ACCESSPACE : un outil pour se déplacer sans la vue

0
158

Se déplacer de manière autonome est un des challenges les plus complexes pour les personnes présentant une incapacité visuelle (PPIV). Outre l’iconique canne blanche, de nombreux chercheurs et innovateurs se sont intéressés au développement de dispositifs d’assistance aux déplacements des PPIV. Ils ont pour points communs la collecte (par des capteurs) d’informations sur l’environnement (qui sont normalement perçues par la vue), et leur communication à l’utilisateur via un autre canal sensoriel (tel que le toucher ou l’audition). On parle de substitution sensorielle, domaine de recherche introduit par Paul Bach-y-Rita dans les années 1960 [1].

Les dispositifs de substitution sensorielle (DSS), type particulier d’interfaces homme-machine, soulèvent de nombreux défis scientifiques, qui peuvent être résumés en 3 problématiques :

  • Sous quelle forme communiquer une information visuelle complexe (par exemple, la carte d’un quartier) via un autre sens (comme par exemple le toucher), tout en restant compréhensible et intuitif ?
  • Quel type d’interface est le plus adapté pour communiquer et interagir avec l’utilisateur pour une tâche donnée ?
  • Quels capteurs et algorithmes employer pour obtenir de manière fiable et rapide les informations que l’on veut ensuite communiquer à l’utilisateur ?

L’objectif de cet article est d’apporter une possibilité de réponse à ces questions en présentant ACCESSPACE, une aide électronique à la mobilité pour les PPIV.

Explication du sujet

ACCESSPACE est un GPS spécialisé pour PPIV qui a pour objectif de leur permettre de percevoir et comprendre de manière intuitive la topographie (c.a.d. l’agencement spatial) de leur environnement, par l’intermédiaire de vibrations.

Communiquer une carte sans pouvoir l’afficher « visuellement » est un défi : les cartes géographiques (comme celles affichées par un GPS) fournissent énormément d’informations, et dans un format pensé par et pour les voyants. Et fournir toutes ces informations par le toucher (ou l’audition) est impossible : ces canaux sensoriels sont bien trop limités comparés à la vision. Il faut donc trouver une manière de synthétiser ces informations au minimum réellement indispensable pour s’orienter et se déplacer : on parle de gist spatial.

En s’appuyant sur des modèles de cognition spatiale, un champ de recherche qui s’intéresse aux processus cérébraux permettant aux animaux et humains de s’orienter et de se déplacer, nous avons établi une représentation de l’espace par 4 types d’informations [2] :

  • Les obstacles proches, sur le chemin du PPIV : pour savoir où ne pas aller.
  • La destination : pour savoir vers où aller.
  • Les chemins qu’il est possible d’emprunter : pour savoir par où il est possible d’aller.
  • Les points d’intérêts aux alentours (monuments, places connues, son domicile, …) : pour savoir où l’on est.

Notre hypothèse est que communiquer ce gist sera suffisant pour que les PPIV puissent percevoir et se représenter mentalement la topographie de l’espace qui les entoure, et d’utiliser cette représentation mentale pour se déplacer en autonomie et en sécurité, leur laissant la possibilité de choisir le chemin qu’ils préfèrent emprunter.

Le second défi consiste à concevoir et mettre au point une interface permettant de communiquer ce gist de manière intuitive. En nous basant sur différentes études ergonomiques, ainsi que sur des théories de la perception, nous avons décidé de transmettre ces informations par une ceinture équipée de vibrateurs tout autour de la taille de la personne.

Pour chaque élément à indiquer au PPIV, le vibrateur dans la direction de cet élément sera activé, avec une intensité qui augmentera si l’élément indiqué se rapproche, à l’image d’un radar de recul. De même, si l’élément indiqué se déplace autour du PPIV (e.g. un piéton), la vibration suivra son déplacement en se « déplaçant » autour de la taille du PPIV, pour toujours pointer vers ce piéton, lui permettant ainsi de ressentir les mouvements autours de lui.

Un type spécifique de vibration sera associé à chaque élément indiqué (obstacle, point d’intérêt, …) pour les rendre distinguables, de la même manière que nous avons appris à associer les différents types de vibrations de notre smartphone à la réception de messages différents (email, SMS, messagerie instantanée, …).

Cette communication égocentrée est très intuitive à interpréter. Après quelques temps d’entrainement, plus aucune concentration n’est nécessaire pour y parvenir : l’utilisation de la ceinture devient innée.

Enfin, le dernier défi concerne l’acquisition de ces informations par le dispositif : il faut qu’ACCESSPACE soit capable de détecter les obstacles ainsi que d’établir une carte des alentours pendant les déplacements du porteur. Il faut donc l’équiper de capteurs et d’algorithmes appropriés pour acquérir ces informations de manière fiable, même à l’intérieur de bâtiments, où aucune information GPS n’est disponible.

Pour cela, ACCESSPACE inclura une paire de lunettes équipée de cameras sur chaque branche, d’une centrale inertielle et d’une puce GPS. Ces capteurs transmettront des informations à une application dédiée installée sur le smartphone de l’utilisateur. Cette application emploiera des algorithmes d’intelligence artificielle, similaires à ceux équipant les véhicules autonomes, pour fusionner ces informations et en déduire le gist spatial des alentours, qui sera transmis au PPIV par des vibrations au travers de la TactiBelt.

Les enjeux

Un tel système constitue une réponse à un besoin sociétal croissant, sachant que l’OMS (Organisation Mondiale de la Santé) recensait 285 millions de PPIV en 2014 dans le monde, dont près de 39 millions d’aveugles, et qu’elle estime que ce nombre va continuer d’augmenter avec le vieillissement de la population. En leur évitant de se sentir perdues lors d’un déplacement dans un environnement inconnu, ACCESSPACE permettra d’accroître l’autonomie et la sécurité des PPIV, et facilitera ainsi leur intégration aux activités culturelles, sociales et économiques de notre société.

Au-delà de la déficience visuelle, ACCESSPACE pourrait également servir de GPS pour les conducteurs de moto ou de voiture ; ou pourrait guider et assister un chirurgien pendant une opération délicate. L’on pourrait également utiliser cette interface tactile pour percevoir des informations auxquelles nous n’avons pas naturellement accès : on parle alors d’augmentation sensorielle.

Dans un monde où les capteurs et les sources d’information sont toujours plus nombreux, l’augmentation sensorielle ouvre des possibilités inexplorées pour nous permettre de ressentir notre environnement différemment. Variations de pression atmosphérique, passage d’astéroïdes à proximité de la Terre, évolution en temps réel du cours de la bourse … les possibilités sont infinies. Et vous, quel nouveau sens aimeriez-vous avoir ?

Références

[1] P. Bach-y-Rita, C. C. Collins, F. A. Saunders, B. White, and L. Scadden, « Vision substitution by tactile image », Nature, vol. 221, no.5184, pp. 963-964, Mar. 1969.

[2] M. A. Riviere, S. Gay and E. Pissaloux, « TactiBelt: Integrating Spatial Cognition and Mobility Theories into the Design of a Novel Orientation and Mobility Assistive Device for the Blind », in Computers Helping People with Special Needs, vol. 10897, K. Miesenberger and G. Kouroupetroglou, Eds. Cham: Springer International Publishing, 2018, pp. 110-113.

A propos de l’auteur

Doctorant au LITIS (Laboratoire d’Informatique, du Traitement de l’Information et des Systèmes), Marc-Aurèle Rivière effectue une thèse à la jonction entre Informatique et Neurosciences Cognitives. Il travaille au sein d’une équipe pluridisciplinaire, répartie entre l’Université de Rouen et de Caen, dont la thématique de recherche principale est le développement de dispositifs électroniques d’assistance aux déficients visuels.

Leur objectif est de combiner théories neurocognitives de la perception humaine, avancées de l’intelligence artificielle et des TIC (Technologies de l’Information et de la Communication) pour mettre au point des dispositifs innovants qui permettront d’améliorer la sécurité, la qualité de vie et l’intégration des déficients visuels dans la société.

AUCUN COMMENTAIRE

LAISSER UN COMMENTAIRE