Search

International audience; Graphical sliders are widely used on mobile devices. However, with a single hand, reaching for far values is difficult : users change their grip and can drop the device. Moreover, sliders require visual attention to operate them. Envisioning mobile devices that dynamically extend tangible sliders out of the screen, the contribution of this work is a first attempt to experimentally study a deformable tangible slider that facilitate thumb interaction on mobile devices. The deformable tangible slider expands its cursor (Figure 1) to avoid hand-grip changes by maintaining the thumb within its comfortable area. Moreover, its tangible aspect allows eyes-free interaction. We first compared a low-fidelity prototype with a classic tangible slider. The prototype improves performance by 9.2% when targets are outside the thumb's comfortable area. We then designed a de-formable slider that we compared to a classic tangible slider and a graphical one. Though the deformable slider is globally faster (14.3%) than the classic tangible one, the difference is not significant. While the graphical slider performs faster, the deformable tangible slider o ers eyes- free interaction and stable hand-grip.; Les curseurs graphiques sont largement utilisés sur les dispositifs mobiles. Cependant, atteindre des valeurs éloignées avec le pouce de la main qui tient le dispositif est difficile : les utilisateurs changent alors la prise en main du dispositif au risque de le faire tomber. De plus, les curseurs graphiques sollicitent l’attention visuelle pour les manipuler. En anticipant que les dispositifs mobiles pourront faire émerger de leurs écrans des curseurs physiques dynamiquement, notre contribution est une première exploration expérimentale d’un curseur tangible qui se déforme pour faciliter l’interaction mobile avec le pouce de la main qui tient le dispositif. Le curseur tangible se déforme pour que le pouce manipule toujours le curseur dans la zone d’action facilement atteignable (Fig. 1). Le curseur tangible déformable (1) évite les changements de prise en main en maintenant le pouce dans sa zone de confort, et (2) permet une interaction sans regarder le dispositif mobile. Nous avons d’abord comparé un prototype basse-fidélité avec un curseur classique tangible. Le prototype améliore les performances de 9.2% lorsque les cibles sont en dehors de la zone de confort du pouce. Nous avons ensuite conçu un curseur déformable que nous avons comparé à un curseur tangible classique et à un curseur graphique. Les résultats expérimentaux démontrent que le curseur tangible déformable est globalement plus rapide de 14.3% que le curseur tangible classique sans que les résultats soient significativement différents. Alors que le curseur graphique o re de meilleures performances que les deux autres curseurs tangibles, le curseur tangible déformable o re une interac- tion sans regarder le dispositif avec une prise en main du dispositif stable.

International audience; When working with mobile Augmented Reality (AR), users often need to visualize off-screen points of interest (POIs). These POIs belong to the context since they are not directly observable in the 3D first-person view on screen. The aim is to present the 3D direction and distance of each POI in a 3D first- person view. The context in mobile AR can include a large number of POIs including locally dense clusters as in mobile AR systems for production plant machine maintenance.Existing solutions display 3D arrows or an area on the edges of the screen to represent the POIs of the context. These techniques display the direction but not the distance of each POI. We present Halo3D, a mobile AR adaptation of a 2D visualization technique. Halo3D displays the 3D direction and distance of off-screen POIs in a high POI-density environment. The paper describes the design elements of Halo3D and outlines the experimental study to be conducted. The first experimental results indicate that users prefer visual attributes that minimize the visual intrusion on screen.; En Réalité Augmentée (RA) mobile, le besoin de visualiser les points d’intérêts (POIs) en dehors du champ de vision de l’utilisateur est très fréquent. Ces POIs appartiennent au contexte car ils ne sont pas visibles dans la vue 3D égocentrique de l’écran. L’objectif est de présenter la direction et la distance en 3D des POIs du contexte au sein d’une vue 3D égocentrique. Or la densité des POIs peut être particulièrement importante, comme en RA mobile pour la maintenance industrielle.Les solutions existantes affichent des flèches 3D ou une zone sur le bord de l’écran pour représenter les POIs. Ces techniques ne permettent de visualiser que la direction et non la distance des POIs. Nous présentons Halo3D, une adaptation pour la RA mobile d’une technique de visualisation 2D. Halo3D affiche la direction et la distance en 3D des POIs du contexte qui peuvent être très nombreux. L’article définit les éléments de conception de Halo3D et présente le protocole d’une étude expérimentale pour explorer l’espace de conception. Les premiers résultats expérimentaux montrent que les utilisateurs choisissent les solutions visuelles qui minimisent l’intrusion à l’écran.

International audience; Touch interaction is almost omnipresent on mobile devices and technological advances have made screens bigger. The users can then interact with more content displayed on screen but it is more difficult for the users to reach all the parts of the screen with one thumb. At the same time, researchers are exploring mobile interaction with deformable tangible interfaces. Bringing tangible objects to the flat screen brings a new perspective on the reachability problem of the thumb. In this work, we explore the impact on performance for thumb interaction within and outside the functional area of the thumb, while operating a tangible slider. Experimental results demonstrate that the size of the motor space has a significant impact on performance. Operations within and outside the easily reachable area of the thumb show marginal difference of performance.; L’interaction tactile est omniprésente sur les dispositifs mobiles et les avancées technologiques ont permis des écrans plus grands. Les utilisateurs peuvent alors interagir avec plus de contenu affiché à l’écran, mais il est plus difficile pour les utilisateurs d’atteindre toutes les parties de l’écran avec le pouce de la main qui tient le dispositif mobile. Dans le même temps, les interfaces tangibles déformables sur mobile sont étudiées : l’ajout de contrôles ou widgets tangibles sur l’écran plat du mobile définit une nouvelle perspective sur le problème de l’accessibilité pour l’interaction au pouce. Dans cet article, nous étudions les performances de l’interaction mobile au pouce à l’intérieur et à l’extérieur de la zone d’action facilement atteignable avec le pouce pour manipuler un curseur tangible. Les résultats expérimentaux démontrent que la taille de l’espace moteur a un impact significatif sur les performances. Au contraire la différence de performances entre les actions à l’intérieur et à l’extérieur de la zone d’action facilement atteignable avec le pouce est marginale.

International audience; Interactive visualization on mobile devices addresses the problem of large information spaces and small displays. Focusing on 1D/temporal information structures, the paper empirically investigates bifocal display on mobile devices by considering the output visualization and the input modalities for one-dimensional navigation. The intuitive layout of a detailed view in the center (focus) and perspective/distorted panels on either side (context) is particularly suitable for maximizing the utilization of the available display area in landscape mode. We provide a first experiment of a bifocal display on a mobile device. The results of a first qualitative experiment confirm the users’ preference for a coherent display where two levels of details are concurrently visible on the phone’s screen for tasks that involve exploration of the entire set. The second quantitative experiment focuses on navigational tasks with the bifocal display and compares the traditional touch-based flick and two variants of it, namely tilt+flick and dynamic-peephole+flick. The results show that the combined modality dynamic-peephole+flick outperforms the combined modality tilt+flick when the target is very far from the focus area.; La visualisation interactive sur supports mobiles traite du problème d'une grande quantité d'informations sur un écran par définition de taille réduite pour sa mobilité. En considérant des données 1D ou temporelles, l'article décrit une exploration empirique d'une visualisation bifocale sur un téléphone mobile (iPhone 4). La vue bifocale est obtenue en appliquant une fonction de transformation à la dimension horizontale de l'espace des données : la vue détaillée au centre (le focus) et les deux vues non détaillées de chaque côté (le contexte) sont particulièrement adaptées pour optimiser la taille occupée à l'écran en mode paysage. Une première étude qualitative concerne l'interface en sortie. Elle confirme l'apport d'une visualisation bifocale (affichant l'espace d'informations en utilisant deux niveaux de détail) sur téléphone mobile pour un ensemble de tâches nécessitant l'exploration de l'ensemble des données. Dans une deuxième étude quantitative, nous étudions deux modalités combinées qui visent à améliorer la technique de défilement classique gestuelle par flick : (interaction physique dans l'espace + flick) et (tilt + flick). Les performances de la modalité combinée (interaction physique + flick) sont meilleures que celles de la modalité combinée (tilt + flick) pour des tâches nécessitant un grand déplacement dans l'espace des données.

Multi-user multimodal interactive systems involve multiple users who can use multiple interaction modalities. Multi-user multimodal systems are becoming more prevalent, especially systems based on large shared multi-touch surfaces or video game centers such as Wii or Xbox. In this article we address the description of the tasks with such interactive systems. We review existing notations for the description of tasks with a multi-user multimodal interactive system and focus particularly on tree-based notations. For elementary tasks (e.g. actions), we also consider the notations that describe multimodal interaction. The contribution is then a comparison of existing notations based on a set of organized concepts. While some concepts are general to any notation, other concepts are specific to human-computer interaction, or to multi-user interaction and finally to multimodal interaction., De nombreux systèmes interactifs, professionnels ou grand public, permettent conjointement l’interaction multiutilisateur et multimodale. Un système interactif est multimodal lorsqu’un utilisateur peut interagir avec le système par l’usage de plusieurs modalités d’interaction (en entrée ou en sortie) de façon parallèle ou non. Nous constatons que de plus en plus de systèmes multiutilisateurs ou collecticiels sont multimodaux, comme ceux construits autour d’une surface interactive et les consoles de jeu de type Wii ou Xbox. Nous traitons dans cet article de la description des tâches-utilisateur avec de tels systèmes interactifs multiutilisateurs et multimodaux. Précisément, nous dressons un panorama des notations existantes permettant la description des tâches mono ou multi-utilisateur avec une attention particulière pour les notations à base d’arbre de tâches. Nous focalisons aussi sur les tâches élémentaires ou actions mono/multi-modales de l’utilisateur en considérant les notations de description de l’interaction multimodale. Pour cela, nous proposons une étude comparative d'un ensemble de notations de description selon une grille d’analyse regroupant des concepts généraux à l’interaction et des concepts propres à l’interaction multiutilisateur et multimodale.

National audience; Les dispositifs mobiles étant de plus en plus puissants et intégrant de nombreux capteurs, il est maintenant possible de superposer des images numériques a la vue du monde physique retournée par la caméra. Le terme Réalité Augmentée est désormais couramment utilisé et cette technique est employée dans de nombreux domaines. Dans ce contexte, cet article étudie les relations spatiales mises en jeu lors de l'interaction avec cet environnement mixte composé de la vue du monde physique augmentée d'éléments numériques et affiché sur l'écran du dispositif mobile. Nous nous intéressons en particulier a deux relations spatiales : l'une entre l'objet physique et le dispositif mobile et l'autre entre le dispositif mobile et l'utilisateur. Nous présentons des exemples d'application de Réalité Augmentée sur dispositifs mobiles qui exploitent ces relations spatiales pour l'interaction.

Présentation de projets: article court - Site éditeur: http://cepadues.com/Pages/Livre/Livre.aspx?ID=712 - I.S.B.N.: 978-2-36493-018-6; National audience; AMIE est un projet de recherche en réalité augmentée mobile et collaborative. Outre son objectif d'innovation dans le domaine de la maintenance pour des travailleurs mobiles, AMIE a aussi l'ambition d'être l'amorce d'un vaste programme de recherche qui vise à rendre la réalité augmentée interactive.

Session: IHM en situation d'ubiquité et/ou de mobilité (design, évaluation, recommandation) - Site éditeur: http://cepadues.com/Pages/Livre/Livre.aspx?ID=712 - I.S.B.N.: 978-2-36493-018-6; National audience; Les techniques d'interaction étudiées sur dispositifs mobiles de type smartphone repose sur deux surfaces tactiles : l'écran tactile des téléphones actuels et une surface tactile au dos du téléphone. L'ajout d'une surface tactile au dos du téléphone offre de nombreuses possibilités d'interaction que nous étudions sous l'angle de la multimodalité. Dans ce contexte, nous étudions l'interaction bi-manuelle (ou à 2 doigts) et synergique pour deux types de tâches : navigation (défilement/zoom) et déplacement d'une icône dans des pages d'icônes.

Communication informelle et démonstration; National audience; We study interaction techniques for mobile devices such as smartphones that rely on both a front and a rear touch surfaces used simultaneously. The additional rear touch surface offers new possibilities for multimodal interaction techniques. We present a bi-manual (or two-finger) technique for drag-and-drop tasks. The dominant hand holds the device: the user can select and drag an icon by touching the rear surface with his index. The user can simultaneously flip icon pages by using his non-dominant hand on the front surface. We experimentally showed that this technique is faster than the traditional front-surface-only technique.

National audience; Remplacer l'étude d'objets ou sites archéologiques physiques par celle de leurs représentations numériques permet de lever beaucoup des contraintes fortes auxquelles nous sommes soumis dans l'environnement physique : distance, fragilité, échelles\textellipsis Malgré ces perspectives, travailler sur une représentation numérique implique néanmoins de nouvelles contraintes en termes d'interaction. L'objectif de nombreuses études, comme de nos travaux, est ainsi de rendre les interactions de base que sont la manipulation et la navigation faciles, intuitives et non intrusives. Pour présenter ces avancées, nous avons choisi de nous concentrer sur une technologie à même d'offrir des interfaces plus intuitives : l'interaction tactile bi-manuelle, notamment par le biais du cubtile, périphérique tactile multipoint cubique. Les premiers résultats ont confirmé leur potentiel : ces technologies sont aujourd'hui mûres et en mesure de définir des outils efficaces au service de la recherche archéologique.

National audience; L'exploration et la navigation dans les hiérarchies de données multimédia (photos, musiques, etc.) sont des tâches fréquentes sur dispositifs mobiles. Cependant, l'interaction peut s'en trouver dégradée du fait de la petite taille de l'écran et de l'absence de dispositifs d'entrée précis. Par conséquent, les techniques de menus innovantes conçues pour PC ne sont plus adaptées aux dispositifs mobiles pour naviguer efficacement. Dans cet article, nous présentons le Wavelet menu, l'adaptation du Wave menu pour la navigation dans des données multimédia sur iPhone. Grâce à une représentation inversée de la hiérarchie, il est particulièrement adapté aux dispositifs mobiles. En effet, il garantit que les sous-menus sont toujours affichés à l'écran et la prévisualisation des sous-menus permet une navigation efficace.

http://www.lavoisier.fr/

My research field is in the area of engineering for Human Computer Interaction. My contributions to the field therefore include ergonomic as well as software design (software architecture). My primary motivation is to develop ways for making novel interaction techniques more usable. I first developed a design space for multimodality. The considerations involved in this design space are not only based on technological capabilities but also on the psychological consequences of the design features on future users. With the results of this work in hand (modality definition and design space), I then examined two research avenues. In the first one, I focused on output multimodal user interfaces applied to visualization of large information spaces. In the second one, I concentrated on new interaction modalities based on the augmented reality paradigm. For each of these two avenues, new ergonomic properties, design rules and patterns, software architectural solutions and new interaction techniques such as the clickable reality and the augmented stroll have been developed.; Mes travaux sont résolument ancrés dans l'ingénierie de l'Interaction Homme-Machine. Ce faisant, les deux facettes, conception ergonomique et conception logicielle, sont apparentes dans mes contributions. Mon étude s'articule autour des termes de modalité d'interaction et de multimodalité. Je me suis appuyée sur des résultats généraux incluant la définition d'une modalité et d'un espace de composition de modalités et je les ai infléchis à deux axes de recherche, l'exploration visuelle d'espaces informationnels et la réalité augmentée. Pour chacun de ces axes, des propriétés ergonomiques, des règles et patrons de conception, des solutions architecturales et logicielles, ainsi que des techniques d'interaction comme la réalité cliquable et la ballade augmentée ont été conçus.

My research field is in the area of engineering for Human Computer Interaction. My contributions to the field therefore include ergonomic as well as software design (software architecture). My primary motivation is to develop ways for making novel interaction techniques more usable. I first developed a design space for multimodality. The considerations involved in this design space are not only based on technological capabilities but also on the psychological consequences of the design features on future users. With the results of this work in hand (modality definition and design space), I then examined two research avenues. In the first one, I focused on output multimodal user interfaces applied to visualization of large information spaces. In the second one, I concentrated on new interaction modalities based on the augmented reality paradigm. For each of these two avenues, new ergonomic properties, design rules and patterns, software architectural solutions and new interaction techniques such as the clickable reality and the augmented stroll have been developed., Mes travaux sont résolument ancrés dans l'ingénierie de l'Interaction Homme-Machine. Ce faisant, les deux facettes, conception ergonomique et conception logicielle, sont apparentes dans mes contributions. Mon étude s'articule autour des termes de modalité d'interaction et de multimodalité. Je me suis appuyée sur des résultats généraux incluant la définition d'une modalité et d'un espace de composition de modalités et je les ai infléchis à deux axes de recherche, l'exploration visuelle d'espaces informationnels et la réalité augmentée. Pour chacun de ces axes, des propriétés ergonomiques, des règles et patrons de conception, des solutions architecturales et logicielles, ainsi que des techniques d'interaction comme la réalité cliquable et la ballade augmentée ont été conçus.

This thesis focuses on the software engineering design and implementation of Human- Computer Interfaces. We concentrate on multifeature systems which integrate new techniques as multiple communication means. We examine user, as well as system activities. We therefore assign various steps in the abstraction and concretisation mechanisms for information exchange between the user and the system. The Pipe-lines design space organises these steps within a framework that integrates both user and system activities. On the basis of Pipe-lines we develop a classification scheme which helps evaluating the usability of such systems: The UOM scheme (Usage, Option and Multiplicity). A software engineering perspective based on Pipe-lines is then adopted: To do so we identified software requirements from Pipe-lines for defining the PAC-Amodeus software architecture model. The exploitation of PAC-Amodeus urged us to develop a methodology expressed as a set of heuristic rules that helps defining the software agents. These rules led to the development of a software engineering tool - an expert system called PAC-Expert. In relation to PAC-Amodeus, a mechanism is provided that combines information specified by the user through different input devices and interaction languages. The fusion mechanism is domain-independent and forms the structural skeleton upon which multifeature systems can be built.; Cette these s'inscrit dans le domaine de l'ingenierie des Interfaces Homme-Machine. Elle a pour theme la conception et la realisation des systemes interactifs. Parmi ces systemes, nous etudions les interfaces utilisateur qui integrent les aspects innovants de la technologie actuelle en communication homme-machine : les systemes a caracteristiques multiples. L'approche adoptee s'appuie sur une analyse conceptuelle des systemes e caracteristiques multiples en prenant en compte a la fois les activites du systeme et de lÕutilisateur. Cette etude nous conduit a distinguer des etapes dans les mecanismes d'abstraction et de concretisation des informations echangees entre l'utilisateur et le systeme que nous organisons en un canevas : l'espace Pipe-lines. De l'espace Pipe-lines, canevas integrateur des activites de l'utilisateur et du systeme, nous derivons une methode de raisonnement et de classification des systemes en fonction de leurs utilisations : la methode UOM. En adoptant comme fondement l'espace Pipe-lines, nous identifions les besoins pour la realisation logicielle. Nous proposons un modele d'architecture logicielle, PAC- Amodeus qui repond a ces besoins. Ce modele est complete d'un guide d'application constitue d'un ensemble de regles heuristiques que nous avons concretisees par un systeme expert PAC-Expert. En symbiose avec PAC-Amodeus, nous proposons un moteur de fusion des informations specifiees par l'utilisateur. De part ses criteres et sa technique de representation des informations, le moteur est generique. PAC-Amodeus correle au moteur de fusion constitue une plate-forme pour la realisation logicielle de systemes a caracteristiques multiples.

Since the emergence of tactile surfaces in recent years, the general public uses them every day for multiple tasks, such as checking email, photo manipulation, and so on. However, very few 3D applications on these devices exist, although such applications may have great potential in various fields, such as culture, architecture, or archeology. The major difficulty for such applications is to interact with a defined space in three dimensions from an interaction modality defined in two dimensions. Work in this thesis explores the association between tactile surfaces and manipulation of 3D content for the general public. The first studies were conducted to understand how the user tends to manipulate a 3D virtual object with a touch surface without imposing specific interaction techniques. Throughout knowledge gained by users, the following works are developing new interaction techniques and their evaluation., Les surfaces tactiles ayant connu un grand essor ces dernières années, le grand public les utilise quotidiennement pour de multiples tâches, telles que la consultation d'e-mail, la manipulation de photos, etc. En revanche, très peu d'applications 3D existent sur ces dispositifs, alors que de telles applications pourraient avoir un grand potentiel dans des domaines variés, telles que la culture, l'architecture, ou encore l'archéologie. La difficulté majeure pour ce type d'applications est d'interagir avec un espace défini en trois dimensions à partir d'une modalité d'interaction définie en deux dimensions. Les travaux effectués dans cette thèse explorent l'association entre surfaces tactiles et manipulation de contenu 3D pour le grand public. Les premières études ont été réalisées afin de comprendre comment l'utilisateur réagit pour manipuler un objet virtuel 3D avec une surface tactile sans lui imposer de techniques d'interaction particulières. De par les connaissances acquises sur les utilisateurs, les travaux suivants présentent l'élaboration de nouvelles techniques d'interaction ainsi que leur évaluation.

256 pages; This thesis focuses on tangible user interfaces (TUI). The first part of this manuscript is about tangible interaction ontabletop. We first introduce TUIs and tabletops. We validate a hypothesis about the specialization of the form of the tangible objects, and conclude from that consequences on TUIs design. We propose the solution of a button box to deport some operations in the context of tabletop TUI. We present the construction and development of a transportable and lowcost tabletop TUI system that allows rapid TUI prototyping. We end pointing out the special features of user experiments of TUIs. The second part of this manuscript deals with an application case of a TUI for geoscience: GeoTUI. We start presenting the context of the geophysicists work and their need in term of new way of interaction. We present the results ofour design of a TUI for geoscience. We detail the development of our prototype. To finish, we present two user experiments we conducted to validate our design choices.; Cette thèse traite des interfaces utilisateur tangibles (TUI). La première partie de ce manuscrit concerne l'interaction tangible sur table interactive. Nous introduisons tout d'abord les TUIs et les tables interactives. Nous validons une hypothèse concernant la spécialisation de la forme des interacteurs tangibles et nous en tirons les conséquences pour la conception des TUIs. Nous proposons une solution de boîtier à boutons pour y déporter certaines opérations dans le contexte d'une TUI sur table interactive. Nous abordons la construction et le développement d'un système de tables interactives tangibles transportables et à faible coût permettant de faire du prototypage rapide de TUIs. Nous terminons en soulignant les particularités de l'évaluation expérimentale des TUIs. La seconde partie de ce manuscrit traite un cas d'application d'une TUI pour les géosciences : GeoTUI. Nous commençons par présenter le contexte métier des géophysiciens et leurs besoins en termes de nouveaux moyens d'interaction. Nous présentons les résultats de notre conception d'une TUI pour les géosciences. Nous précisons le détail du développement de notre prototype. Pour terminer, nous présentons les deux expérimentations utilisateurs qui ont été conduites pour valider nos choix de conception.

This thesis focuses on software engineering and implementation of Human-Computer Interfaces. We study three research themes: Mobility, Groupware and Mixed Systems. Our goals are to define, to design (ergonomic and software) and to understand the use of Mobile Collaborative Mixed Systems (MCMS). The main contributions of this thesis correspond to the steps of the life cycle of an Interface. First, for the requirement phase, we define and characterize MCMS. We thus demonstrate that such systems are not a simple juxtaposition of the three themes. We also identify a new timespace taxonomy and the dynamic of links between the physical and digital worlds. Then, for the design phase, we develop a scenario-based design method in collaboration with some psychologists-ergonomists. We define a design notation in order to represent projected scenarios, which describe the use of the future Interface. Next, for the development phase, we describe an architectural model for MCMS. We adapt the PAC-Amodeus model to groupware by identifying the software treatments of contextual data (localization, orientation, etc.). Moreover, we develop three general interaction techniques on a platform dedicated to MCMS. Finally, we develop two MCMS: MAGIC, a system for archaeological excavation, and TROC, a game of exchanges. We also report the results of two series of user experimentations performed with the TROC system., Cette thèse s'inscrit dans le domaine de l'Interaction Homme-Machine (IHM). Nous explorons trois thèmes de recherche : les IHM sur Supports Mobiles, les Collecticiels et les Systèmes Mixtes. Dans ce cadre, nous visons à définir, concevoir (conception ergonomique et logicielle) et comprendre l'usage des systèmes mixtes collaboratifs sur supports mobiles (SMCSM). Les contributions de cette thèse couvrent le cycle de vie des interfaces. Tout d'abord, pour la phase d'analyse des besoins, nous élaborons une définition et une caractérisation des SMCSM. Nous montrons ainsi que de tels systèmes ne sont pas qu'une simple juxtaposition des trois thèmes. Nous identifions alors un nouveau découpage espace-temps et la dynamique des liens entre les mondes physique et numérique. Ensuite, pour la phase de conception ergonomique, nous développons une démarche de conception basée sur les scénarios en collaboration avec des psychologues-ergonomes. Nous définissons une notation de conception afin de représenter les scénarios projetés, qui décrivent l'utilisation de la future interface. Puis, pour la phase de conception logicielle, nous décrivons un modèle d'architecture pour les SMCSM. Nous adaptons le modèle PAC-Amodeus aux les collecticiels en explicitant les traitements informatiques des données contextuelles (localisation, orientation, etc.). De plus, nous développons trois techniques d'interaction générales sur une plate-forme matérielle dédiée aux SMCSM. Enfin, nous réalisons deux SMCSM : MAGIC, un système dédié à la fouille archéologique et TROC, un jeu d'échange. Nous rapportons les résultats de deux séries d'expériences menées avec le système TROC.

Membres du jury : Président : Mr Yves Chiaramella Rapporteur : Mme Jocelyne Nanard Rapporteur : Mr Jacques Le Maitre Examinateur : Mr Eric Lecolinet Examinateur : Mr Pierre Dumolard; Temporal data are frequently manipulated in multiple application domains (banking, clinical, geographical, etc.). Despite the diversity of techniques proposed to visualize such data, we note a lack of appropriate design approaches and methods. In this thesis, we propose an approach to visualization design and more generally to the formulation interaction techniques with temporal data. To guarantee the usability of these techniques, we focus on the characteristics of the manipulated data and user tasks. This work is multi-disciplinary and contributes to two research domains in computer science: Human-Computer Interaction and Databases. This research work contributes to the design of interactive systems for visual analysis of temporal data. In this context, we propose a taxonomy that characterizes existing visualization techniques in terms of their visualization processes. This taxonomy is based on the visualization process proposed by Chi. In collaboration with geographers, we identified a list of pertinent user tasks in terms of temporal data manipulation. Based on this list, we designed and implemented five interaction techniques adapted to the identified user tasks. We integrated these techniques to implement INVEST (Interactive Visualization and Explorative System of Temporal data) which is a multi-technique framework for visual analysis of temporal data. Each technique is a view of the same data space. INVEST implements a tool for selecting suitable techniques according to given user tasks; Les données temporelles sont fréquemment manipulées dans plusieurs domaines d'application (bancaire, clinique, géographique, etc.). Malgré la diversité des techniques proposées pour visualiser ce type de données, nous constatons un manque d'approches et de méthodes de conception. Dans cette thèse, nous proposons une approche de conception de techniques de visualisation et plus généralement d'interaction avec des espaces de données temporelles. Pour garantir l'utilisabilité de ces techniques, nous proposons de prendre en compte les caractéristiques des données manipulées et les tâches utilisateur, nous situant ainsi à la jonction de deux domaines de l'informatique : les Bases de Données et les Interfaces Homme-Machine. Ce travail contribue donc à la conception de systèmes interactifs pour l'analyse visuelle de données temporelles. Dans ce contexte, nous proposons une taxonomie qui organise les travaux existants de visualisation de données temporelles selon leur processus de visualisation. Cette taxonomie est construite à partir du processus de visualisation proposé par Chi. En collaboration avec des utilisateurs géographes, nous avons identifié une liste de tâches utilisateur pertinentes pour la manipulation de données temporelles. A partir de cette liste, nous avons conçu et implémenté cinq techniques d'interaction adaptées aux tâches identifiées. Nous avons intégré ces techniques pour développer INVEST (Interactive Visualization and Explorative System of Temporal data) qui est une plate-forme multi-techniques pour l'analyse visuelle de données temporelles. Chaque technique de visualisation est une vue du même espace de données. INVEST inclut un moteur de sélection de techniques de visualisation en fonction des tâches utilisateur spécifiées.

My work belongs to the Human-Computer Interaction research field and contributes to the field of multi-user interactive applications or groupware applications engineering. The software design and development of a groupware application raise specific problems more complex than those raised by single-user interactive applications. For example, in a groupware application, it is necessary (i) to manage multiple sources of events which generate concurrency situations, (ii) to face new technological constraints raised by networks and (iii) to take into account new kinds of human factors such as privacy. This complexity of development shows the importance of tools such as architectural models or software toolkits and infrastructures for groupware. In this context, the main contributions of this thesis are an architectural model for groupware applications, the Clover architecture model, and a generic platform, the Clover platform, for the development of groupware applications centered on group activity. The Clover model, which defines three classes of services that a groupware application may support (production, communication and coordination), serves as a conceptual guide to design our architectural model and our platform. Most of the work done focuses on technical solutions such as merging and versioning. Our approach is complementary since we focus on group activity. Our requirements are to offer functionnalities of a high level of abstraction centered on group activity (vs technical solutions) and covering the three functional spaces defined by the Clover model. The study of a set of existing development tools shows that most of them focus only on coordination.We show the limit of the latter approach based on coordination. The CoVitesse system, a groupware application that enables collaborative navigation on the WWW, and a shared whiteboard have been developed with this platform as illustrative examples., Mes travaux appartiennent au domaine de l'Interaction Homme-Machine et contribuent à l'ingénierie des systèmes interactifs multi-utilisateurs ou collecticiels. La conception et la réalisation logicielles d'un collecticiel soulèvent des problèmes propres à ce type de systèmes interactifs, plus complexes que les systèmes mono-utilisateur. Par exemple, il convient de gérer des sources d'événements différentes impliquant un phénomène de concurrence, de prendre en compte des nouvelles contraintes technologiques induites par les réseaux informatiques et de vérifier des nouvelles propriétés ergonomiques telles que le protection de la vie privée. Face à la complexité de réalisation logicielle, il est donc crucial de disposer d'outils telles que des modèles d'architecture logicielle et des plates-formes de développement. Dans ce contexte, les contributions de ma thèse sont un modèle d'architecture pour les collecticiels et une infrastructure générique, la plate-forme Clover, pour le développement des collecticiels centré sur l'humain. Le modèle du trèfle, décrivant la couverture fonctionnelle d'un collecticiel (production, communication et coordination), a été retenu comme guide conceptuel pour l'élaboration de ce modèle d'architecture et de cette infrastructure. Une large majorité des travaux se sont concentrés sur la résolution de problèmes techniques tels que la fusion de données. L'approche retenue est complémentaire puisque centrée sur l'activité de groupe. Les requis retenus sont : offrir un niveau d'abstraction centré sur l'activité de groupe, opposé à centré sur la technique, et offrir une couverture fonctionnelle générique, couvrant tous les espaces du modèle du trèfle. L'étude d'un ensemble d'outils de développement a permis de montrer que les plates-formes de haut niveau d'abstraction n'offraient que des services de coordination, dont j'ai montré les limitations. Le système CoVitesse, logiciel de navigation collaborative sur le WWW, et un système de tableau blanc partagé ont été développés pour illustrer cette infrastructure.

The multi-disciplinary work of this thesis results in its contributing to two research domains: Human-Computer Interaction (HCI), in particular Augmented Reality (AR), and Computer Assisted Medical Intervention (CAMI), a concrete application domain of AR. The contribution is twofold: on the one hand, it enriches the HCI design concepts and methods of AR by adopting a task centered point of view; on the other hand it improves the clinical usability of CAMI systems. Merging real and virtual worlds opens a wide range of possibilities for the design of AR systems, such as CAMI systems. However, there is currently no consensus either on a precise definition of AR or on a design space. Within this context, we have identified intrinsic characteristics of AR systems and then developed a classification space. In order to gain an understanding of the duality of interaction, (users interacting with part of the real world and simultaneously with part of the virtual world) we have developed the ASUR notation that describes the interaction. ASUR identifies entities involved in the system, in particular the adapters. The adapters constitute one type of ASUR component, which establishes a bridge between the real and virtual worlds. The notation ASUR constitutes the basis of our ergonomic and software design method for AR systems. Our ergonomic design method is grounded on the translation of ergonomic properties in terms of ASUR, while our software design method is based on the specialization of the PAC-Amodeus software architecture model for AR systems. In collaboration with a surgeon, we have applied and tested our methodological results on a cardiac surgery application, CASPER. It provides the surgeon with on-screen guidance information while performing a pericardial puncture. A new version of CASPER has been designed that implements a see-through head-mounted display, which enables the perception of the guidance information superimposed on the patient.; Les travaux pluridisciplinaires de cette thèse, contribuent à deux domaines : les Interfaces Homme-Machine (IHM), en particulier la Réalité Augmentée (RA), et les Gestes Médico-Chirurgicaux Assistés par Ordinateur (GMCAO), domaine concret de mise en oeuvre de la RA. La contribution est double : d'une part elle enrichit et organise les concepts d'IHM pour la RA en adoptant un point de vue centré sur la tâche, et d'autre part elle améliore l'utilisabilité par les cliniciens des systèmes de GMCAO. La fusion du monde réel et du monde virtuel ouvre des voies nouvelles pour la conception de systèmes de RA, comme les systèmes de GMCAO. Mais les limites sont mal cernées. Dans ce contexte, nous avons identifié des caractéristiques intrinsèques des systèmes de RA et établi un espace taxinomique. Afin de caractériser plus finement la dualité de l'interaction (Utilisateur-Monde Réel et Utilisateur-Monde Virtuel), nous avons défini la notation ASUR. Pour décrire l'interaction, ASUR identifie les entités intervenant dans le système, en particulier les adaptateurs, composants ASUR réalisant le lien entre les deux mondes. L'utilisation d'ASUR, par ces aspects descriptifs, taxinomiques et conceptuels constitue la base de notre démarche de conception ergonomique et logicielle de systèmes de RA. Cette démarche se fonde en outre sur l'étude de propriétés ergonomiques au sein de la description ASUR d'un système et sur l'adaptation du modèle d'architecture PAC-Amodeus aux systèmes de RA. En collaboration avec le chirurgien, nous avons appliqué et testé nos résultats méthodologiques sur une application concrète de chirurgie cardiaque. Cette application, CASPER, assiste le chirurgien lors de la réalisation d'une ponction péricardique, en lui procurant des informations de guidage du geste clinique sur un écran. Une re-conception de CASPER nous a amené à implémenter un casque semi-transparent permettant de visualiser ces informations directement sur le patient.

The multi-disciplinary work of this thesis results in its contributing to two research domains: Human-Computer Interaction (HCI), in particular Augmented Reality (AR), and Computer Assisted Medical Intervention (CAMI), a concrete application domain of AR. The contribution is twofold: on the one hand, it enriches the HCI design concepts and methods of AR by adopting a task centered point of view; on the other hand it improves the clinical usability of CAMI systems. Merging real and virtual worlds opens a wide range of possibilities for the design of AR systems, such as CAMI systems. However, there is currently no consensus either on a precise definition of AR or on a design space. Within this context, we have identified intrinsic characteristics of AR systems and then developed a classification space. In order to gain an understanding of the duality of interaction, (users interacting with part of the real world and simultaneously with part of the virtual world) we have developed the ASUR notation that describes the interaction. ASUR identifies entities involved in the system, in particular the adapters. The adapters constitute one type of ASUR component, which establishes a bridge between the real and virtual worlds. The notation ASUR constitutes the basis of our ergonomic and software design method for AR systems. Our ergonomic design method is grounded on the translation of ergonomic properties in terms of ASUR, while our software design method is based on the specialization of the PAC-Amodeus software architecture model for AR systems. In collaboration with a surgeon, we have applied and tested our methodological results on a cardiac surgery application, CASPER. It provides the surgeon with on-screen guidance information while performing a pericardial puncture. A new version of CASPER has been designed that implements a see-through head-mounted display, which enables the perception of the guidance information superimposed on the patient., Les travaux pluridisciplinaires de cette thèse, contribuent à deux domaines : les Interfaces Homme-Machine (IHM), en particulier la Réalité Augmentée (RA), et les Gestes Médico-Chirurgicaux Assistés par Ordinateur (GMCAO), domaine concret de mise en oeuvre de la RA. La contribution est double : d'une part elle enrichit et organise les concepts d'IHM pour la RA en adoptant un point de vue centré sur la tâche, et d'autre part elle améliore l'utilisabilité par les cliniciens des systèmes de GMCAO. La fusion du monde réel et du monde virtuel ouvre des voies nouvelles pour la conception de systèmes de RA, comme les systèmes de GMCAO. Mais les limites sont mal cernées. Dans ce contexte, nous avons identifié des caractéristiques intrinsèques des systèmes de RA et établi un espace taxinomique. Afin de caractériser plus finement la dualité de l'interaction (Utilisateur-Monde Réel et Utilisateur-Monde Virtuel), nous avons défini la notation ASUR. Pour décrire l'interaction, ASUR identifie les entités intervenant dans le système, en particulier les adaptateurs, composants ASUR réalisant le lien entre les deux mondes. L'utilisation d'ASUR, par ces aspects descriptifs, taxinomiques et conceptuels constitue la base de notre démarche de conception ergonomique et logicielle de systèmes de RA. Cette démarche se fonde en outre sur l'étude de propriétés ergonomiques au sein de la description ASUR d'un système et sur l'adaptation du modèle d'architecture PAC-Amodeus aux systèmes de RA. En collaboration avec le chirurgien, nous avons appliqué et testé nos résultats méthodologiques sur une application concrète de chirurgie cardiaque. Cette application, CASPER, assiste le chirurgien lors de la réalisation d'une ponction péricardique, en lui procurant des informations de guidage du geste clinique sur un écran. Une re-conception de CASPER nous a amené à implémenter un casque semi-transparent permettant de visualiser ces informations directement sur le patient.

Computer-based emotion recognition is a growing field which develops new needs in terms of software modeling and integration of existing models. This thesis describes a conceptual framework for designing emotionally-aware interactive software. Our approach is based upon conceptual results from the field of multimodal interaction: we redefine the concepts of modality and multimodality within the frame of passive emotion recognition. We then describe a component-based conceptual model relying on this redefinition. The emotion branch facilitates the design, development and maintenance of emotionally-aware systems. A multimodal, interactive, gesture-based emotion recognition software based on the emotion branch was developed. This system was integrated within an augmented reality system to augment a ballet dance show according to the dancer's expressed emotions., La reconnaissance d'émotions est un domaine jeune mais dont la maturité grandissante implique de nouveaux besoins en termes de modélisation et d'intégration dans des modèles existants. Ce travail de thèse expose un modèle conceptuel pour la conception d'applications interactives sensibles aux émotions de l'utilisateur. Notre approche se fonde sur les résultats conceptuels issus de l'interaction multimodale: nous redéfinissons les concepts de modalité et de multimodalité dans le cadre de la reconnaissance passive d'émotions. Nous décrivons ensuite un modèle conceptuel à base de composants logiciels s'appuyant sur cette redéfinition: la branche émotion, facilitant la conception, le développement et le maintien d'applications reconnaissant l'émotion de l'utilisateur. Une application multimodale de reconnaissance d'émotions par la gestuelle a été développée selon le modèle de la branche émotion et intégrée dans un système d'augmentation de spectacle de ballet sensible aux émotions d'un danseur.