Validation expérimentale du critère D p

Les travaux cités précédemment montrent l’importance de l’analyse du regard qui pourra être utilisée pour définir un ou plusieurs indicateurs de performance dans la conduite. Dans ce qui suit nous analyserons le paramètre distance anticipée Dp afin de voir s’il peut être utilisé comme un indicateur de différentiation des situations de conduite liées au parcours à suivre, et voir s’il permet de différencier les compétences de conduite en FRE.

3.3.1 Système de suivi du regard Tobii (Eye Tracker)

Afin d’obtenir une estimation de la distance anticipée Dp, nous avons utilisé un système de suivi du regard de marque Tobii X1 Light (figure 3.6). Ce système est fixé à l’extrémité basse de l’écran. il est composé de trois éléments principaux : les projecteurs, les caméras et les algorithmes de calculs. Les projecteurs génèrent une lumière proche de l’infrarouge sur les yeux et les caméras prennent des images des yeux à haute cadence 32HZ, puis les algorithmes de traitement d’image sont utilisés afin d’obtenir des détails spécifiques (taille de la pupille, positions,... ) sur les yeux de l’utilisateur (figure 3.7). À cette distance, l’angle de vision peut atteindre 30° avec une précision de 0,3°. Avant de commencer les tests, le système de suivi du regard a été étalonné pour chaque sujet, en utilisant l’algorithme d’étalonnage à 9 points recommandé par le fabricant. Ce processus de calibration prend environ 1 à 3 minutes et ne nécessite pas de répétition pour l’utilisateur pendant la durée de l’activité de simulation.

Ce système peut être utilisé dans plusieurs disciplines de recherche à l’aide de son SDK1. Le SDK permet de relier l’appareil avec plusieurs logiciels de développement interactif 3D et d’analyse (Virtools, Unity, Matlab,...). Dans notre cas, nous avons relié ce système avec le simulateur 3D ViEW à l’aide du logiciel Virtools pour pouvoir récupérer les informations du regard de l’utilisateur. Nous avons récupéré les positions de convergence des yeux sur l’écran. Ensuite nous avons envoyé deux rayons à partir des positions des yeux sur la caméra avatar (distance interoculaire 65mm) vers les deux points de convergence sur l’écran (figure 3.10). Le point d’intersection des deux rayons est enregistré pour calculer la distance anticipée Dp.

Figure 3.6 – Dispositif de suivi du regard Tobii (eye tracker)

Figure 3.7 – Principe de fonctionnement du dispositif de suivi de regard

Figure 3.8 – Simulateur 3D View

Un schéma explicatif est donné par la figure 3.9. L’utilisateur se place devant l’écran du simulateur à une distance V considérée constante (environ 60cm) et regarde « à l’intérieur » de la scène virtuelle. Le dispositif de suivi du regard permet de déterminer les positions de regard de chaque œil sur l’écran (cf. figure 3.9) . La distance interoculaire étant plus importante que la distance séparant les positions des yeux détectées sur l’écran, il nous est possible de déterminer le point de convergence du regard dans la scène virtuelle et d’en déduire la distance Dp. En considérant la distance interoculaire E fixe (65mm), Dp est représentée par Zm, la profondeur du regard à l’intérieur de la scène, donnée par l’équation suivante :

Zm= ^{P V} E − P où P est la distance de convergence des yeux sur l’écran.

Dans certains cas, le système de suivi du regard peut perdre la localisation des pupilles de l’utilisateur (regard hors champ). La donnée Zm n’est plus disponible. Afin d’assurer une continuité dans les calculs de la trajectoire par le modèle OPCM, nous avons estimé sa valeur par la moyenne

des cinq valeurs précédentes. Durant les tests nous avons constaté que pour les personnes portant des lunettes de corrections, les mesures n’étaient pas stables (leur détection du regard était presque impossible). Ces mesures ont été rejetées de l’analyse. Ce problème est maintenant résolu avec l’utilisation d’une version plus récente du système de suivi du regard et plus performante.

Figure 3.9 – Principe de mesure de la distance anticipée Dp

Figure 3.10 – L’estimation de la distance anticipée Dp

3.3.2 Méthodologie

La première expérience, consiste à mesurer la distance Dp pour les 15 sujets valides décrits dans le chapitre précédent. Le sujet doit s’installer devant l’écran en assurant la distance de capture de l’eye tracker Tobii. Il utilise le simulateur ViEW (figure 3.8) et il respecte le parcours défini par la figure 3.11. Ce dernier est composé de trois zones : Zone 1 : slalom serré, Zone 2 : virage et Zone 3 :

slalom large. L’utilisateur doit se déplacer à une vitesse maximale en évitant les collisions et les marches arrières.

L’ensemble des sujets sont des membres du laboratoire : doctorants, stagiaires, etc. Parmi eux certains ont déjà utilisé le simulateur ViEW.

Figure 3.11 – Parcours à suivre divisé en trois zones

La deuxième expérience a eu lieu au Centre de Médecine Physique et de Réadaptation pour Enfants de Flavigny sur Moselle (54, France). Huit enfants avec différents types de handicaps (troubles praxiques et visuospatiaux, troubles d’apprentissage) ont été sélectionnés. Au cours de l’expérience, les sujets ont utilisé le même environnement virtuel et la même architecture de fauteuil roulant que ceux utilisés par les sujets valides. Pour la mesure de leur Dp, nous avons utilisé le même eye tracker Tobii décrit dans la section précédente. Une période de 5 à 10 minutes a été donnée pour découvrir le simulateur. Chacun d’entre eux a fait au moins trois essais pour chaque vitesse de 0,82 à 2,02 m/s. La déficience visuelle couplée au port de lunettes correctrices de 3 sujets a conduit à des données inutilisables. Ils ont donc été exclus de l’étude. Le panel de sujets se compose de 2 filles et 3 garçons, droitiers et gauchers, âgés de 10 à 16 ans, et le tableau 3.1 décrits leurs types et niveaux de déficiences à l’aide des classification MACS et GMFCS.

Sujet Sujet 1 Sujet 2 Sujet 3 Sujet 4 Sujet 5 Droitier/ gaucher gaucher droitier gaucher gaucher droitier

Age 15 16 14 10 10

FRE/ sans FRE sans FRE sans FRE sans FRE FRE sans FRE

MACS 2 2 non MACS 2 non GMFCS

GMFCS 3 1 non MACS 1 non GMFCS

Trouble praxiques oui oui sans non non troubles visuo-spatiaux oui oui sans oui oui

MACS (Manuel Ability Classification System) [187] Il s’agit d’un système de classification des activités manuelles quotidiennes élaboré par des professionnels canadiens et suédois. Ce système contient cinq niveaux. Il est destiné aux enfants paralysés cérébraux âgés de 4 à 18 ans, qu’ils soient légèrement handicapés ou dans l’impossibilité d’agir. Le MACS est un complément du système GMFCS ou d’autres systèmes utilisés dans le domaine du handicap. Il est basé sur les performances dans la manipulation des objets définis au cours des activités quotidiennes et dans l’espace de vie accessible de la personne. Les niveaux du MACS sont définis comme suit :

1. Manipule les objets facilement et avec succès : le sujet a des limitations dans l’aisance à exécuter des tâches manuelles qui requièrent de la vitesse et de l’exactitude. Par contre, n’importe quelle limitation dans les habiletés manuelles ne restreint pas l’autonomie dans les activités quotidiennes.

2. Manipule la plupart des objets mais avec une certaine diminution de la qualité