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AVERTISSEMENT

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LIENS


Code de la Propriété Intellectuelle. articles L 122. 4
Code de la Propriété Intellectuelle. articles L 335.2- L 335.10
http://www.cfcopies.com/V2/leg/leg_droi.php
http://www.culture.gouv.fr/culture/infos-pratiques/droits/protection.htm ´D´epartement de formation doctorale en informatique Ecole doctorale IAEM Lorraine
UFR STMIA
Navigation dans de grands ensembles
non structur´es de documents visuels
`THESE
pr´esent´ee et soutenue publiquement le 7 octobre 2008
pour l’obtention du
Doctorat de l’universit´e Henri Poincar´e – Nancy 1
(sp´ecialit´e informatique)
par
Olivier Christmann
Composition du jury
Pr´esident : M. Daniel R. Mestre, Directeur de Recherche, Institut des Sciences du Mouvement
Rapporteurs : M. Jean-Daniel Fekete, Directeur de Recherche, INRIA Saclay - Ile-de-France
M. Christian Jacquemin, Professeur, Universit´e Paris Sud
Examinateurs : Mme No¨elle Carbonell, Professeur, Universit´e Henri Poincar´e Nancy 1
Mme Laurence Nigay, Professeur, Universit´e Joseph Fourier de Grenoble
M. Ye-Qiong Song, Professeur, Institut National Polytechnique de Lorraine
Laboratoire Lorrain de Recherche en Informatique et ses Applications — UMR 7503i
A mes parentsiiiii
Remerciements
J’exprime tous mes remerciements à Noëlle Carbonell pour m’avoir accueilli dans l’équipe
MErLIn au LORIA et grâce à qui j’ai pu mener mes recherches avec une rigueur scientifique
et un plaisir permanents. Je la remercie pour la qualité de nos échanges, sa présence de chaque
instant, ses précieux conseils et encouragements durant ces 4 années.
Je remercie vivement Jean-Daniel Fekete et Christian Jacquemin, qui ont accepté d’être les
rapporteursdecetravail.JeremercieégalementLaurenceNigay,DanielMestreetYe-QiongSong
pour leur participation au jury de soutenance.
Je remercie les participants au trois expérimentations menées durant ma thèse.
Je remercie tous les membres de l’équipe MErLIn avec qui j’ai eu la chance de travailler, pour
leur gentillesse et leur disponibilité : Daniel Gepner, Suzanne Kieffer, Matja˘z Divjak, Jérôme Si-
monin, Marius Haţegan, Gaëtan Pruvost et Andrei Linţu. Je remercie également les stagiaires de
l’équipe : Anne-Sophie Tranchet, Laurent Prost, Yannick Martinet, Stéphane Virte et Alexandre
Roy,monpartenaireauQuille-Boule2007!JeremercieégalementDanièleMarchandetLaurence
Benini,lesassistantesdeprojetMErLIn.UnepenséeparticulièrepourJérôme,MariusetAndrei,
qui font partie aujourd’hui de mes meilleurs amis et grâce à qui ces 4 années ont été réellement
stimulantes et exaltantes.
Merci à mes amis : Pierre-Antoine, les deux Fabien, Alexandre, Jérémie, Stéphane et Gaëtan.
Je remercie toutes les personnes avec qui j’ai travaillé durant mes activités d’enseignement.
En particulier, Jean-Pierre Thomesse, Jean-Claude Derniame, Xavier Rebeuf, Michel Dufner,
Leonor Prensa-Nieto et Nicolae Brinzei à l’ENSEM et Brigitte Wrobel-Dautcourt et Joseph Di
Martino au Département Informatique de la Faculté des Sciences de Nancy.
Toute ma sympathie à Michel Dufner, qui a été mon premier professeur d’Informatique et
qui m’a donné le goût à cette discipline. J’exprime également ma sympathie à Xavier Rebeuf,
qui m’a donné l’envie d’enseigner quand j’étais élève puis, lorsqu’il était mon tuteur à l’ENSEM
lors de mes années de monitorat, a toujours été présent pour me conseiller et m’aider. Enfin, mes
remerciements à Jean-Pierre Thomesse pour son soutien.
Enfin, et c’est presque implicite, je remercie mes parents pour leur aide et leur soutien (mon
père pour son coaching actif!). Et toute ma famille, particulièrement Anne-Lise, Jeannine, Geor-
gette, Arlette.ivTable des matières
Chapitre 1 Présentation générale 1
Chapitre 2 Motivations de l’étude 5
2.1 Les documents visuels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.1.1 Définition et usages. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.1.2 Caractérisation d’un document visuel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.2 La recherche d’un document visuel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.2.1 La recherche par mots-clés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.2.2 La recherche par le contenu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.2.3 La navigation au sein de collections de documents visuels . . . . . . . . . 10
2.3 Les visualisations 2D : applications aux photographies . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.3.1 Overview + details / focus + context . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.3.2 L’utilisation des données intrinsèques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.3.3 Faible innovation et absence d’études ergonomiques . . . . . . . . . . . . . 14
2.4 Les représentations 3D interactives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.4.1 Naissance des représentations 3D, et premières limites . . . . . . . . . . . 15
2.4.2 Les métaphores, tentatives de se rapprocher du monde réel. . . . . . . . . 17
2.4.3 Les enjeux de la troisième dimension . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.5 Objectifs, Motivations et Hypothèses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Chapitre 3 Choix d’une représentation 3D interactive 25
3.1 Une représentation, 2 vues différentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3.1.1 Rappel des contraintes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
vvi Table des matières
3.1.2 Perspective et fidélité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
3.1.3 Description des deux vues et implémentation . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3.1.4 Discussion préliminaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
3.2 Des métaphores d’interaction adaptées . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.2.1 Le périphérique, un choix important . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.2.2 Le déplacement de/dans la représentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.2.3 Le dispositif de zoom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
3.2.4 Le dispositif de repérage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
3.2.5 Bref résumé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.3 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.4 Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Chapitre 4 Méthodologie expérimentale 39
4.1 Tâches de recherche visuelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
4.1.1 Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
4.1.2 Tâche T1 : conception . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
4.1.3 Tâche T2 : conception . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
4.2 Matériel visuel expérimental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
4.2.1 Choix du matériel visuel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
4.2.2 Choix des cibles. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
4.2.3 Constitution des collections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
4.3 Choix des participants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
4.4 Déroulement des expérimentations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Chapitre 5 Etude préliminaire 49
5.1 Méthodologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
5.1.1 Hypothèses testées . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
5.1.2 Conception de la représentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
5.1.3 Interaction avec les représentations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
5.1.4 Représentation du point de vue courant de l’utilisateur . . . . . . . . . . . 54vii
5.1.5 Implémentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
5.2 Protocole expérimental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
5.2.1 Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
5.2.2 Choix des cibles et descriptions textuelles . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
5.2.3 Constitution des collections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
5.2.4 Conditions initiales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
5.2.5 Choix des participants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
5.2.6 Déroulement de l’expérimentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
5.3 Méthodes d’analyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
5.3.1 Données et mesures. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
5.4 Etude quantitative . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
5.4.1 Temps de recherche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
5.4.2 Nombre de succès . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
5.4.3 Qualité du repérage spatial - T2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
5.5 Etude qualitative . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
5.5.1 Pertinence des cibles choisies et de leurs descriptions textuelles (T1) . . . 65
5.5.2 Locomotion versus Manipulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
5.6 Conclusions générales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
5.6.1 Synthèse des résultats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
5.6.2 Préférences des sujets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
5.6.3 Respect des métaphores et améliorations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
5.6.4 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
Chapitre 6 Première étude 75
6.1 Méthodologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
6.1.1 Présentation générale. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
6.1.2 Terminologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
6.1.3 Hypothèses à tester. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
6.1.4 Matériel visuel et représentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
6.1.5 Interaction avec la représentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79