Électro-oculométrie pour l'interaction humain-système et le suivi physiologique dans les environnements réels et virtuels – ELOCANS

Qu’il s’agisse de la surveillance (centres de contrôle, centrales nucléaires...), de l’interaction (aéronautique, automobile...) ou de l’intervention (médicale, militaire...), l’activité visuelle constitue un élément primordial de l’expertise dans de nombreux domaines. Une très grande partie de l’information traitée par les opérateurs passe par le canal visuel. De ce fait, l’oculométrie -- suivi et étude des mouvements oculaires -- s’est profondément enracinée dans les neurosciences, la psychologie, l’ingénierie industrielle, les facteurs humains, et plus largement l’informatique, pour étudier l’état de l'opérateur. En plus de l’étude des processus attentionnels, les mouvements oculaires volontaires peuvent être exploités comme moyen d’entrée pour l’interaction humain-système. Néanmoins, par manque de matériels et de logiciels appropriés, à l’exception d’applications liées au handicap, l’interaction basée sur le regard et les mouvements oculaires dans les environnements naturels et virtuels est pour l’instant cantonnée au domaine de la recherche.
Techniquement, l’outil le plus répandu aujourd’hui est basé sur le suivi oculaire via le flux vidéo et l’illumination des yeux par une lumière infra-rouge. Néanmoins, cet outil présente un certain nombre d’inconvénients. Notamment, pour les appareils portés sur la tête, tous ces systèmes obstruent partiellement le champ visuel et sont donc peu adaptés pour être employés en environnements opérationnels. Une technique alternative consiste à mesurer les différences de potentiel électrique près de l’œil. Ainsi, l’électro-oculographie (EOG) nécessite uniquement de placer quelques électrodes sur le visage, n'obstrue pas le champs visuel, et ne fatigue pas la vue. Cette technique est ergonomique et peut facilement être intégré dans des dispositifs déjà portées sur la tête tels que des casques audio ou les visiocasques pour des expériences immersives en réalité virtuelle.
Avec le projet ELOCANS, nous souhaitons combler les lacunes en termes de matériels et de logiciels utilisables pour l’interaction basée sur le regard. Dans de nombreuses activités telles que le contrôle aérien ou le pilotage d’aéronef, les opérateurs sont déjà équipés de dispositifs portés (casque audio, par exemple). Le projet cherche à optimiser l’efficacité de ces périphériques existants en y intégrant la technologie de l’EOG. En étudiant l’intégration de l’EOG dans ces périphériques, nous pouvons rendre possible l’interaction humain-système et le suivi de l’état psycho-physiologique (à base de clignements des yeux, par exemple) en environnement réel. Ce projet possède de très nombreuses applications civiles et militaires, en aéronautique (de combat, hélicoptères, télé-opération des drones), dans les systèmes navals, les centres de contrôle-commande, etc.
Nous proposons notamment de concevoir plusieurs placements alternatifs des électrodes EOG, correspondants aux surfaces disponibles des périphériques existants ; de développer des algorithmes de traitement du signal idoine ; et de développer les techniques d’interaction et de suivi physiologique pour ces dispositifs. Durant ce projet, deux prototypes seront construits pour les domaines civils et militaires : 1) un casque audio intégrant l’oculométrie pour des applications en aéronautique et C2, 2), un plug-in pour un visio-casque de réalité virtuelle pour des applications industrielles “grand public” ainsi que militaires pour la formation et la télé-opération des drones.