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Par Frédéric Vella IRIT - Toulouse Equipe IHCS

Modèles psychophysiques d’atteintes de cibles pour les personnes souffrant de troubles neuromusculaires. Par Frédéric Vella IRIT - Toulouse Equipe IHCS Directrices : Nadine Vigouroux et Régine André- Obrecht Encadrant : PhilippeTruillet. Contexte et problématique.

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  1. Modèles psychophysiques d’atteintes de cibles pour les personnes souffrant de troubles neuromusculaires Par Frédéric Vella IRIT - Toulouse Equipe IHCS Directrices : Nadine Vigouroux et Régine André-Obrecht Encadrant : PhilippeTruillet Soutenance de thèse le 18 décembre 2008 à l'IRIT

  2. Contexte et problématique Loi de Fitts et handicap Conception de claviers virtuels Conclusions et perspectives Plan de la présentation • Contexte et problématiques • Partie 1 : Loi de Fitts et handicap • Partie 2 : Projection théorique sur la conception de claviers virtuels • Caractérisation de la fatigue • Validation de la loi de Fitts • Conclusions et perspectives Soutenance de thèse le 18 décembre 2008 à l'IRIT

  3. Contexte et problématique Loi de Fitts et handicap Conception de claviers virtuels Conclusions et perspectives 5 millions de personnes handicapées 2 millions de personnes atteintes de déficiences motrices Personnes handicapées en France [Vilalta, 2006] Soutenance de thèse le 18 décembre 2008 à l'IRIT

  4. Contexte et problématique Loi de Fitts et handicap Conception de claviers virtuels Conclusions et perspectives Problématiques Fatigue ? 1) Difficultés de l’interaction WIMP 2) Utilisation d’un périphérique PC Soutenance de thèse le 18 décembre 2008 à l'IRIT

  5. Une définition : Fatigue [Allain et al, 1999] « une baisse d'activité d'un système vivant ayant un fonctionnement excessif. Elle devient observable, soit par une plainte de l’utilisateur, soit par des signes observés. La fatigue est souvent due au vieillissement, à l’usure, à l'altération de la structure ou encore à l'épuisement (au sens biochimique du terme). Elle se présente sous plusieurs formes : musculaire, nerveuse, ou encore organique quand elle est d’origine pathologique ». Contexte et problématique Loi de Fitts et handicap Conception de claviers virtuels Conclusions et perspectives Soutenance de thèse le 18 décembre 2008 à l'IRIT

  6. Contexte et problématique Loi de Fitts et handicap Conception de claviers virtuels Conclusions et perspectives Objectifs de la thèse • Validation d’une loi de psychomotricité • Utilisation pour la conception  Concevoir des interfaces utilisables pour les personnes handicapées motrices • « Problème handicap: difficultés motrices • Impact sur les performances » • Axes de recherches • Multi modalités ou autres modalités • Design de dispositifs adaptés • Techniques d’interactions • 2 approches • A posteriori : expérimentations • A priori : Se base sur des modèles, permet d’assurer une certaine utilisabilité Soutenance de thèse le 18 décembre 2008 à l'IRIT

  7. Contexte et problématique Loi de Fitts et handicap Conception de claviers virtuels Conclusions et perspectives T = TH +TM + TD + TP [Card 1980] Opérateurs : K (frappe), P (désignation), H (prise en main), D (déplacement), M (activité mentale), R (temps de réponse du système) Goal, Operators, Methods, and Selection rules (GOMS) • Temps d’exécution d’une tâche Soutenance de thèse le 18 décembre 2008 à l'IRIT

  8. Contexte et problématique Loi de Fitts et handicap Conception de claviers virtuels Conclusions et perspectives [Fitts, 1954] Loi de Fitts • Fitts : prédiction du temps d’atteinte de cibles • Indice de Difficulté (ID) MT = a + b × ID ID = log2(2A/W) Avec C= 0,5 [Welford, 1968] C= 1 [MacKenzie, 1992] Soutenance de thèse le 18 décembre 2008 à l'IRIT

  9. Contexte et problématique Loi de Fitts et handicap Conception de claviers virtuels Conclusions et perspectives Fitts : Personnes valides • Cohérente avec cette population • Techniques basées sur Fitts • Goal Crossing [Accot et Zhai, 1997] • EdgeWrite [Wobbrock et Myers, 2006] • GrooveWrite [Al Faraj et al, 2008]  Agilité et précision • Pointage sémantique [Blanch, 2004] • Cibles extensibles [McGuffin, 2002] Soutenance de thèse le 18 décembre 2008 à l'IRIT

  10. Contexte et problématique Loi de Fitts et handicap Conception de claviers virtuels Conclusions et perspectives Fitts : Personnes handicapées • La loi de Fitts, est-elle valable dans le cadre du Handicap Moteur? • Ecart important entre les résultats théoriques et expérimentaux [Hwang, 2005] et [Vigouroux, 2004] • Ajout de paramètres supplémentaires  réduction déviation [Moulton, 1999] • Angles de mouvements Soutenance de thèse le 18 décembre 2008 à l'IRIT

  11. Contexte et problématique Loi de Fitts et handicap Conception de claviers virtuels Conclusions et perspectives Champs d’études • Définir : • Les paramètres pertinents dans le cadre du handicap moteur • Des valeurs de ces paramètres pour différentes catégories de handicap moteur  Adapter la loi de Fitts Soutenance de thèse le 18 décembre 2008 à l'IRIT

  12. Contexte et problématique Loi de Fitts et handicap Conception de claviers virtuels Conclusions et perspectives Démarche • Expérience de Fitts avec différentes catégories de populations • Reprise de l’expérience 1D pour • Même situation expérimentale • Détermination des paramètres a et b dans les mêmes conditions que pour les personnes valides • Nouvelle modélisation Soutenance de thèse le 18 décembre 2008 à l'IRIT

  13. Contexte et problématique Loi de Fitts et handicap Conception de claviers virtuels Conclusions et perspectives Expérimentation • Objectifs • Etude de l’effet de ID (taille et distance) sur les performances pour adaptation de a et b • Variables (en pixels) • W : 8, 16, 24, 32, 40 • A : 80, 160, 240, 480 Soutenance de thèse le 18 décembre 2008 à l'IRIT

  14. Hypothèses H 1 : Les distances parcourues pour aller d’une cible à l’autre par les sujets valides sont moins importantes que celles parcourues par les sujets handicapés H 2 : Les personnes handicapées réalisent plus d’erreurs d’atteintes de cibles que les personnes valides H 3 : L’indice de difficulté est moins important pour les personnes valides que pour les personnes handicapées pour un W et un A identiques H 4 : Le temps de parcours (MT) d’une cible à l’autre par les sujets valides est moins important que celui des sujets handicapés Contexte et problématique Loi de Fitts et handicap Conception de claviers virtuels Conclusions et perspectives Soutenance de thèse le 18 décembre 2008 à l'IRIT

  15. Contexte et problématique Loi de Fitts et handicap Conception de claviers virtuels Conclusions et perspectives Expérimentation • Populations • Valides (15V) • Handicapées (9HM, 4HT) Variabilité • Consignes • Atteindre rapidement les cibles • Retours • Avec erreur : cible fixe • Sans erreur : déplacement de la cible + son Soutenance de thèse le 18 décembre 2008 à l'IRIT

  16. Contexte et problématique Loi de Fitts et handicap Conception de claviers virtuels Conclusions et perspectives Distance parcourue • H 1 : DT(V) < DT(HM) et DT(HT)  vérifiée pour HT Soutenance de thèse le 18 décembre 2008 à l'IRIT

  17. Contexte et problématique Loi de Fitts et handicap Conception de claviers virtuels Conclusions et perspectives Taux d’erreurs • H 2 : Les HT et HM réalisent plus d’erreurs d’atteintes de cibles que les V  vérifiée pour HT 17 Soutenance de thèse le 18 décembre 2008 à l'IRIT

  18. Contexte et problématique Loi de Fitts et handicap Conception de claviers virtuels Conclusions et perspectives Résultat : ID • H 3 : L’indice de difficulté est moins importante pour les V que pour les H pour un W et un A identique pour les 2 populations  non vérifiée Soutenance de thèse le 18 décembre 2008 à l'IRIT

  19. Contexte et problématique Loi de Fitts et handicap Conception de claviers virtuels Conclusions et perspectives Résultat: MT • H 4 : Le temps de parcours (MT) d’une cible à l’autre par les V < HT et HM  vérifiée - Soutenance de thèse le 18 décembre 2008 à l'IRIT

  20. Contexte et problématique Loi de Fitts et handicap Conception de claviers virtuels Conclusions et perspectives Modélisation par régression linéaire Valides Myopathes Tétraplégiques Soutenance de thèse le 18 décembre 2008 à l'IRIT

  21. Contexte et problématique Loi de Fitts et handicap Conception de claviers virtuels Conclusions et perspectives Modélisation par encadrement d’intégrale Soutenance de thèse le 18 décembre 2008 à l'IRIT

  22. Contexte et problématique Loi de Fitts et handicap Conception de claviers virtuels Conclusions et perspectives Mise en pratique • Claviers virtuels • Aide à la communication • Un clavier  un ensemble d’atteinte de cibles  Modèle théorique adapté Soutenance de thèse le 18 décembre 2008 à l'IRIT

  23. Contexte et problématique Loi de Fitts et handicap Conception de claviers virtuels Conclusions et perspectives Wj Touche i [Soukoreff, 1995] Aij Touche j Adaptation de Fitts: Agencement des touches Soutenance de thèse le 18 décembre 2008 à l'IRIT

  24. Contexte et problématique Loi de Fitts et handicap Conception de claviers virtuels Conclusions et perspectives Claviers virtuels • Initialement le clavier AZERTY • ralentir la frappe • Clavier physique 10 doigts • Constat : les claviers virtuels AZERTY non optimisés • Clavier virtuel 1 doigt  Minimiser le déplacement du curseur : optimiser la vitesse de saisie et réduire la fatigue • 2 voix d’études • Listes de prédictions (lettres, mots) • Agencement des touches Soutenance de thèse le 18 décembre 2008 à l'IRIT

  25. Contexte et problématique Loi de Fitts et handicap Conception de claviers virtuels Conclusions et perspectives Agencement des touches • Raisons du choix • Besoins utilisateurs—ChatCom • Uniquement la prise en compte de la motricité(conditions expertes) • 2 procédés • Réduction du nombre de touches • Réagencement des touches Soutenance de thèse le 18 décembre 2008 à l'IRIT

  26. Contexte et problématique Loi de Fitts et handicap Conception de claviers virtuels Conclusions et perspectives Clavier ambigu UKO (emprunté à [Harbusch et al, 2003]) Réduction du nombre de touches [Vigouroux et al, 2004] Soutenance de thèse le 18 décembre 2008 à l'IRIT

  27. Contexte et problématique Loi de Fitts et handicap Conception de claviers virtuels Conclusions et perspectives Clavier OPTI [MacKenzie et Zhang, 1999]. Clavier FITALY [MacKenzie et Zhang, 1999] Clavier Metropolis [Zhai et al, 2000] Clavier GAG (Généré par Algorithme Génétique) [Raynal et Vigouroux, 2005a] Réagencements des touches Soutenance de thèse le 18 décembre 2008 à l'IRIT

  28. Contexte et problématique Loi de Fitts et handicap Conception de claviers virtuels Conclusions et perspectives Agencements des touches • Est-ce que ces agencements sont adaptés ? • Vitesse Clavier ambigu < clavier AZERTY • Vitesse clavier non ambigu qqconque < clavier AZERTY  Objectif: concevoir un clavier virtuel adapté aux problèmes de pointage • Tenir compte de la difficulté de déplacer le curseur • « directions préférentielles » Soutenance de thèse le 18 décembre 2008 à l'IRIT

  29. SOftware KEYboard TOolkit SOKEYTO : Outil d’instrumentation Contexte et problématique Loi de Fitts et handicap Conception de claviers virtuels Conclusions et perspectives ENVIRONNEMENT DE CONCEPTION POUR CLAVIER LOGICIEL Couleur de la touche Déplacer la touche Affecter un caractère à une touche Effacer la touche Créer une touches Sauvegarde du clavier logiciel www.fitaly.com Poser une touche (forme rectangulaire) Ouvrir un clavier logiciel Touche du clavier logiciel Placer la touche • Objectifs scientifiques • Concevoir des claviers virtuels • Conception centrée utilisateur • Confronter de manière prédictive les différents agencements (tailles des touches, localisation, espacements) •  Base d’évaluation de claviers virtuels Soutenance de thèse le 18 décembre 2008 à l'IRIT

  30. SOftware KEYboard TOolkit (SOKEYTO) : Outil d’instrumentation Contexte et problématique Loi de Fitts et handicap conception de claviers virtuels Conclusions et perspectives 30 Soutenance de thèse le 18 décembre 2008 à l'IRIT

  31. Contexte et problématique Loi de Fitts et handicap Conception de claviers virtuels Conclusions et perspectives Etude de cas • Objectifs : Caractérisation de la fatigue motrice • La vitesse (en WPM) n’est pas le seul paramètre qui la caractérise • Nombre total de caractères saisis • L’agencement des touches est il optimisé selon la motricité des sujets ? Soutenance de thèse le 18 décembre 2008 à l'IRIT

  32. Contexte et problématique Loi de Fitts et handicap Conception de claviers virtuels Conclusions et perspectives Clavier Céline Clavier Annie Etude de cas • Sujets : 2 personnes handicapées (myopathes) • Annie : sujet 1, degré 3 • Céline : sujet 2, degré 2 • Claviers conçus avec la plateforme SOKEYTO [Vella 2005] Soutenance de thèse le 18 décembre 2008 à l'IRIT

  33. Contexte et problématique Loi de Fitts et handicap Conception de claviers virtuels Conclusions et perspectives Comparaison des résultats théoriques Soutenance de thèse le 18 décembre 2008 à l'IRIT

  34. Contexte et problématique Loi de Fitts et handicap Conception de claviers virtuels Conclusions et perspectives Déroulement • Exercice 1 : • saisie de 1367 caractères • 8 jours (2 fois par jour avec contre-balancement (AZERTY versus « sujet »)) • Exercice 2 : • Saisie sans phase de repos de 5555 caractères • 2 jours (2 fois par jour avec contre-balancement (AZERTY versus « sujet »)) • Consigne • La saisie doit être effectuée aussi vite que possible Soutenance de thèse le 18 décembre 2008 à l'IRIT

  35. Contexte et problématique Loi de Fitts et handicap Conception de claviers virtuels Conclusions et perspectives Hypothèses • H 1 : Distance AZERTY > claviers conçus • H 2 : Vitesse claviers conçus par les sujets > vitesse clavier AZERTY • H 3 : Nombre de caractères saisis claviers conçus par les sujets > nombre de caractères saisis par AZERTY Soutenance de thèse le 18 décembre 2008 à l'IRIT

  36. Contexte et problématique Loi de Fitts et handicap Conception de claviers virtuels Conclusions et perspectives Exercice 1 : Distance réelle • H 1 : D (AZERTY) > D (claviers conçus)  vérifiée Soutenance de thèse le 18 décembre 2008 à l'IRIT

  37. Exercice 1 : Apprentissage et vitesse H 2 : V(conçus) > V (AZERTY)  non vérifiée! Contexte et problématique Loi de Fitts et handicap Conception de claviers virtuels Conclusions et perspectives AZERTY Céline Annie AZERTY Soutenance de thèse le 18 décembre 2008 à l'IRIT

  38. Contexte et problématique Loi de Fitts et handicap Conception de claviers virtuels Conclusions et perspectives Validation des modèles Soutenance de thèse le 18 décembre 2008 à l'IRIT

  39. Contexte et problématique Loi de Fitts et handicap Conception de claviers virtuels Conclusions et perspectives Conclusion • Nouveaux modèles adaptés au comportement moteur des populations • Première partie • Temps Moyen • Deuxième partie • Effet d’apprentissage • Première validation du modèle • Personnes atteintes d’amyotrophie spinale Soutenance de thèse le 18 décembre 2008 à l'IRIT

  40. Contexte et problématique Loi de Fitts et handicap conception de claviers virtuels Conclusions et perspectives Perspectives • Identification de nouveaux paramètres de la fatigue • Mesure WPM pas représentative  d(WPM)/dt • Règles rapport A/W pour la spécification d’IHM • Adaptation (intra ou inter) des modèles • Classification d’un sujet dans une classe de pathologie  • Etude de la trajectoire et du mouvement • Etude de Fitts 2D Soutenance de thèse le 18 décembre 2008 à l'IRIT

  41. Merci, des questions ?

  42. Contexte et problématique Loi de Fitts et handicap conception de claviers virtuels Conclusions et perspectives Exercice 2 : Nombre de caractères • H 3 : Nbre de caractères saisis claviers désignés par les sujets > nbre de caractères saisis par AZERTY  vérifiée Soutenance de thèse le 18 décembre 2008 à l'IRIT

  43. Variation du temps de saisie d’un caractère H 4 : Augmentation du temps pour aller d’une touche à une autre  vérifiée  MT pourrait être un indice montrant une fatigue motrice Contexte et problématique Loi de Fitts et handicap conception de claviers virtuels Conclusions et perspectives Soutenance de thèse le 18 décembre 2008 à l'IRIT

  44. Pointage sémantique et cibles extensible

  45. Logique floue • Rigueur mathématique • Résultats exactes =/= approximatifs

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