stress. L’activité électrodermale a concurremment été mesurée par un capteur en contact pour évaluer la méthode que nous proposons. Une application a spécifiquement été développée en laboratoire pour successivement induire du stress et relaxer les participants. Les résultats indiquent que les mesures calculées à partir des données de la webcam sont en étroite corrélation avec l’activité électrodermale. La méthode présentée dans ces travaux permet de mesurer un ensemble de données physiologiques et estimer l’état de stress d’une personne à l’aide d’une webcam, fournissant ainsi une bonne alternative aux dispositifs conventionnels en contact / Photoplethysmographic (PPG) signals obtained from a webcam are analyzed through a continuous wavelet transform to assess the instantaneous pulse rate. The measurements are performed on human faces. Robust image and signal processing are introduced to collect only pixels that contain photoplethysmographic information and to remove major artifacts and trends on raw webcam PPG signals. The interbeat intervals are computed using a standard peak detection to form the instantaneous pulse rate. In addition, the respiration is recovered using the pulse rate series by respiratory sinus arrhythmia, the natural variation in pulse rate driven by the respiration. The amplitudes of the photoplethysmographic signal, which reflect relative changes in the vascular bed due to peripheral vasoconstriction or vasodilatation, are also measured. The presented algorithms are implemented on a mid-range computer and the overall method works in real-time. The performance of the proposed pulse and breathing rates assessment method was evaluated using approved contact probes on a set of 12 healthy subjects. Results show high degrees of correlation between physiological measurements even in the presence of motion. This work provides a motion-tolerant method that remotely measures the instantaneous pulse and breathing rates. Monitoring physiological signals via non-contact means presents a greater challenge in personal health care, telemedicine and affective computing. The second part of this thesis consists in assessing mental workload changes using the parameters assessed previously, i.e. the photoplethysmographic amplitude fluctuation and the pulse rate variability. These particular signals provide an estimation of the autonomic nervous system state. In order to validate the proposed method we have recorded, concurrently to the webcam curves, electrodermal activity during an interactive game that was developed to successively stress and relax the subject. We have specifically employed a computerized and interactive version of the STROOP color word test. The results exhibit a strong correlation between the webcam and contact skin conductance level traces and offer further support for the applicability of mental stress detection by remote and low-cost means, providing an alternative to conventional contact techniques

Avec l’émergence de la technologie en champ proche (NFC), le terminal mobile est devenu un véritable instrument de paiement sans contact. Ce type de système constitue une nouvelle opportunité pour relancer les systèmes de paiement électronique (SPE) destinés aux micropaiements. L’objectif de cette recherche est de développer un modèle et des instruments de mesure permettant d’appréhender et de cerner les facteurs influençant l’acceptation de ces systèmes. En se basant sur les paradigmes de l’acceptation des technologies et les travaux de recherche autour des SPE, nous avons développé un modèle conceptuel qui intègre à la fois la TUAUT et l’ATT. Notre modèle permet à la fois de tenir compte des stratégies d’adoption des individus et de leur intention d’adoption. En effet, l’utilité perçue, la facilité d’utilisation perçue et les conditions facilitatrices ne sont plus suffisantes pour qu’une technologie soit adoptée. Il faut désormais que les caractéristiques de cette technologie conviennent et répondent aux caractéristiques et aux exigences de la tâche qu’elle va supporter. Nos résultats ont été mesurés et validés à l’aide d’une analyse par équations structurelles des données collectées auprès d’un échantillon de 629 individus / With the emergence of near-field technology (NFC), mobile terminal have become a true instrument of contactless payment. This type of system is a new opportunity to boost the electronic payment systems (EPS) for the micropayment. The objective of this research is to develop a model and measurement tools to handle and to identify factors influencing the acceptance of these systems. Based on the paradigms of the acceptance of technology and research around the SPE, we have developed a conceptual model which integrates the UTAUT and TTF. This model allows both to consider the adoption strategies of individuals and their intention to adopt. Indeed, perceived usefulness, perceived ease of use and facilitating conditions are no longer sufficient for a technology to be adopted. The capabilities of this technology have to match the tasks that the user will perform. Our result have been measured and validated thanks to structural equations analysis of data collected from a sample of 629 individuals

Certains matériaux isolants allient performances thermiques et tenue mécanique. Ces deux propriétés sont antinomiques et un compromis est obtenu en modifiant, sur ligne de production, la structure du matériau par un procédé de crêpage. Le but de cette étude est la compréhension des relations entre les paramètres de crêpage et les propriétés mécaniques du produit fini. Plusieurs approches ont été étudiées :<br />- Une analyse du procédé de crêpage à partir de vidéos numériques permettant de déterminer localement les champs de taux de déformations au sein de la crêpeuse et de quantifier la cinématique d'une crêpeuse.<br />- Une analyse du produit fini : à partir de photos de produit texturé, un outil de détermination de l'anisotropie locale a été mis en place. Cette anisotropie est liée aux performances mécaniques du produit. Cette interaction a été mise en évidence expérimentalement et une modélisation du comportement mécanique élastique anisotrope du matériau étudié a été proposée.

Les techniques de diagnostic actuellement utilisées en endoscopie digestive ne permettentpas une observation complète et précise de l’intestin grêle. Les capsules endoscopiquestentent de répondre à cette problématique, mais le médecin n’a aucune maîtrise de leurdéplacement une fois qu’elles sont avalées par les patients. Dans ce contexte, les travauxdéveloppés dans cette thèse portent sur l’utilisation des champs magnétiques afin demanipuler un objet (comme une capsule) sans contact sur un large espace de travail. Pourcela, nous étudions les systèmes de manipulation magnétique à électroaimants mobiles.Nous étudions dans un premier temps la manière de modéliser le champ magnétiquecréé par un électroaimant. Nous développons un modèle hybride (analytique recalé surdes mesures) prenant en compte le noyau ferromagnétique des électroaimants. Dans unsecond temps, nous nous intéressons à un système générique de manipulation magnétique,composé de n électroaimants pouvant se déplacer dans tout l’espace. Nous développons unmodèle de ce système, en intégrant les mobilités de chacun des électroaimants. Ce modèleest ensuite linéarisé, ce qui nous permet d’introduire une commande linéarisante. Cettecommande permet une gestion indépendante du déplacement de chacun des électroaimants,ainsi que du courant qui les traverse. Enfin, les développement théoriques sont testés ensimulation et sur un dispositif expérimental. / Diagnostic techniques currently used in gastrointestinal endoscopy do not allow a completeand accurate observation of the small bowel. Endoscopic capsules were designed to solvethis problem, but the doctor cannot control their movement once they are swallowed bypatients. In that context, the work developed in this thesis focuses on the use of magneticfields to manipulate an object (such as a capsule) without contact, on a large workspace.For this, we study magnetic systems with mobile electromagnets. We study first how tomodel the magnetic field created by an electromagnet. We develop an analytical modeltaking into account the ferromagnetic core of electromagnets. Then, we study a genericsystem composed of n electromagnets which can move throughout space. We develop amodel of the system, integrating the mobility of each of the electromagnets. This modelis then linearized, allowing us to introduce a linearizing control. This command allowsindependent management of the movement of each of the electromagnets, and the currentflowing in it. Finally, the model and the command are tested in simulation and on anexperimental device.Keywords: Magnetism,

La nouvelle technique 'Dual-Step' d'Imagerie Multispectrale qui a été développée a comme objectif de contribuer au diagnostic clinique des lésions superficielles, en procurant des cartes grand champ quantitatives des propriétés optiques endogènes telles que l'absorption et la diffusion. L'approche repose sur la combinaison d'une technique sans-contact de Spectroscopie de Réflectance Diffuse spatialement résolue (DRSsr) pour estimer la diffusion utilisée ensuite par une autre technique d'Imagerie Multispectrale (MSI) pour estimer l'absorption. Les bancs d'essai de chaque technique ont \'et\'e construits et caractérisés dans le cadre de ce travail. La quantification optimale des propriétés optiques s'appuie sur un nouvel algorithme de calibration ('ACA-Pro' ) qui atteint des erreurs d'estimation minimales et inférieures à 3.3% pour la diffusion et 5.3% pour l'absorption. La technique 'Dual-Step' a été validée sur des fantômes d'intralipide mais aussi sur des échantillons ex-vivo de peau humaine et des modèles in-vivo d'inflammation de peau de rats. Les résultats montrent la faisabilité de la technique 'Dual-Step' et son potentiel en diagnostic clinique grâce à son approche quantitative, grand champ et non-invasive. / The Novel 'Dual-Step' Multispectral Imaging Technique that has been developed intends to contribute to the clinical diagnosis of superficial lesions by providing non-invasively quantitative spatial wide field maps of absorption and scattering endogenous optical properties. The approach relies on the combination of a Non-Contact Spatially-resolved Diffuse Reflectance Spectroscopy (DRSsr) technique with a Multispectral Imaging (MSI) technique. Absolute quantification is based on the scattering estimation with Non-Contact DRSsr which is subsequently used by MSI to estimate wide field absorption. The instrumental setups of each technique are built and thoroughly characterized in this work. The optimal quantification of optical properties relies on a newly established calibration algorithm 'ACA-Pro' that achieves minimal estimation errors inferior to 3.3% for scattering and 5.3% for absorption. The developed 'Dual-Step' technique has been validated not only with an extensive intralipid phantom study but also with ex-vivo biological human skin samples and in-vivo inflammation skin models on rats. The results show the potential of the 'Dual-Step' technique as a valid quantitative, wide-field, and non-invasive clinical diagnosis approach.