L'analyse des accidents aériens fait ressortir ces dernières années le rôle crucial desopérateurs humains, et leurs erreurs qui peuvent avoir des conséquences dramatiques. Uncas particulier d’erreur humaine reste cependant peu abordé : la surdité inattentionnelle,c’est-à-dire l’incapacité temporaire à entendre, à prendre conscience d’une informationauditive. Dans le domaine de l’aéronautique, cette défaillance cognitive est évidementcritique, car elle signifie l’omission d’alarmes auditives. Le premier enjeu de ce projet derecherche est de définir des métriques comportementales et physiologiquescaractéristiques de la surdité inattentionnelle. Pour cela, nous nous sommes intéressés enparticulier à deux postes de travail fondamentaux de la sécurité aérienne et soumis à desalarmes auditives : le pilotage et le contrôle aérien. Nous avons cherché à mettre enévidence les conditions contextuelles favorisant l’apparition de la surdité inattentionnelle,notamment la charge de travail des opérateurs. Un second enjeu était d’identifier despistes d’adaptation des interfaces avec les pilotes et les contrôleurs aériens, permettant deprévenir ou limiter la surdité inattentionnelle à ces postes spécifiques. Pour répondre àcette problématique, 3 expériences ont été menées. La première a étudié l’impact de lacharge de travail sur le traitement des alarmes auditives lors d’une tâche d’atterrissage.Elle a permis de déterminer que la P300 était un indicateur de la surdité. La secondeexpérimentation a porté sur l’impact du design des alarmes visuelles sur les capacités detraitement cognitif des alarmes auditives, dans le cadre du contrôle aérien. Les résultatsnous ont montré une restauration de la P3b auditive avec le design visuel amélioré. Enfinla dernière expérience a testé la pertinence de mesures oculaires pour détecter lescontextes favorisant la surdité inattentionnelle. Ces résultats ouvrent des pistesprometteuses de prévention et de détection de la surdité inattentionnelle aux postescritiques de la sécurité aérienne. / The analysis of airplane accidents has recently highlighted the crucial role of humanoperators, their mistakes having potential dramatic consequences. A specific type ofhuman error remains little discussed: inattentional deafness, which is defined as thetemporary inability to hear or to become aware of auditory information. In aeronautics,this cognitive failure is obviously critical because it can lead to the omission of auditoryalarms. The first challenge of this research project is to define behavioral and physiologicalcharacteristics of inattentional deafness. For this purpose, we focused on the twofundamental jobs in aviation safety and subjected to auditory alarms: piloting and airtraffic control. We planned to highlight the contextual conditions favoring the appearanceof inattentional deafness, in particular the operators' workload. A second challenge was toidentify potential adaptation in the interfaces with pilots and air traffic controllers toprevent or limit the apparition inattentional deafness. To address these issues, threeexperiments were conducted. The first experiment studied the impact of workload on thetreatment of auditory alarms during a landing task. It was determined that P3b was anindicator of deafness. The second experiment focused on the impact of design visualalarms on cognitive processing abilities auditory alarms, as part of air traffic control. Theresults showed a restoration of auditory P300 with the enhanced visual design us. Finally,the last experiment tested the relevance of eye measurements to detect contexts favoringinattentional deafness. These results open promising possibilities for prevention anddetection of inattentional deafness in critical positions of aviation safety.

En 2007, une étude menée par Hamlin, Wynn et Bloom a montré qu’à 6 mois les jeunes enfants disposent de capacités d’évaluation sociale, qui s’illustrent dans leur préférence pour des personnages prosociaux. Depuis, de nombreuses études ont tenté de retrouver la préférence pour un personnage prosocial. Parmi elles, certaines n’ont pas retrouvé ce résultat, questionnant la solidité de ces capacités.L’objectif de cette thèse est de tester l’existence et la robustesse de la préférence pour un comportement prosocial chez les jeunes enfants en manipulant : 1) l’âge (6, 12, 18, 24, 36 mois), le type de scénario social (aide, jeu, partage), et l’apparence faciale des agents prosociaux et antisociaux (familière ou inhabituelle). Dans cet objectif, quatre études ont été réalisées auprès de 446 enfants âgés de 6 à 36 mois qui ont visionné des dessins animés faisant interagir des agents prosociaux et antisociaux. Leurs préférences ont été identifiées par un geste de pointage/atteinte ou à l’aide d’un oculomètre.Nos résultats montrent que la préférence pour un comportement prosocial est observée quasiment à tous les âges testés, et varie en fonction du scénario social. Enfin, dans les situations sensées être conflictuelles au regard des préférences des jeunes enfants, ces derniers n’expriment majoritairement pas de préférence. L’ensemble des résultats remettent en question la solidité d’une préférence précoce pour un comportement prosocial et questionnent les conditions nécessaires à son observation. Les résultats de cette thèse sont discutés à la lumière de questionnements méthodologiques et d’études récentes qui fragilisent les résultats princeps d’Hamlin et ses collaborateurs. / In 2007, a study carried out by Hamlin, Wynn, and Bloom showed that infants aged 6 months are able to make social evaluation, that could be identified through their preference for prosocial characters. Since, a number of studies have tried to confirm this preference for prosocial characters. Of these, some did not find similar result, raising question on the robustness of this ability.This dissertation aims to test the existence and the strength of the preference for prosocial behaviors in infants by manipulating: 1) age (6, 12, 18, 24 and 36 months), the type of the social scenario (help, play, share), and the facial appearance of the prosocial and antisocial agents (familiar or unusual). To that end, four studies have been carried out with 446 infants aged 6 to 36 months who were shown specially designed animated cartoons in which prosocial and antisocial agents interacted. Infants’ preference was identified through their pointing/reaching gesture or assessed by an eye-tracker. Our results show that the preference for the prosocial behaviors was observed in nearly all the tested age, and varied according to the social scenario. Finally, in the situation assumed to be conflicting infants' preferences, infants mostly did not express any preference. All results challenge the strength of the preference for prosocial behaviors as well as the conditions that must be met to observe it. The results of this dissertation are discussed in the light of methodological issues and recent studies that weaken Hamlin and collaborators’ original results.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Depuis la fin du 20ème siècle, l'imagerie médicale s'est fortement développée et représente aujourd'hui un moyen incontournable pour le diagnostic médical. Dans le domaine de la radiologie par rayons X, de nouveaux détecteurs numériques remplacent progressivement les anciennes techniques à film et permettent d'obtenir des images de meilleure qualité. Cette thèse, préparée en collaboration entre l'entreprise Trixell, constructeur de détecteurs plats numériques pour la radiographie, et le laboratoire Gipsa-Lab, s'inscrit dans le cadre général du contrôle qualité de ces détecteurs par analyse d'images. Les applications biomédicales mettant en jeu ces appareils, sont généralement particulièrement sensibles, et le principe de « zéro défaut » est de mise quant à la qualité des produits. Malgré les différents traitements, certains défauts peuvent être présents dans les images. Cette thèse est axée sur le développement de modèles de mesure de la visibilité des défauts, en cohérence avec l'observation d'un humain. Deux approches complémentaires sont développées : la première approche basée sur des expériences psychophysiques et la seconde approche de modélisation basée sur la théorie de décision. Par rapport aux modèles de visibilité existants, notre modèle prend en compte la perception humaine et notamment les saccades et fixations oculaires dans l'analyse des images : le test de visibilité est ainsi le produit de tests de visibilité locaux, calculés aux points saillants de l'image supposés indépendants. Les résultats montrent l'intérêt de notre approche, notamment pour des détecteurs statiques. En se fondant sur les résultats et une dernière expériences d'oculométrie, cette thèse suggère en perspective la prise en compte d'autres caractéristiques comme le nombre de fixations oculaires, et leur durée. / Since the beginning of the 20th century, medical imaging has significantly been improved and represents now an essential mean for medical diagnosis. In the field of radiology, new digital detectors are gradually replacing the old film techniques allowing a better image. This thesis, prepared in collaboration between the company Trixell, manufacturer of X-ray detectors, and the laboratory Gipsa-Lab, is part of the framework of quality control of these detectors by image analysis. Biomedical applications involved by these devices are particularly sensitive, and the principle of “zero artifact” is required to ensure the quality of the product. Despite the various processings, some artifacts may be present in the images.This thesis focuses on the development of models that quantify the visibility of artifacts in concordance to human observation. Two complementary approaches are developed : the first one is based on psychophysical experiments and the second one is a modeling approach based on decision theory. In comparison to existent models, our model takes into account perception characteristics including saccades and eye fixation in image analysis : the visibility test is thus the product of local visibility tests calculated on the salient points of the image and assumed to be independent. The results show the interest of our approach, especially for static detectors. Based on the results and a final eye-tracking experiment, this thesis suggests perspectives taking into account other characteristics such as the number of eye fixations and their duration.

La gestion du risque d'inondation a évolué d'une approche structurelle à une politique nonstructurelle supportée par des outils graphiques, dont les cartes, présents à toutes les étapes de la gestion du risque d'inondation. Cependant, si elles sont parmi les meilleurs outils pour la représentation, la communication et l'aide à la décision, ces cartes se caractérisent par des lacunes dans leur figuration, notamment en raison d'une faible prise en compte de la maîtrise d'usage lors de leur conception. L'objectif principal de cette recherche est de définir les règles cartographiques spécifiques à différentes catégories d'acteurs directement usagers des cartes lors d'une phase d'évacuation (habitants, décideurs locaux et force de secours) en tenant compte de leurs caractéristiques et de leurs questions afin de produire des cartes plus efficaces pour la gestion de cette étape. Dans cette logique, l'application IMaDeS (Interactive Map Design System) a été développée pour permettre aux destinataires de co-concevoir leurs cartes dont les parangons sont évalués par oculométrie couplée à un questionnaire. / Flood risk management has evolved from a structural approach to a non-structural policy supported by graphical tools (including maps), present at all stages of the flood risk management. However, although they are among the best tools for representation, communication and decision-making, these maps are characterized by gaps in their figuration, particularly because of a weak integration of their use in the design. The main objective of this research is to define the specific mapping rules for different categories of stakeholders who are the end-users of maps during an evacuation (inhabitants, local decision-makers and rescue forces) by using their characteristics and their issues to produce more efficient maps in order to manage evacuation. Toward this goal, the IMaDeS application (Interactive Map Design System) was developed to allow stakeholders to co-build their maps and the most representative templates are evaluated by eye-tracking paired with a questionnaire.

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L’objectif de ce travail de thèse est de voir dans quelle mesure la motivation participe à l’engagement des processus attentionnels pour la sélection et le traitement des informations lors d’une activité de recherche visuelle. Lorsque la recherche visuelle est orientée par un but (comme une consigne) le comportement visuel d’exploration est modifié (sélection et traitement des informations). La recherche d’information suppose également un engagement de l’individu pour atteindre le but fixé en mettant en place des comportements adaptés. Cet engagement traduit une motivation qui est ici appréhendée au travers de la théorie de l’assignation d’objectif (Locke & Latham, 1990, 2002; Latham & Locke, 2007). Une tâche de recherche visuelle d’une cible spécifique, nommée par sa catégorie sur-ordonnée parmi des distracteurs de catégorie sémantique différente, associée à une consigne spécifique (de vitesse, de précision ou de faire de son mieux) ont été utilisées pour répondre aux objectifs de recherche. Les objectifs des travaux présentés ici étaient de (1) rendre compte de l’effet de l’assignation d’objectif sur le comportement de recherche, (2) étudier la relation entre l’objectif assigné et la spécificité de la tâche et (3) observer l’effet du contexte sémantique sur l’assignation d’objectif. Les trois expériences menées ont permis de mettre en évidence une relation entre la motivation et l’attention sur le comportement visuel de recherche. Ce travail de thèse ouvre sur des perspectives de recherche dans des situations plus écologiques comme les sites web ou les jeux vidéo. / The aim of this study was to explore the link between motivation and attentional processes in regards to selection and information processes during visual-search task. When the visual search is goal driven (i.e., with an instruction) visual search behavior is changed (selection and information processes). During visual search, the individual need to be committed in order to reach the assigned goal by using a strategic behavior. This commitment could be defined as motivation as described in the Goal Setting theory (Locke & Latham, 1990, 2002; Latham & Locke, 2007). A visual search task was designed in which participants had to find a specific word, denominated by its super-ordinated category, among distractors. A specific instruction (speed, accuracy or do your best) was added in order to specify the goal of the search. The aims of this work were to (1) reveal the effect of the goal setting on search behavior, (2) study the relationship between the goal setting and the characteristic of the task and (3) observe the effect of semantic context on goal setting. The three experiments allow us to observe a relationship between motivation and attention on visual search behavior. This research concludes on the possibilities to lead more experiments on ecological environment like websites or video games.

Le contrôle aérien rentre dans une phase de profondes mutations liées à l’augmentation du trafic età l’évolution des outils permettant d’assurer le service. L’augmentation du nombre d’avions gérés parle contrôleur implique un nombre beaucoup plus important qu’auparavant d’informations à traiter etmémoriser ; or une part importante des causes d’incidents est déjà due à des problèmes de perception et demémorisation des informations amplifiées par la taille des écrans de contrôle. Ceux-ci sont particulièrementcritiques dans le cas de la perception des alarmes et des avertissements donnés par le système surla visualisation radar. Le design actuel de ce type d’alertes en France qui n’utilise que la couleur, faitaujourd’hui débat et il a été recommandé dans un bulletin de sécurité aérienne de le faire évoluer. Laperception des informations nécessaires à l’établissement d’une bonne conscience de la situation aériennedes contrôleurs est au centre de cette thèse. L’objet principal de ce travail est d’améliorer la conscience dela situation des contrôleurs en s’assurant que les éléments pertinents à leur disposition dont les alarmessont perçus dans des délais conformes à leur importance et que les actions nécessaires qui en découlentsont bien réalisées. Pour répondre à cette problématique, notre travail s’est porté sur deux axes. Le premierconsiste à étudier la tâche des contrôleurs de façon à analyser les informations nécessaires à la réalisationde certains objectifs et proposer un agent de suivi de la tâche qui pourrait les épauler. Le second porte surla perception des notifications, plus particulièrement en vision périphérique, et la conception de designspropres à améliorer leur perception ainsi que l’étude de leur impact sur la réalisation de la tâche. Grâceà une approche holistique basée sur l’utilisation d’un micro-monde ATC (Laby) et l’utilisation de capteursphysiologiques, nous avons pu évaluer plusieurs designs de notifications. Deux expérimentations ont étéconduites, la première utilisant de l’oculométrie, visait à mesurer le pouvoir attentionnel de cinq designs etleur impact sur la réalisation de la tâche. La seconde, en utilisant des données neurophysiologiques, visaità mesurer l’impact de deux designs sur la charge de travail. Les designs évalués ont servi à concevoir unsystème de notification intégré dans une nouvelle supervision radar qui a été couplé à l’agent de suivi dela tâche. La dernière expérimentation conduite durant ces travaux avait pour objectif d’évaluer l’impact decette nouvelle position de contrôle dont le design est orienté conscience de la situation sur la détection deproblèmes critiques. Les résultats obtenus montrent l’intérêt de ces nouveaux outils et leur impact positifsur la réalisation de la tâche des contrôleurs ainsi que la nécessité d’évaluer dans un contexte expérimentalcontrôlé les caractéristiques des designs de notifications pour les visualisations de supervision. / Air traffic control is undergoing a great change due to the increase of traffic and the evolution of thecontrol tools. The greater number of aircrafts managed by the controller implies a much greater load ofinformation to deal with and memorize than before. A significant part of accidents’ causes is already dueto the problem of information perception and memorization which is worsened by the size of the controlscreens which are particularly critical concerning the perception of alarms and warnings displayed onthe radar image. The current design in France of those types of alerts which rely on color is controversialand an Aviation Safety bulletin recommended it should be improved. The perception of informationcontributing to a satisfactory situation awareness by the air traffic controllers is central to this thesis whichaims at making sure alarms and relevant information are detected early enough and according to prioritiesand that the corresponding actions are actually performed. To answer the issue at stake our first work focusdealt with the study of the controllers’ task so as to analyze the required information in order to achievecertain objectives and provide a task monitoring agent that could support them. The second work focusdealt with the notifications perception, more specifically in the peripheral vision and the conception ofdesigns such as to improve their perception and the study of their impact on the performance of the task.Thanks to a holistic approach based on the use of an ATC microworld (Laby) and the use of physiologicalsensors we managed to assess several notification designs. Several experiments have been conducted,one using eye-tracking aimed at measuring attention capacity of five designs and their impact on theperformance of the task. The second used neurophysiologic data and aimed at measuring the impact oftwo designs on the work load. The assessed designs enabled to conceive a notification system integratedin a new radar supervision together with the task monitoring agent. The last experiment conducted in thecourse of this work aimed at measuring the impact of this new position of control whose design is situationawareness oriented, on the detection of critical problems. The obtained results show the relevance ofthese new tools and their positive impact on the performance of the task by controllers as well as the needto assess, in a controlled experimental context, the characteristics of notification designs for supervisionvisualization.

La poursuite est un mouvement oculaire qui permet de suivre un objet qui se déplace de manière lente et continue dans notre environnement. Les recherches ont démontré que ce mouvement est sous-tendu par la contribution simultanée de signaux liés à l'image de la cible et du contexte visuel sur la rétine, de signaux extra rétiniens reflétant l'implication de mécanismes cognitifs et de la copie d'efférence, ainsi que de la mise en jeu de processus d'inhibition et de suppression de certains signaux liés au contexte visuel. Cette combinaison dynamique permet au système de s'adapter et de maintenir le mouvement de poursuite dans une grande variété de contextes. Si la présence et la sélection d'un signal de mouvement dans l'environnement est considérée comme une condition sine qua none au déclenchement et au maintien de la poursuite, certaines observations depuis les années 70 nuancent ce postulat. Afin d'approfondir la compréhension des mécanismes sous-jacent au maintien de la poursuite après disparition du signal de mouvement et de questionner la nature des signaux sensoriels conduisant à la génération de poursuite, mon travail de thèse a porté sur l'étude de l'influence de deux contextes spécifiques. Ces deux contextes, l'un visuel l'autre auditif, partagent la propriété d'être corrélés au mouvement oculaire généré par l'individu. De fait, ces contextes fournissent un signal nouveau porteur d'une information sur le mouvement en cours. Dans différentes configurations de visibilité de la cible, nous avons étudiés l'influence de ces contextes sur le maintien de la poursuite, et sur la génération volontaire de mouvements oculaires lisses et continus. / Pursuit eye movements allow us to track a target which moves continuously and slowly in our visual environment. Studies have shown this movement is based on the simultaneous contribution of retinal signals linked to the retinal image of the visual target and to the context, on extra retinal signals underlying cognitive process and the efference copy, and some inhibition and suppression processes related to the visual context. This dynamical combination allows the pursuit system to adapt in a wide range of contexts. If the presence of a motion signal in the visual environment is thought as a prerequisite to initiate and then to maintain the pursuit, some results since the 70’s moderate this view. In order to investigate the mechanisms underlying the maintenance of pursuit eye movements after target disappearance and the nature of signals leading to generate pursuit, we investigate the effects of two different contexts. These contexts, a visual one, and an auditory one, share the same property which is to be dependent on eye movements. As a result of this dependence, the contexts yield a new signal, visual or auditory, which carry an information about the ongoing eye movement. We study the effects of these information induced by the contexts in procedure involving the generation and the maintenance of smooth pursuit eye movements, and the generation of smooth and continuous eye movements without a moving target.

Les recherches menées au cours de cette thèse de Doctorat s'inscrivent dans les activités du laboratoire commun OPERA (OPtique EmbaRquée Active) impliquant ESSILOR-LUXOTTICA et le CNRS. L’objectif est de contribuer au développement des “lunettes du futur” intégrant des fonctions d'obscurcissement, de focalisation ou d'affichage qui s’adaptent en permanence à la scène et au regard de l’utilisateur. Ces nouveaux dispositifs devront être dotés de capacités de perception, de décision et d’action, et devront respecter des contraintes d'encombrement, de poids, de consommation énergétique et de temps de traitement. Ils présentent par conséquent des connexions évidentes avec la robotique. Dans ce contexte, les recherches ont consisté à investiguer la structure et la construction de tels systèmes afin d’identifier leurs enjeux et difficultés. Pour ce faire, la première tâche a été de mettre en place des émulateurs de divers types de lunettes actives, qui permettent de prototyper et d’évaluer efficacement diverses fonctions. Dans cette phase de prototypage et de test, ces émulateurs s’appuient naturellement sur une architecture logicielle modulaire typique de la robotique. La seconde partie de la thèse s'est focalisée sur le prototypage d’un composant clé des lunettes du futur, qui implique une contrainte supplémentaire de basse consommation : le système de suivi du regard, aussi appelé oculomètre. Le principe d’un assemblage de photodiodes et d’un traitement par réseau de neurones a été proposé. Un simulateur a été mis au point, ainsi qu’une étude de l'influence de l'agencement des photodiodes et de l’hyper-paramétrisation du réseau sur les performances de l'oculomètre. / The research carried out during this doctoral thesis takes place within the OPERA joint laboratory (OPtique EmbaRquée Active) involving ESSILOR-LUXOTTICA and the CNRS. The aim is to contribute to the development of "glasses of the future", which feature obscuration, focus or display capabilities that continuously adapt to the scene and the user gaze. These new devices will be endowed with perception, decision and action capabilities, and will have to respect constraints of space, weight, energy consumption and processing time. They therefore show obvious connections with robotics. In this context, the structure and building of such systems has been investigated in order to identify their issues and difficulties. To that end, the first task was to set up emulators of various types of active glasses, which enable the prototyping and effective testing of various functions. In this prototyping and testing phase, these emulators naturally rely on a modular software architecture typical of robotics. The second part of the thesis focused on the prototyping of a key component which implies an additional constraint on low consumption, namely the eye tracking system, also known as gaze tracker. The principle of a photodiode assembly and of a neural network processing has been proposed. A simulator has been developed, as well as a study of the influence of the arrangement of photodiodes and the hyper-parametrization of the network on the performance of the oculometer.