Les villes ont eu recours à destechnologies dans plusieurs domaines pouraméliorer la prestation de services publics,répondre aux demandes des citoyens etmesurer la consommation de ressourcesnaturelles. Connues sous le nom de VillesIntelligentes, ces initiatives visent àaméliorer la qualité́ de vie des citoyens etont déjà̀ eu un impact positif sur la manièredont les citoyens interagissent avec lesespaces urbains, les services et les uns avecles autres. D'autre part, les espaces urbainspeuvent être considérés comme une menacepour l'indépendance et l'autonomie despersonnes en situation d'handicap. Nousavons utilisé une approche multiinstrumentspour collecter des donnéesauprès de différentes parties prenantes –personnes en situation de handicap,professionnels travaillant avec despersonnes en situation de handicap, expertsliés à l'accessibilité́ et décideurs politiques,– afin de comprendre les obstaclesrencontrés par les personnes en situation dehandicap. Nous avons d’abord élaboré unedéfinition du terme Ville IntelligenteInclusive, ainsi que nous avons proposé desoutils pour soutenir les praticiens etchercheurs engagés dans le développementde technologies d'assistance numériques :une méthodologie d'implémentation etfonctionnement, un modèle conceptuel etune architecture de système sont proposésdans cette thèse. / Cities have used technologies in anumber of areas to improve the delivery ofpublic services, meet the demands ofcitizens, and measure the consumption ofnatural resources. Known as Smart Cities,these initiatives aim to improve the qualityof life of citizens and have already had apositive impact on how citizens interactwith urban spaces, services and with eachother. On the other hand, urban spaces canbe considered as a threat to theindependence and autonomy of people withdisabilities. We used a multi-instrumentapproach to collect data from differentstakeholders - people with disabilities,professionals working with people withdisabilities, accessibility experts and policymakers - to understand the barriers faced bypeople with disabilities. We first developeda definition of the Smart Inclusive City, aswell as proposed tools to supportpractitioners and researchers engaged in thedevelopment of digital assistivetechnologies: an implementation andoperation methodology, a conceptual model,a business model, and a system architectureare proposed in this thesis.

Dans ces travaux, nous nous concentrons sur l’amélioration de l’accessibilité web pourdes utilisateurs handicapés visuels à travers d’outils s’intègrant dans la plateforme SmartWeb Accessibility Platform (SWAP). Après une synthèse sur l’accessibilité, un panoramade SWAP est présenté. Notre première contribution concerne la compensation de la pertede contraste textuel dans les pages web pour les daltoniens tout en maintenant les intentionsde l’auteur retranscrites par les couleurs. Ce problème est modélisé sous la forme d’unproblème de minimisation d’une fonction numérique dépendante des couleurs initiales, desrelations entre les couleurs de la page et des couleurs modifiées. L’intérêt et l’efficacité detrois méthodes d’optimisation (mass-spring system, CMA-ES, API) ont été évaluées surdeux jeux de données (réel, artificiel). Notre deuxième contribution cherche à améliorer lastructure de pages web pour des utilisateurs de lecteurs d’écran afin de compenser la perted’information due à la linéarisation du contenu. Grâce à l’utilisation d’heuristiques et detechnique d’apprentissage, les zones caractéristiques de la page sont identifiées. La pageest complétée en utilisant des liens supplémentaires et les marqueurs ARIA afin de permettreune meilleure identification des zones par les lecteurs d’écran. Nos expérimentationsmontrent l’efficacité de notre proposition. / This thesis works are focused on enhancing web accessibility for users with visual disabilities using tools integrated within the SmartWeb Accessibility Platform (SWAP). After a synthesis on accessibility, SWAP is presented. Our first contribution consists in reducing the contrast loss for textual information in web pages for dichromat users while maintaining the author’s intentions conveyed by colors. The contrast compensation problem is reduced at minimizing a fitness function which depends on the original colors and the relationships between them. The interest and efficiency of three methods (mass-spring system, CMA-ES, API) are assessed on two datasets (real and artificial). The second contribution focuses on enhancing web page structure for screen reader users in order to overcome the effect of contents’linearization. Using heuristics and machine learning techniques, the main zones of the page are identified. The page structure can be enhanced using ARIA statements and access links to improve zone identification by screen readers.

Avec le vieillissement de la population, le maintien à domicile des personnes âgées est devenu un enjeu majeur pour les pays développés et émergents. Parmi les solutions clés à explorer, les gérontechnologies sont considérées comme des plus prometteuses sans toutefois avoir apporté la preuve de leur efficacité pour l’autonomie domiciliaire, voire même être utilisables et acceptables pour le public visé. Dans ce contexte, une méthodologie de conception centrée-utilisateur a été mise en place pour proposer une plateforme d’assistance domiciliaire multi-tâches et multi-domaines (soutenant à la fois les activités quotidiennes, la sécurité de la personne et de son domicile et le lien social) ciblant un public âgé fragile en perte d’autonomie. Cette plateforme est appelée DomAssist. Sur la base d’une analyse des capacités physiques, cognitives et fonctionnelles en présence (étude 1) et des besoins d’assistance (étude 2) de notre échantillon d’étude, DomAssist a été conçu avec pour originalité une offre de services multi-domaines. En effet, la plateforme s’appuie d’une part sur un système de surveillance d’activités pour délivrer des assistances dites « context-aware » (étude 3) et d’autre part sur un système d’interaction homme-machine unifié et simplifié (étude 4), et ceci tout en promouvant l’auto-détermination (étude 5). Les résultats ont étayé la fiabilité du système de surveillance d’activités, et renforcé le bien-fondé de nos principes de conception concernant le système unifié d’interaction; et le soutien de l’auto-détermination. Notamment un rendu positif concernant l’utilisabilité et l’acceptabilité du système, et un effet bénéfique sur le sentiment de l’autodétermination des utilisateurs âgés ont été obtenus. De là, une dernière étude (étude 6) a évalué les bénéfices apportés après 6 mois d’utilisation de la plateforme, en termes de capacités fonctionnelles des participants fragiles, et de réduction du fardeau de l’aidant. Un effet positif (effet « protecteur » observé par les aidants professionnels) de DomAssist sur le statut fonctionnel des participants équipés (comparé aux contrôles) a été observé ainsi qu’une réduction du fardeau objectif de leur aidant. Au total, les résultats de ce travail pilote sont encourageants et ouvrent de nombreuses perspectives de recherche à fort potentiel d’impact sociétal concernant la problématique du maintien à domicile des personnes âgées / With the increase of life expectancy, aging in place is today a major concern for developed and emerging countries. Among the key solutions to explore, gerontechnologies are seen as the most promising. However, their evidence-based efficacy remains to be demonstrated for independent living or even for their usability and acceptance by the targeted old users. In this context, a user-centered conception methodology has been implemented for designing a multi-task and multi-domain (supporting everyday activities, safety, and social participation) assisted living platform targeting frail older adults with functional decline. This platform is named HomeAssist. Based on an analysis of physical, cognitive and fonctional abilities (study 1) and assistive technology needs (study 2) of our sample, HomeAssist has been designed with the originality of providing multi-domain services. Indeed, HomeAssist proposes an activity monitoring system to provide context-aware assistance (study 3), and a unified human-computer interaction system (study 4); while promoting self-determination (study 5). Results underpined the reliability of our activity monitoring system, and reinforced the rationale of our design principles, concerning the unified interaction system and the self-determination support. Notably, positive outcomes in terms of usability and acceptance of the system, as well as benefits concerning users’ feeling of self-determination have been obtained. From this, a last study (study 6) evaluated the benefits from a six-month use of HomeAssist, on functional abilities of frail older adults and caregiver burden. A positive effect of HomeAssist on functional status was obtained (“protective” effect reported by the professional caregivers), as well as a reduction of objective dimension of caregiver burden. Taken together, the results from these pilot studies are encouraging and open numerous research perspectives with high societal impact concerning the promotion of aging in place.

Ce travail se concentre sur une tâche de micro-navigation en plein air où le but est de naviguer vers une adresse de rue spécifiée en utilisant plusieurs modalités (par exemple, images, texte de scène et GPS). La tâche de micro-navigation extérieure s’avère etre un défi important pour de nombreuses personnes malvoyantes, ce que nous démontrons à travers des entretiens et des études de marché, et nous limitons notre définition des problèmes à leurs besoins. Nous expérimentons d’abord avec un monde en grille partiellement observable (Grid-Street et Grid City) contenant des maisons, des numéros de rue et des régions navigables. Ensuite, nous introduisons le Environnement de Trottoir pour la Navigation Visuelle (ETNV), qui contient des images panoramiques avec des boîtes englobantes pour les numéros de maison, les portes et les panneaux de nom de rue, et des formulations pour plusieurs tâches de navigation. Dans SEVN, nous formons un modèle de politique pour fusionner des observations multimodales sous la forme d’images à résolution variable, de texte visible et de données GPS simulées afin de naviguer vers une porte d’objectif. Nous entraînons ce modèle en utilisant l’algorithme d’apprentissage par renforcement, Proximal Policy Optimization (PPO). Nous espérons que cette thèse fournira une base pour d’autres recherches sur la création d’agents pouvant aider les membres de la communauté des gens malvoyantes à naviguer le monde. / This work focuses on an Outdoor Micro-Navigation (OMN) task in which the goal is to navigate to a specified street address using multiple modalities including images, scene-text, and GPS. This task is a significant challenge to many Blind and Visually Impaired (BVI) people, which we demonstrate through interviews and market research. To investigate the feasibility of solving this task with Deep Reinforcement Learning (DRL), we first introduce two partially observable grid-worlds, Grid-Street and Grid City, containing houses, street numbers, and navigable regions. In these environments, we train an agent to find specific houses using local observations under a variety of training procedures. We parameterize our agent with a neural network and train using reinforcement learning methods. Next, we introduce the Sidewalk Environment for Visual Navigation (SEVN), which contains panoramic images with labels for house numbers, doors, and street name signs, and formulations for several navigation tasks. In SEVN, we train another neural network model using Proximal Policy Optimization (PPO) to fuse multi-modal observations in the form of variable resolution images, visible text, and simulated GPS data, and to use this representation to navigate to goal doors. Our best model used all available modalities and was able to navigate to over 100 goals with an 85% success rate. We found that models with access to only a subset of these modalities performed significantly worse, supporting the need for a multi-modal approach to the OMN task. We hope that this thesis provides a foundation for further research into the creation of agents to assist members of the BVI community to safely navigate.

Reconnu comme l’une des principales causes d’invalidité, le traumatisme crânio-cérébral (TCC) est une condition chronique pouvant occasionner des déficits physiques, cognitifs, émotionnels et comportementaux. Ces déficits interfèrent avec la capacité de la personne à s’engager dans ses activités quotidiennes, incluant des activités complexes comme la préparation de repas. Afin de soutenir cette population lors de la préparation de repas, une technologie d’assistance à la cognition (TAC) nommée Cognitive Orthosis for coOKing (COOK) a été développée en partenariat avec une résidence alternative pour des personnes ayant des incapacités graves à la suite d’un TCC. Suivant l’installation de COOK, trois résidents ont été en mesure de préparer des repas de façon sécuritaire et autonome. Toutefois, rien n’est connu sur la façon avec laquelle COOK pourrait répondre aux besoins des personnes ayant eu un TCC et vivant dans la communauté, ni comment cette technologie pourrait offrir de l’assistance personnalisée, minimale et contextualisée pour soutenir cette population. Cette thèse vise donc à développer des connaissances pour soutenir le développement d’une version bonifiée de COOK qui correspondrait aux besoins variés de ces utilisateurs, en répondant à trois objectifs : 1) définir les besoins d’assistance verbale des personnes ayant eu un TCC modéré à grave afin d’améliorer les capacités de personnalisation de COOK; 2) évaluer son utilisabilité et expérience utilisateur en laboratoire et en milieu réel; et 3) identifier les facilitateurs et obstacles pouvant influencer l’implantation de COOK auprès de personnes ayant eu un TCC et vivant dans la communauté. Suivant une démarche de conception centrée sur l’utilisateur, quatre études ont été réalisées : (1) une étude mixte avec transformation des données et analyse d’enregistrements vidéo pour documenter l’assistance verbale offerte à 45 participants ayant un TCC lors de la préparation d’un repas; (2) une étude d’utilisabilité mixte pendant laquelle 10 participants ayant un TCC ont testé COOK en laboratoire; (3) une étude mixte à sujet unique pour évaluer l’utilisabilité de COOK au domicile d’une personne ayant eu un TCC grave; et (4) une étude qualitative descriptive impliquant des personnes ayant eu un TCC, des personnes proches aidantes et des intervenants, pour explorer leurs perceptions quant aux facilitateurs et obstacles à l’implantation de COOK dans leur milieu respectif. La première étude a permis d’identifier neuf types d’assistance cognitive et un type d’assistance motivationnelle, et de documenter les difficultés pour lesquelles les ergothérapeutes offraient de l’assistance. Des enjeux d’utilisabilité ont ensuite été documentés pendant les essais en laboratoire (étude 2) et en milieu réel (étude 3), particulièrement au niveau du système de sécurité autonome. Plusieurs besoins de bonifications technologiques ont aussi été identifiés par les participants (études 2, 3 et 4). Enfin, la quatrième étude a identifié divers facilitateurs (p.ex. les fonctionnalités disponibles dans COOK) et obstacles (p.ex. la logistique entourant l’installation, l’apprentissage et le soutien) à l’implantation de TAC comme COOK pour soutenir les personnes vivant dans la communauté avec un TCC grave. Ultimement, ces connaissances cliniques pourront soutenir le développement continu et l’implantation de TAC comme COOK pour qu’elles répondent aux besoins d’une plus grande population. / Defined as one of the main causes of disability, traumatic brain injury (TBI) is a chronic condition that can cause physical, cognitive, emotional, and behavioral deficits. These deficits may interfere with the person's ability to engage in daily activities, including complex activities such as meal preparation. To support this population during meal preparation, an assistive technology for cognition (ATC) called Cognitive Orthosis for coOKing (COOK) was recently developed in collaboration with an alternative residence for people with severe TBI. Following the installation of COOK, three residents were able to prepare meals safely and independently within their home. However, little is known about how COOK could meet the needs of people with TBI living in the community, or how it could provide personalized, minimal and contextualised assistance to support this population. This thesis aimed to develop a knowledge base to support the development of an improved version of COOK that would meet the varied needs of this new population, by meeting three objectives: 1) define the verbal assistance needs of people with moderate to severe TBI to enhance COOK's customization possibilities; 2) evaluate the usability and user experience of COOK in a laboratory setting and in a real-world environment; and 3) identify the facilitators and obstacles that may influence the implementation of COOK within the homes of people with TBI and in clinical settings. Integrated in a user-centered design process, four studies were conducted: (1) a study using conversion mixed design and video data analysis to document the verbal assistance provided to 45 participants with TBI during a meal preparation task; (2) a usability mixed-methods study during which 10 participants with TBI tested COOK in a laboratory setting; (3) a mixed-methods single-case study to assess the usability of COOK with a man with severe TBI living in the community; and (4) a qualitative descriptive study involving people with TBI, caregivers and healthcare professionals, to explore their perceptions of the facilitators and obstacles to the potential implementation of COOK in their respective settings. The first study identified nine types of cognitive assistance and one type of motivational assistance that were provided by occupational therapists to support people with TBI, and documented the difficulties for which these assistances were provided. Several usability issues were also documented when testing COOK in a laboratory setting (study 2) and in a real-world environment (study 3), particularly with the self-monitoring security system. Modification needs were also identified by the participants (studies 2, 3, and 4) to improve COOK. Finally, the fourth study highlighted many facilitators (e.g., the functionalities available in COOK) and obstacles (e.g., the logistics surrounding installation, learning and support of COOK) to consider before implementing ATCs like COOK. Ultimately, this knowledge base will support the continued development and the implementations of ATCs such as COOK to meets the needs of a larger population.

This paper investigates the potential of augmented reality (AR) as a navigational aid for individuals with Alzheimer’s disease (AD), offering innovative solutions to the evolving challenges of AD care. As the disease progresses, patients often require more assistance and may transition to care centers, resulting in reduced independence. Prior to this, home-based care aims to stimulate cognitive functions and preserve autonomy. To enhance their freedom and mobility, it is proposed to leverage AR technology to create a first-person navigational aid addressing the unique needs of AD patients. The research confronts two primary challenges: firstly, exploring the design of AR navigational aids customized for individuals with Alzheimer’s disease adapted to outdoor use. Then, it aims to develop an outdoor localization system for the HoloLens 2 and evaluate its performance. Despite limitations induced by the approximate positioning, various types of aids compatible with the technical constraints faced have been envisioned. A set of features was implemented using the optical see-through AR headset HoloLens 2. These features included two distinct types of holograms (Arrow and Wind) and the ability to catch user attention prior to turns, allowing us to explore the effectiveness of these design choices. They were evaluated through a user study involving 15 healthy participants. Usability and task load were measured with Nasa-TLX and SUS questionnaires. An approximate positioning for outdoor use of the HoloLens 2 was elaborated using a smartphone as a GPS receiver, and a Kalman filter for filtering and fusion with IMU data. This enables to reach positioning accuracy at the meter level. This research demonstrates the promising utility of AR in assisting navigation in outdoor environments. Despite few significant results, the Arrow hologram appears to be a better fit for usability and users’ personal preferences. Further research is needed to get significant results on the impact of adaptive aids. The outdoor use of AR navigational aids is still limited by the poor visibility of holograms outdoors and low positioning accuracy. / Denna artikel utforskar potentialen hos förstärkt verklighet (AR) som navigationshjälpmedel för personer med Alzheimers sjukdom (AD) och erbjuder innovativa lösningar inom AD-vård. När sjukdomen fortskrider behöver patienterna mer hjälp och kan övergå till vårdcentraler, vilket minskar deras självständighet. Hemvård strävar efter att stimulera kognitiva funktioner och bevara autonomi. Vi föreslår utnyttja AR-teknologi för en skräddarsydd navigeringshjälp i första person för AD-patienters behov. Forskningen möter två utmaningar: att utforska AR-navigeringshjälpmedel för personer med Alzheimers sjukdom och anpassade för utomhusanvändning. Vi strävar efter att utveckla utomhuslokaliseringssystem för HoloLens 2 och utvärdera prestanda. Trots begränsningar på grund av ungefärlig positionering kan vi föreställa oss hjälpmedel som är kompatibla med tekniska begränsningar. Vi använde HoloLens 2 med funktioner som två hologramtyper och användaruppmärksamhetsfångst före svängar, utvärderat med 15 deltagare. Vi skapade ungefärlig positionering för HoloLens 2 utomhus med en smartphone som GPS-mottagare, med Kalman-filtrering och IMU-fusion för meter-noggrannhet. Forskningen visar AR:s lovande nytta i utomhusnavigering. Trots få signifikanta resultat verkar pilhologrammet passa användbarhet och preferenser bättre. Mer forskning behövs för att bedöma adaptiva hjälpmedels effekter. Användningen av AR-navigeringshjälpmedel utomhus begränsas av dålig synlighet och låg positionsnoggrannhet. / Cet article explore le potentiel de la réalité augmentée (RA) comme aide à la navigation pour les personnes atteintes de la maladie d’Alzheimer (MA), offrant une solution novatrice aux défis en constante évolution des soins liés à la MA. À mesure que la maladie progresse, les patients ont souvent besoin d’une assistance accrue et sont transférés dans des centres de soins, ce qui diminue leur indépendance. Avant cela, les soins à domicile visent à stimuler leurs fonctions cognitives et à préserver leur autonomie. Dans cette optique, nous proposons d’utiliser la RA pour créer une aide à la navigation à la première personne adaptée aux besoins spécifiques des patients atteints de la MA. La recherche aborde deux défis principaux : la conception d’aides à la navigation en RA pour les personnes atteintes de la MA, adaptées à une utilisation en extérieur, et le développement d’un système de localisation en extérieur pour HoloLens 2, suivi de son évaluation. Malgré les limitations liées au positionnement approximatif, nous avons envisagé différents types d’aides compatibles avec ces contraintes techniques. Nous avons mis en place un ensemble de fonctionnalités en utilisant le casque de RA HoloLens 2. Ces fonctionnalités incluent deux types d’hologrammes (Flèche et Vent) et la capacité à attirer l’attention de l’utilisateur avant les virages, nous permettant d’explorer l’efficacité de ces choix de conception. Ils ont été évalués lors d’une étude avec 15 participants en bonne santé. Nous avons élaboré une méthode de positionnement approximatif pour une utilisation en extérieur de l’HoloLens 2 en utilisant un smartphone comme récepteur GPS, avec un filtre de Kalman pour le filtrage et la fusion avec des données inertielles, permettant d’atteindre une précision de positionnement au mètre. Cette recherche démontre l’utilité prometteuse de la RA dans l’assistance à la navigation en extérieur, bien que des recherches supplémentaires soient nécessaires pour obtenir des résultats significatifs sur l’impact des aides adaptatives. L’utilisation des aides à la navigation en RA en extérieur est encore limitée par la visibilité réduite des hologrammes en extérieur et la faible précision du positionnement.