Navigation dans de grands ensembles non structurés de documents visuels, Navigation in large unstructured collections of visual data

Olivier Christmann

Description

Sous la direction de Noëlle Carbonell
Thèse soutenue le 07 octobre 2008: Nancy 1
Le but de cette thèse est de proposer et d’évaluer une représentation 3D de collections non structurées de documents visuels. L'objectif est d’accroître le confort visuel, de réduire le temps de recherche et de favoriser la mémorisation des positions des documents, par rapport aux logiciels actuels de gestion de collections d'images. Avec une représentation sous forme d'un cylindre vertical, nous avons conçu 2 visualisations : les photographies sont plaquées sur la face interne ou externe du cylindre, pour implémenter 2 métaphores courantes d’interaction, respectivement locomotion et manipulation. 3 études expérimentales ont été réalisées, avec la même méthodologie : la réalisation par les participants de 2 tâches courantes de recherche visuelle. La première étude est exploratoire, la seconde compare les 2 vues 3D plus finement et la dernière compare les vues 3D à une vue 2D classique. Dans cette dernière étude, l’usage d’un oculomètre permet de comprendre les relations entre les caractéristiques géométriques des vues et les stratégies visuelles des participants. Les participants préfèrent majoritairement les vues 3D. Les performances n'influent pas sur les préférences ; les caractéristiques géométriques statiques ont principalement été mentionnées pour justifier les préférences. Les stratégies de parcours visuel sont davantage influencées par la caractéristique dynamique des vues (i.e., défilement horizontal), ce qui avantage la vue interne. Enfin, les vues 3D garantissent un meilleur confort visuel, en offrant un meilleur guidage du regard (principalement la vue interne) et en minimisant les saccades désordonnées observées dans la vue 2D.
-Recherche visuelle Navigation dans de grands ensembles d'images
The goal of this thesis is to propose and to assess a 3D representation of large unstructured collections of images. The purpose is to improve comfort of visual search, to reduce search times and to better support memorization of documents’ locations, compared with standard photo browsers. With a representation as a vertical cylinder, we designed two visualizations: photos are plastered on the inner or the outer side of the cylinder, to implement 2 common interaction metaphors, respectively locomotion and manipulation. 3 experimental studies were performed, with the same methodology: subjects performed 2 common types of visual search tasks. The first study is exploratory, the second one compares both 3D views in-depth and the last one compares 3D views with a standard 2D view. In this study, an eye-tracker helps us to understand relations between geometrical features and visual exploration strategies. 3D views are preferred by a majority of participants. Preferences are not influenced by performances; static visual features were mainly used to justified preferences. Visual exploration strategies are mainly influenced by the common dynamic visual feature (i.e., horizontal scrolling), which is an advantage for the inner view. At last, 3D views ensure a better comfort of visual search, with a better gaze guidance (especially the inner view) and by minimizing uncoordinated saccades which were observed in the 2D view.
Source: http://www.theses.fr/2008NAN10046/document

Informations

• Publié par: Thesee
• Nombre de lectures: 59
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 4 Mo

Extrait

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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 . . . . . . . . . . .