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

Cette thèse en Cognitique se focalise sur la « Conception Centrée sur l'Humain » (Human Centred Design) de futures assistances à la conduite automobile, adaptées aux conducteurs âgés (ou Elderly Adapted Driver Assistance Systems).Pour ce faire, la démarche proposée repose sur une approche et une méthodologie pluridisciplinaire. Sur le plan ergonomique, il s'agit de mieux connaître les spécificitésde la population des conducteurs âgés, dans le but d'identifier des difficultés et des besoins en assistance. A cette fin, 76 conducteurs âgés (de 70 à 87 ans) ont conduitun véhicule instrumenté, immergé dans le trafic. Le corpus de données comporte2100 kilomètres de conduite et 1400 situations de conduite autoévaluées par lesconducteurs, complétés par 6 Focus Group (30 conducteurs âgés).Le second volet, relevant d'une démarche d'Ingénierie Cognitive, vise à concevoir et développer des fonctions de « monitorage » à partir du corpus de données. L'objectif est de disposer de modèles et de fonctions d'analyse temps-réel capables (1) de superviser l'activité de conduite des conducteurs âgés (2) en regard du contexte ou des risques situationnels, afin de (3) diagnostiquer des difficultés ou erreurs de conduite, à des fins d’adaptativité des assistances. Des fonctions de monitorage en lien avec les contrôles de base du véhicule (gestion de la vitesse, positionnement dans la voie et la gestion de l'espace inter-véhiculaire avant) sont développées. Sur cette base, des fonctions de monitorage plus intégrées pour l'aide aux franchissements d'intersections (Tourne-à-Gauche) et l'assistance à l'insertion sur voies rapides (et au changement de voie) sont également proposées. / This thesis in Cognitics presents a Human Centered Design approach for thedevelopment of future driving assistance systems dedicated to elderly drivers orElderly Adapted Driver Assistance Systems (E-ADAS).To do so, this work relies on a multi-disciplinary approach for data collection andanalysis. Regarding Ergonomics, the aim is to better understand the specificrequirements of this population in order to identify their actual difficulties and actualneeds of assistance. In this frame, 76 drivers (aged from 70 to 87 years old) took partto an on-the-road experiment, driving an instrumented car. The dataset includes2100 km of ecological driving data and 1400 auto-evaluated driving situations,completed by 6 Focus Groups (involving 30 elderly drivers).The second part of this research, relying on Cognitive Engineering, explores thedesign and implementation of monitoring functions based on the aforementioneddataset. The objective is to have real-time models and analytical functions, able to:(1) supervise the driving activity as realized by an elderly driver, (2) taking in toconsideration the driving context or situational risks (3) in order to detect difficulties ordriving errors. Beyond this thesis, these diagnostics will have to be integrated inassistive systems to better adapt their support to the specific needs of elderly drivers.Specific monitoring functions related to basic vehicle control (speed management,lane positioning and headway regulation) are presented. Based on these results,integrated monitoring functions for intersection crossings in Left-Turn manoeuver,highway merging assistance, and, more broadly, lane change assistance areintroduced.

Ce travail de thèse porte sur les activités coopératives prenant place entre les conducteurs et les assistances à la conduite. Le cadre théorique traite des processus cognitifs impliqués dans la conduite. Il propose également une classification des différents types d'assistance au contrôle latéral envisageables en fonction des problématiques associées en termes de coopération homme-machine. Trois études expérimentales sont présentées. Les deux premières ont cherché à évaluer l'influence de l'introduction d'avertissements aux sorties de voie dans l'activité de conduite. Les résultats mettent en avant la plus grande efficacité d'un dispositif d'assistance fournissant un indice moteur (subsymbolique) sur le volant, en supplément à l'amélioration du diagnostic de la situation propre à l'avertissement. La troisième étude s'intéresse à l'impact de la délégation du contrôle latéral à un automate sur les comportements des conducteurs. Des modifications dans les prises d'informations visuelles, ainsi que des difficultés de reprise en main en situation d'invalidité du dispositif sont apparues.

L'innovation dans le secteur automobile consiste de plus en plus en l'intégration d'aides à la conduite dans le véhicule dans des domaines comme la sécurité et le confort. Ce sont des systèmes conçus pour traiter et représenter de l'information qui sont en mesure d'apporter une meilleure performance dans les tâches des conducteurs. Sur la base de l'hypothèse de l'action située, nous soutenons qu'agir en conduite automobile mobilise des processus de distribution de la cognition qui diffèrent selon le rôle joué par les aides externes dans le cours d'action. Dire que l'action est située nous amène à dire que le conducteur accède aux circonstances au moyen de ses percepts et agit en tenant compte de ce qu'il perçoit. Agir en situation mobilise un ajustement entre les savoirs socialement construits par l'expérience du monde social et les aides externes accessibles dans les situations. Sachant que l'ajout d'une nouvelle tâche modifie la tâche principale, nous étudions les usages du système GPS, du limiteur de vitesse et du régulateur de vitesse pour connaître leur influence sur les processus de prise de décision en conduite automobile. Notre approche en ethnographie cognitive propose de saisir l'activité dans son écologie et s'appuie sur la capacité des acteurs de donner du sens au monde social et d'en donner une description.

Les données épidémiologiques et les pourcentages de consommation de médicaments ne permettent pas de faire un lien de causalité entre un produit donné et une éventuelle détérioration de la conduite. Des études sont aujourd'hui menées pour tenter d'appréhender les facteurs influençant les variations du niveau d'éveil dans le domaine de la conduite. Nos expériences s'intègrent dans ce cadre et en particulier sur l'influence de sédatifs administrés à dose thérapeutique par une prescription médicale standard. Nous avons mené deux expériences de conduite sur simulateur avec différents groupes de sujets sains (jeunes, âgés), après une nuit complète de sommeil. Nous avons réalisé des mesures subjectives (QCM) et objectives (analyse spectrale de l'EEG) de l'éveil, des mesures de vigilance et d'attention. Dans chaque expérience, les psychotropes étudiés sont administrés seuls ou combinés et comparés à un placebo. Nos résultats sur l'effet dose d'un analgésique ne montrent aucun effet de ce sédatif sur la performance de conduite, sur l'éveil subjectif et la vigilance chez des sujets jeunes et sains. Les résultats sur l'effet combiné d'un analgésique et d'un hypnotique ne suggèrent aucune interaction entre ces deux produits chez des sujets âgés et sains, ils n'indiquent aucun effet sur l'éveil objectif ni subjectif, ni sur la vigilance et l'attention. Cependant, nous observons sur la performance de conduite des effets indépendants de chacun de ces psychotropes.

Cette thèse s'articule autour de la théorie de la conscience de la situation et son application dans le domaine de l'analyse de l'activité de conduite automobile. Après avoir examiné les aspects fondamentaux de la théorie de la Conscience de la Situation (chapitre 1), nous aborderons les travaux soviétiques réalisés des années 1940 aux années 1970 (chapitre 2) dans le champ de l'analyse de l'activité des opérateurs. Ce pont jeté nous permettra de rapprocher la théorie de la conscience de la situation avec des travaux plus classiques de la psychologie cognitive : le champ de la représentation mentale. Enfin, nous nous focaliserons sur l'application de ces concepts dans le domaine de la conduite automobile en abordant plus particulièrement trois points l'expérience de conduite, les ressources cognitives des conducteurs et les conducteurs seniors (chapitre 3). Suite à quoi nous présenterons notre propre protocole expérimental, OSCAR, mise en place afin d'analyser les représentations mentales du conducteur en fonction de différentes sources de variations (chapitre 4). Après une présentation détaillée des résultats obtenus par OSCAR, nous listerons les atouts et les limites de ce protocole, bases pour élaborer une seconde version, ICARE (chapitre 5). Une fois la comparaison des données recueillies par nos deux outils, nous nous attacherons à montrer en quoi ICARE permet d'analyser d'une manière originale les représentations mentales des conducteurs. Cela nous permettra de considérer le potentiel applicatif d'ICARE d'une part pour la recherche scientifique et d'autre part dans le domaine de la formation des conducteurs (chapitre 6 et 7) ; Sous la direction de : Monsieur Le Professeur Robert MARTIN Devant le jury composé de : - Mr Yves CROZET, Professeur, Université Lumière Lyon II (Président) - Mr Claude BASTIEN, Professeur, Université de Provence (Rapporteur) - Mr Guy BOY, HDR EURISCO Int., Toulouse (Rapporteur) - Mr Robert MARTIN, Professeur, Université Lumière Lyon II, - Mr Thierry BELLET, Ingénieur de Recherche, INRETS-LESCOT, Bron - Mr René CHOMETTE, PDG, CESR-ECF, Bron. Mots clés libres : psychologie cognitive, conduite automobile, conscience de la situation, représentation mentale, protocole expérimental, outil pour la formation des conducteurs, aide à la conduite.

Résumé indisponible

Avec ce travail, nous avons voulu mettre l'accent sur la validité externe des expérimentations et nous focaliser sur des situations dynamiques naturelles. Or dans ce type de situation, les traitements top-down, découlant des connaissances préalables et de l'objectif, guident préférentiellement l'allocation de l'attention, tandis que les traitements bottom-up (caractéristiques des entrées perceptives) ont une influence mineure. Ce travail est donc centré sur l'attention top-down. La situation choisie est une approche de carrefour en conduite automobile, les sous-tâches étudiées sont le contrôle du véhicule (la trajectoire) et la décision de s'arrêter ou non au carrefour. Deux objectifs opérationnels sont investigués à travers l'analyse des mouvements oculaires : 1/ distinguer les sous-tâches de contrôle du véhicule et de prise de décision, 2/ distinguer les processus de la sous-tâche de prise de décision. Pour chaque objectif, une approche qualitative puis quantitative sont explorées. Des techniques de classification supervisées ont notamment été utilisées pour distinguer les différents processus. Deux études ont été conduites afin de répondre à ces objectifs, une en simulateur de conduite et une en situation réelle de conduite, mettant toutes deux en scène des approches de carrefours. / In this work, we focus on the external validity of experiments and on natural dynamic situations. In this type of situation, the top-down treatments resulting from prior knowledge and goal preferably guide the allocation of attention, while the bottom-up treatments (characteristics of perceptual input) play a minor role. This work is then focused on top-down attention. The chosen situation is an approach of driving crossroads, the studied subtasks are the control of vehicle (trajectory) and the decision to stop or not at the crossroads. Two operational objectives are investigated by analyzing eye movements: 1/ discriminating the vehicle's control and decision making subtasks, 2/ discriminating the process of the decision making subtask. For each objective, we explore a qualitative and quantitative approach. In particular, supervised techniques of classification have been used to distinguish the different processes. Two studies were conducted in order to meet these objectives, one with a driving simulator and one in a real situation of driving, both involving approaches to crossroads.

Cette thèse a pour objet d’étude la prédiction de l’utilisation d’une technologie encore inconnue des utilisateurs ; c’est-à-dire une technologie que ces derniers n’ont pas encore eu l’occasion de mettre en pratique et de facto pour laquelle ils n’ont pas de représentation. Trois objectifs sont poursuivis dans ce travail. Le premier est la construction d’un modèle prédictif de l’intention comportementale d’utiliser les systèmes de transports intelligents coopératifs inconnus en convoquant les deux cadres théoriques que sont l’acceptabilité des technologies (e.g., Venkatesh et Bala, 2008) et la prédiction comportementale (Ajzen, 1991 ; Ajzen et Fishbein, 1973). L’un, focalisé sur le jugement de l’individu sur l’objet, implique la connaissance de cet objet. L’expérience antérieure et les attitudes envers des objets génériques et spécifiques connus proches de l’objet dont on souhaite prédire l’utilisation ont composé la première partie (A) du modèle. L’autre, focalisé sur le jugement de l’individu sur l’utilisation de l’objet autorise les individus à se projeter quant à la valeur attendue de l’utilisation et aux attentes sur les conséquences de cette utilisation (i.e., les origines des attitudes), à la pression de leurs proches et au contrôle qu’ils perçoivent de l’utilisation de la technologie inconnue. Ces déterminants ont composé la seconde partie (B) du modèle. Le deuxième objectif vise à tester, au cours d’une première étude, la structure factorielle de deux questionnaires relatifs à ces deux cadres théoriques A et B. Les résultats nous ont conduits à retenir un modèle en sept facteurs afin de le tester au cours d’une deuxième étude. Les résultats ont montré que l’expérience antérieure avec des objets génériques connus prédisait indirectement l’intention d’utiliser l’objet inconnu via une médiation par les attitudes envers les objets génériques, l’expérience antérieure avec les objets spécifiques et la valeur / attentes à l’égard de l’utilisation de l’objet inconnu. Les résultats ont également montré l’influence indirecte de la norme subjective et du contrôle anticipé de l’utilisation de l’objet sur l’intention via une médiation, là encore, par la valeur / attentes à l’égard de l’utilisation de l’objet inconnu. Le troisième objectif vise à relier l’intention d’utilisation avec l’utilisation réelle des systèmes de transports intelligents coopératifs en situation de conduite automobile. Ces derniers résultats, bien que ténus, ont montré que l’on pouvait réaliser cette prédiction lorsque les situations de conduite étaient adaptées à l’utilisation de la technologie (e.g., Theeuwes, 1993).Mots-clés: prédiction comportementale; acceptabilité des technologies; attitudes; intention comportementale ; comportement ; activité de conduite automobile. / This thesis focuses on the prediction of the use of an unknown technology; that is to say the users did not have yet the opportunity to practice this technology, so they still have no representation of this technology. Three objectives are pursued in this work. The first one is the construction of a predictive model of the behavioural intention to use the unknown cooperative intelligent transport systems by convening the two theoretical frameworks which are the acceptability of the technologies (e.g., Venkatesh & Bala, 2008) and the behavioural prediction (Ajzen, 1991; Ajzen & Fishbein, 1973). One of them, focused on the judgment of individuals onto the object, implies the knowledge of this object. Hence the first part (A) of the model is based on past behaviours and attitudes towards generic and specific known objects close to the one that we want to predict the use. The other one is focused on the judgment of individuals onto the use of the object. This enables individuals to project themselves regarding the expected behaviour value and the expectations of the results of using it (i.e., the attitudes’ determinants), and both the subjective norm and the perceived behavioural control of the use of this unknown technology. These determinants form the second part (B) of the model. The second objective aims at testing, in a first study, the factor structure of the two questionnaires A and B. The results led us to retain a model based on seven factors in order to test it in a second study. The results showed that past behaviours with known generic objects indirectly predicted the intention to use the unknown object via a mediation through attitudes towards generic objects, past behaviours with specific objects, expected behaviour value and expectations of the results of the use of the unknown technology. Also, the results showed an indirect influence of the subjective norm and the perceived behavioural control on the intention to use the unknown object via a mediation by the value / expectations regarding the use of the unknown object. The third objective aims at linking the intention with the actual use of cooperative intelligent transport systems in driving situations. These results, although tenuous, have shown that this prediction could be made when the driving situations were consistant with the use of the technology (Theeuwes, 1993).Keywords: behavioural prediction; technology acceptance; attitudes; behavioural intention; behaviour; activity of driving.

Dans le cadre de systèmes d’aide à la conduite, nous avons contribué aux approches de stéréovision pour l’extraction de contour, la mise en correspondance des images stéréoscopiques et la détection de véhicules. L’extraction de contour réalisée est basée sur le concept declivity line que nous avons proposé. La declivity line est construite en liant des déclivités selon leur position relative et similarité d’intensité. L’extraction de contour est obtenue en filtrant les declivity lines construites basées sur leurs caractéristiques. Les résultats expérimentaux montrent que la declivity lines méthode extrait plus de l’informations utiles comparées à l’opérateur déclivité qui les a filtrées. Des points de contour sont ensuite mis en correspondance en utilisant la programmation dynamique et les caractéristiques de declivity lines pour réduire le nombre de faux appariements. Dans notre méthode de mise en correspondance, la declivity lines contribue à la reconstruction détaillée de la scène 3D. Finalement, la caractéristique symétrie des véhicules sont exploitées comme critère pour la détection de véhicule. Pour ce faire, nous étendons le concept de carte de symétrie monoculaire à la stéréovision. En conséquence, en effectuant la détection de véhicule sur la carte de disparité, une carte de symétrie (axe; largeur; disparity) est construite au lieu d’une carte de symétrie (axe; largeur). Dans notre concept, des obstacles sont examinés à différentes profondeurs pour éviter la perturbation de la scène complexe dont le concept monoculaire souffre. / In the framework of driving assistance systems, we contributed to stereo vision approaches for edge extraction, matching of stereoscopic pair of images and vehicles detection. Edge extraction is performed based on the concept of declivity line we introduced. Declivity line is constructed by connecting declivities according to their relative position and intensity similarity. Edge extraction is obtained by filtering constructed declivity lines based on their characteristics. Experimental results show that declivity line method extracts additional useful information compared to declivity operator which filtered them out. Edge points of declivity lines are then matched using dynamic programming, and characteristics of declivity line reduce the number of false matching. In our matching method, declivity line contributes to detailed reconstruction of 3D scene. Finally, symmetrical characteristic of vehicles are exploited as a criterion for their detection. To do so, we extend the monocular concept of symmetry map to stereo concept. Consequently, by performing vehicle detection on disparity map, a (axis; width; disparity) symmetry map is constructed instead of an (axis; width) symmetry map. In our stereo concept, obstacles are examined at different depths thus avoiding disturbance of complex scene from which monocular concept suffers.