De la prise d'information visuelle à la formation d'impressions - Page 1 - test Thomas Couronné De la prise d’information visuelle à la formation d’impressions : apports de l’oculométrie pour l’étude des processus de la perception et de la cognition visuelle des objets manufacturés Thèse Editions EDILIVRE APARIS Collection Universitaire 75008 Paris ‐ 2009 5 Tous nos livres sont imprimés dans les règles environnementales les plus strictes Il est interdit de reproduire intégralement ou partiellement la présente publication sans autorisation du Centre Français d’exploitation du droit de Copie (CFC) – 20 rue des Grands‐ Augustins – 75006 PARIS – Tél. : 01 44 07 47 70 / Fax : 01 46 34 67 19. © Éditions Edilivre – Collection Universitaire – 2009 ISBN : 978-2-8121-1543-1 Dépôt légal : Novembre 2009 Tous droits de reproduction, d’adaptation et de traduction, intégrale ou partielle réservés pour tous pays 6 Les annexes n'étant pas présentes dans l’ouvrage, merci de contacter l'auteur via l'adresse Thomas.Couronne@gmail.com pour plus d'informations concernant les renvois aux annexes. 8 Résumé /Abstract Mots-clés : traitement de données, oculométrie, mouvements des yeux, perception visuelle, cognition visuelle, évaluation, jugement, produit manufacturé, automobile L’intégration des facteurs humains dans la conception et le développement industriel est aujourd’hui un enjeu majeur de l’innovation technologique, et plus particulièrement pour l’automobile. L’étude des processus d’évaluation des produits manufacturés permet ainsi d’apporter des informations clés sur la manière dont le produit va être perçu puis jugé. Par son approche pluridisciplinaire à la confluence des sciences de l’ingénieur et des sciences cognitives, notre travail contribue à la compréhension des processus de la cognition visuelle et de formation d’impression par l’usage de l’oculométrie. Ainsi, les comportements oculomoteurs mesurés en situation d’évaluation visuelle du produit automobile vont être caractérisés et catégorisés par des méthodes statistiques empruntées au traitement des images, à la biologie, à l’agronomie ou la psychophysique. Les liens entre l’orientation du regard, l’attention visuelle et l’intégration cognitive des informations visuelles pour l’évaluation seront ensuite étudiés. Plusieurs paradigmes expérimentaux sont conçus : évaluation monadique ou par paire, à durée d’exposition libre ou limitée, depuis des positions d’observations libres ou contraintes. Il s’avère que les processus qui guident l’orientation du regard lors de l’évaluation visuelle de produits photographiés, tels que les habitacles automobiles, sont nombreux et imbriqués de manière complexe tant spatialement que temporellement. Ce travail développe non seulement un ensemble de protocoles et de préconisations d’usage de l’oculométrie, mais aussi une démarche d’analyse de ces données par des traitements en cascade, afin de mettre en évidence le traitement visuel des zones d’intérêt et les effets des consignes. Finalement, un ensemble de méthodes est proposé pour estimer les contributions relatives des différents processus attentionnels sur la structuration des distributions de fixations. Key-words: data analysis, eye movement, visual perception, visual cognition, assessment, evaluation, judgment, manufactured objects, automotive Today, Human factors are highly strategic in the industrial process of design and technical innovation, and have to be considered in particular for automotive industry. Especially, the consumer’s behavior studies are very useful for a better understanding of a judgment process. In that way, our work deals with engineering and cognitive sciences. It contributes by the use of eye movements to analyze and model visual cognition and assessment process. At first, the eye movements are characterized and classified with statistical tools coming from image processing, biology, agronomy or psychophysics. Then, we observe links between gaze orientation, visual attention, and cognitive integration of visual information. Different experimental paradigms are built: 9 monadic and pair-wise evaluation, free or fixed exposition duration, constrained or free point of view. In the context of automotives evaluations, gaze behavior seems to be influenced by a lot of factors, organized in a complex manner. That’s why we suggest new protocols and recommendations for the use of eye-movement measures, in these complex situations. A “statistical eye movement analysis toolbox” and a “cascading treatment methodology” are built for observation of visual behavior on areas of interest and for visual information integration. Finally, we suggest new methods to evaluate the different attention process effects on eye movements. 10 Remerciements Ce travail n’aurait pas été possible sans le support et l’accompagnement de nombreuses personnes, que je tiens à remercier ici. Je souhaite tout d’abord exprimer mes chaleureux remerciements aux superviseurs de cette thèse pour leur disponibilité, leur expertise, et leur ouverture d’esprit dans ce travail pluridisciplinaire. Par ordre alphabétique, je remercie : Michel Dubois (Université Pierre Mendès‐France, Laboratoire de Psychologie Sociale, Grenoble) pour ses conseils et ses relectures attentives, Pauline Faye (PSA PEUGEOT CITROEN) pour sa gestion dynamique du projet, sa motivation, et pour ses conseils en statistiques, Anne Guérin‐Dugué (Université Joseph‐Fourrier, Gipsa‐Lab, Grenoble) pour son suivi attentif, son excellent sens de la pédagogie, et pour son investissement permanent, 11 Christian Marendaz (Université Pierre Mendès‐France, Laboratoire de Psychologie et Neuro‐Cognition, Grenoble) pour toutes les idées et suggestions, ainsi que pour ses conseils ayant permis de bien positionner cette thèse et ses enjeux, Brigitte Meillon (CLIPS‐Laboratoire d’informatique de Grenoble) pour son expertise technique, sa gestion des petits détails qui simplifient la vie et pour sa sympathie. Je tiens ensuite à remercier messieurs Thierry Baccino (Université de Nice), Peter De Graef (Université de Leuven, Belgique) et Jean‐Christophe Popieul pour avoir accepté d’examiner ce présent travail de doctorat. Mes remerciements sincères et cordiaux s’adressent à tous mes collègues et amis du Laboratoire PErceptions et Facteurs Humains (PSA PEUGEOT CITROEN), qui aussi bien « permanents », « prestataires » que « stagiaires », ont comptés pendant ces trois années. En particulier, de chaleureux remerciements à Anne Bardot, qui a monté et développé ce département d’exception, à mes collègues thésards Maël Amari, Marie‐Céline Bézat, Fabrice Clochard, Lucille Dompnier, et Sandrine Fisher pour le soutien mutuel dans les hauts et les bas qui ont jalonnés nos thèses, à Virgile 12 Charton, Stéphanie Donnet, Laurent Kirsche et Philippe Petit‐Jean pour les échanges et collaborations de grande qualité, à Emmanuelle Diaz et Justin Parchantour pour l’accompagnement (notamment…) dans les traitements statistiques, à Emilie V., François C., JeanMi P., Laurence R., Olivier L., Sylvain D., Thomas B. ou encore Yann R. pour les bons moments passés dans l’open‐space 516 mais aussi après le travail, ainsi qu’à la bande de « Vole Avec Tes Mains » (XiXi, Flo, Thibaut,…) pour les concerts sympathiques. Je remercie les membres du Laboratoire des Images et Signaux (Gipsa‐Lab, Institut National Polytechnique de Grenoble) pour leur accueil et leur disponibilité, et plus spécifiquement Jeanny Hérault et Nathalie Guyader pour leurs conseils lors des expérimentations et de mes visites mensuelles au laboratoire, ainsi qu’à Tien Ho Phuoc pour ses mesures et ses algorithmes. Mes remerciements sont aussi adressés aux membres du Laboratoire Communication Langagière et Interaction Personne Système (Laboratoire d’Informatique de Grenoble) pour m’avoir accueilli lors de ma première année de thèse. Ce travail n’aurait pas été ce qu’il est sans les riches échanges qui ont eut lieu notamment lors des conférences ECEM et ECVP. Je remercie en particulier Benjamin Tatler, Mark Wexler, Laurent Itti, Claus‐Christian Carbon, Fréderic Landragin, Thérèse Collins, Alexandra Ciaccia, Tania Dukic, et Stefan Raidt. 13 Enfin, parce que sans eux rien ne serait pareil et tout serait moins bien, ces trois années de doctorat sont dédiées à ma famille et à mes proches, dont les qualités sont telles que les lister serait réducteur. 14 Avant Propos Ce doctorat fait parti des 10% de thèses initiées chaque année en France sur des problématiques industrielles, et se déroulant au sein d’une entreprise via une Convention Industrielle de Formation par la Recherche (CIFRE). Le groupe PSA PEUGEOT CITROEN, par sa dimension internationale, par son activité fortement concurrentielle, et par le caractère technologique de ses produits, est doté d’une Direction Recherche et Innovation d’envergure. C’est ainsi que 20 nouvelles thèses sont financées chaque années, et qui par leur caractère amont sont de réels atouts pour l’innovation. La recherche en contexte industriel possède plusieurs caractéristiques qui différencient les thèses industrielles des thèses universitaires. Tout d’abord le positionnement et l’évolution de la problématique sont cadrés par la nécessité de transférer les travaux à des sujets concrets et porteurs, ce qui favorise les activités de synthèse pluridisciplinaires plutôt que les approfondissements théoriques. Dans certaines situations le doctorant peut être sollicité au sein de l’entreprise en tant qu’expert sur des projets connexe permettant de garder à l’esprit les contraintes industrielles, de suivre les orientations générales des innovations, et si nécessaire de repositionner le sujet sur un axe plus porteur. Une autre différence entre les thèses industrielles et universitaires provient du fait que les moyens expérimentaux alloués en milieu industriel sont généralement plus importants qu’en laboratoire universitaire. En contrepartie, le programme de recherche doctoral suit un plan rigoureux et balisé, dans lequel un esprit de synthèse et d’adaptation aux différents interlocuteurs est attendu. Une autre spécificité de la recherche industrielle vient du caractère confidentiel des sujets abordés, qui implique que les publications et communications vers la communauté scientifique soient contrôlées. Enfin, le doctorant « CIFRE » doit développer une expertise spécifique venant du co‐encadrement universitaire et industriel : le premier favorise la compréhension des processus théorique du sujet, et le 17
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