Effets de la réalité augmentée sur la vision binoculaire, l'attention visuelle et la charge mentale

Effect of augmented reality on binocular vision, visual attention and mental workload

• Auteur / Autrice : Mathilde Drouot
• Direction : Jean-Louis de Bougrenet de la Tocnaye, Vincent Nourrit
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Signal, Image, Vision
• Date : Soutenance le 26/11/2021
• Etablissement(s) : Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Atlantique Bretagne Pays de la Loire
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques et sciences et technologies de l'information et de la communication (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Département Optique - Laboratoire de traitement de l’information médicale (Brest, Finistère)
• Jury : Président / Présidente : Pascal Mamassian
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Louis de Bougrenet de la Tocnaye, Vincent Nourrit, Jean-Marie Burkhardt, Bernard Kress, Nathalie Le Bigot
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Marie Burkhardt, Bernard Kress

Mots clés

Mots clés contrôlés

Charge cognitive

Orientation (psychologie)

Attention

Oeil -- Fatigue

Réalité augmentée

Mots clés libres

Réalité augmentée

Fatigue visuelle

Attention visuelle

Orientation visuo-Spatiale

Charge mentale

Augmented reality

Visual fatigue

Visual attention

Visual orienting of attention

Mental workload

Résumé

La réalité augmentée (RA) s’intègre de plus en plus au sein du milieu professionnel, notamment dans le domaine de la formation industrielle. Afin d’assurer la sécurité et la santé des opérateurs, il est central d’évaluer les risques sanitaires potentiellement liés à une utilisation régulière et prolongée de la RA. Le but de cette thèse est d’évaluer les potentiels effets physiologiques et cognitifs de la RA. Nous avons réalisé deux études évaluant les effets de la RA sur la vision binoculaire. Ces études montrent que l’utilisation de la RA ne présente pas de risque de fatigue visuelle ou d’inconfort visuel, pour des utilisateurs présentant ou non des troubles de la vision binoculaire préexistants. Nous avons également réalisé deux études sur l’attention visuelle en RA. Ces dernières suggèrent quel es mécanismes attentionnels sont influencés par le traitement simultané d’informations virtuelles et réelles. Ainsi, lors de l’utilisation de la RA, le fait dépasser entre des informations virtuelles et réelles peut dégrader les performances visuelles et la capacité à détecter des évènements extérieurs inattendus peut être altérée. Enfin nous avons également évalué l’intégration effective de la RA directement en milieu industriel, afin d’évaluer les effets de la présentation d’instructions en RA sur l’efficacité des performances d’assemblage et sur la charge mentale. L’utilisation de la RA ne présenterait pas nécessairement de bénéfice en termes d’efficacité sur les performances (temps et erreurs d’assemblage) et peut engendrer une augmentation de la charge mentale lorsque le poste d’assemblage est simple, mais engendrerait une charge équivalente à celle d’un ordinateur quand le poste est complexe. Dans le cadre d’une utilisation industrielle, la RA devrait donc être utilisée avec une certaine précaution. Toute intégration de la RA devrait donc être associée à un protocole d’évaluation afin de quantifier les potentiels impacts sur les performances et de s’assurer que la solution RA proposée apporte plus de bénéfices que la solution déjà existante.

Augmented reality (AR) is increasingly used into professional environments, especially for industrial training. In order to ensure operator’s safety and health, it is central to assess the potential risks associated with regular and prolonged use of AR. The aim of this thesis is to evaluate potential physiological and cognitive effects of AR. We conducted two studies in order to evaluate the effects of AR on binocular vision. These studies show that the use of AR does not present a risk of visual fatigue or discomfort for users with or without pre-existing binocular vision disorders. We have also conducted two studies on visual attention in AR, which suggest that attentional mechanisms are influenced by the simultaneous processing of virtual and real information. Thus, when using AR, switching between virtual and real information may degrade visual performance and the ability to detect unexpected external events may be impaired. Finally, we also evaluated the effective integration of AR directly in an industrial setting, in order to assess the effects of presenting instructions in AR on the efficiency of assembly processes and on mental workload. The use of AR would not necessarily have any efficiency benefits on performance (assembly time and errors) and may lead to an increase in mental load when the assembly station is simple, but would lead to a load equivalent to that of a computer when the station is complex. Therefore, in industrial settings AR should be used with caution, and any integration of AR should therefore be associated with a protocol to quantify the potential impacts on performance and to ensure that theproposed AR solution provides more benefits than the existing solution.