Interactive maps for visually impaired people : design, usability and spatial cognition

Connaître la géographie de son environnement urbain est un enjeu important pour les personnes déficientes visuelles. Des cartes tactiles en relief sont généralement utilisées mais elles présentent des limitations importantes (nombre limité d'informations, recours à une légende braille). Les nouvelles technologies permettent d'envisager des solutions innovantes. Nous avons conçu et développé une carte interactive accessible, en suivant un processus de conception participative. Cette carte est basée sur un dispositif multi-touch, une carte tactile en relief et une sortie sonore. Ce dispositif permet au sujet de recueillir des informations en double-cliquant sur certains objets de la carte. Nous avons démontré expérimentalement que ce prototype était plus efficace et plus satisfaisant pour des utilisateurs déficients visuels qu'une carte tactile simple. Nous avons également exploré et testé différents types d'interactions avancées accessibles pour explorer la carte. Cette thèse démontre l'importance des cartes tactiles interactives pour les déficients visuels et leur cognition spatiale.Knowing the geography of an urban environment is crucial for visually impaired people. Tactile relief maps are generally used, but they retain significant limitations (limited amount of information, use of braille legend, etc.). Recent technological progress allows the development of innovative solutions which overcome these limitations. In this thesis, we present the design of an accessible interactive map through a participatory design process. This map is composed by a multi-touch screen with tactile map overlay and speech output. It provides auditory information when tapping on map elements. We have demonstrated in an experiment that our prototype was more effective and satisfactory for visually impaired users than a simple raised-line map. We also explored and tested different types of advanced non-visual interaction for exploring the map. This thesis demonstrates the importance of interactive tactile maps for visually impaired people and their spatial cognition

Auditory Displays for People with Visual Impairments during Travel

Menschen mit Blindheit oder Sehbehinderungen begegnen beim Reisen zahlreichen Barrieren, was sich auf die Lebensqualität auswirkt. Obwohl spezielle elektronische Reisehilfen schon seit vielen Jahren im Mittelpunkt der Forschung stehen, werden sie von der Zielgruppe nach wie vor kaum genutzt. Dies liegt unter anderem daran, dass die von den Nutzern benötigten Informationen von der Technologie nur unzureichend bereitgestellt werden. Außerdem entsprechen die Schnittstellen selten den Bedürfnissen der Nutzer. In der vorliegender Arbeit gehen wir auf diese Defizite ein und definieren die Anforderungen für barrierefreies Reisen in Bezug auf den Informationsbedarf (Was muss vermittelt werden?) und die nichtfunktionalen Anforderungen (Wie muss es vermittelt werden?). Außerdem schlagen wir verschiedene auditive Displays vor, die die Bedürfnisse von Menschen mit Sehbeeinträchtigungen während einer Reise berücksichtigen. Wir entwerfen, implementieren und evaluieren unsere Schnittstellen nach einem nutzerzentriertem Ansatz, wobei wir während des gesamten Prozesses Nutzer und Experten aus diesem Bereich einbeziehen. In einem ersten Schritt erheben wir den Informationsbedarf von Menschen mit Behinderungen im Allgemeinen und von Menschen mit Sehbeeinträchtigungen im Besonderen, wenn sie sich in Gebäuden bewegen. Außerdem vergleichen wir die gesammelten Informationen mit dem, was derzeit in OpenStreetMap (OSM), einer freien geografischen Datenbank, kartiert werden kann, und machen Vorschläge zur Schließung der Lücke. Unser Ziel ist es, die Kartierung aller benötigten Informationen zu ermöglichen, um sie in Lösungen zur Unterstützung des unabhängigen Reisens zu verwenden. Nachdem wir die Frage beantwortet haben, welche Informationen benötigt werden, gehen wir weiter und beantworten die Frage, wie diese den Nutzern vermittelt werden können. Wir definieren eine Sammlung nicht-funktionaler Anforderungen, die wir in einer Befragung mit 22 Mobilitätstrainern verfeinern und bewerten. Anschließend schlagen wir eine Grammatik - oder anders ausgedrückt, eine strukturierte Art der Informationsvermittlung - für Navigationsanweisungen bei Reisen im Freien vor, die Straßenränder, das Vorhandensein von Gehwegen und Kreuzungen berücksichtigt - alles wichtige Informationen für Menschen mit Sehbeeinträchtigungen. Darüber hinaus können mit unserer Grammatik auch Orientierungspunkte, Sehenswürdigkeiten und Hindernisse vermittelt werden, was die Reise zu einem ganzheitlichen und sichereren Erlebnis macht. Wir implementieren unsere Grammatik in einen bestehenden Prototyp und evaluieren sie mit der Zielgruppe. Es hat sich gezeigt, dass in Gebäuden Beschreibungen der Umgebung die Erstellung von mentalen Karten unterstützen und damit die Erkundung und spontane Entscheidungsfindung besser fördern als Navigationsanweisungen. Wir definieren daher eine Grammatik für die Vermittlung von Informationen über die Umgebung in Innenräumen für Menschen mit Sehbeeinträchtigungen. Wir bewerten die Grammatik in einer Online-Studie mit 8 Nutzern aus der Zielgruppe. Wir zeigen, dass die Nutzer strukturierte Sätze mit fester Wortreihenfolge benötigen. Schließlich implementieren wir die Grammatik als Proof-of-Concept in eine bestehende prototypische App. Sprachausgabe ist zwar Stand der Technik im Bereich der Ausgabeschnittstellen für Menschen mit Sehbeeinträchtigungen, hat aber auch Nachteile: es ist für Menschen mit Leseschwäche unzugänglich und kann für manche Nutzer zu langsam sein. Wir nehmen uns dieses Problems an und untersuchen den Einsatz von Sonifikation in Form von auditiven Symbolen in Kombination mit Parameter-Mapping zur Vermittlung von Informationen über Objekte und deren Verortung in der Umgebung. Da eine erste Evaluierung positive Ergebnisse lieferte, erstellten wir in einem nutzerzentrierten Entwicklungsansatz einen Datensatz mit kurzen auditiven Symbolen für 40 Alltagsgegenstände. Wir evaluieren den Datensatz mit 16 blinden Menschen und zeigen, dass die Töne intuitiv sind. Schließlich vergleichen wir in einer Nutzerstudie mit 5 Teilnehmern Sprachausgabe mit nicht-sprachlicher Sonifikation. Wir zeigen, dass Sonifikation für die Vermittlung von groben Informationen über Objekte in der Umgebung genau so gut geeignet ist wie Sprache, was die Benutzerfreundlichkeit angeht. Abschließend listen wir einige Vorteile von Sprache und Sonifikation auf, die zum Vergleich und als Entscheidungshilfe dienen sollen. Diese Arbeit befasst sich mit den Bedürfnissen von Menschen mit Sehbeeinträchtigungen während der Reise in Bezug auf die benötigten Informationen und Schnittstellen. In einem nutzerzentrierten Ansatz schlagen wir verschiedene akustische Schnittstellen vor, die auf sprachlicher und nicht-sprachlicher Sonifikation basieren. Anhand mehrerer Nutzerstudien, an denen sowohl Nutzer als auch Experten beteiligt sind, entwerfen, implementieren und evaluieren wir unsere Schnittstellen. Wir zeigen, dass elektronische Reisehilfen in der Lage sein müssen, große Mengen an Informationen auf strukturierte Weise zu vermitteln, jedoch angepasst an den Nutzungskontext und die Präferenzen und Fähigkeiten der Nutzer

Examination of a videotape-based method to evaluate the usability of route guidance and traffic information systems. Final report

Notes: Report covers the period Sept 1991 - Nov 1993Federal Highway Administration, Washington, D.C.National Highway Traffic Safety Administration, Washington, D.C.http://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/2027.42/1021/2/86539.0001.001.pd

Feasibility of Using Virtual Reality in Requirements Elicitation Process

Contemporary Virtual Reality (VR) technologies offer an increasing number of functionalities including head-mounted displays (HMD), haptic and sound feedback, as well as motion tracking. This gives us the opportunity to leverage the immersive power offered by these technologies in the context of requirements elicitation, especially to surface those requirements that cannot be expressed via traditional techniques such as interviews and focus groups. The goal of this thesis is to survey uses of VR in requirements engineering, and to describe a method of elicitation using VR as a tool. To validate the methodology, a research plan is developed with a strong empirical focus. According to this plan, after an identification of VR technologies in the market, the most appropriate hardware and software is selected for experimentation based on the degree of immersion. An experiment is designed and conducted for gathering landmarks for a navigational system (e.g., buildings, point of interest,), in addition to distance and time, to provide directions to users. The experiment aims to: gather these tacit components of the navigational system, and gather the usability of VR methodology compared to other traditional elicitation methods. Overall, this research will clarify and understand the usability of VR in a requirements elicitation setting. The methodology will be useful when highly immersive VR technologies - currently expensive for consumers - will become available at limited costs, and a more widespread exploitation will be possible for requirements elicitation

Tabletop tangible maps and diagrams for visually impaired users

En dépit de leur omniprésence et de leur rôle essentiel dans nos vies professionnelles et personnelles, les représentations graphiques, qu'elles soient numériques ou sur papier, ne sont pas accessibles aux personnes déficientes visuelles car elles ne fournissent pas d'informations tactiles. Par ailleurs, les inégalités d'accès à ces représentations ne cessent de s'accroître ; grâce au développement de représentations graphiques dynamiques et disponibles en ligne, les personnes voyantes peuvent non seulement accéder à de grandes quantités de données, mais aussi interagir avec ces données par le biais de fonctionnalités avancées (changement d'échelle, sélection des données à afficher, etc.). En revanche, pour les personnes déficientes visuelles, les techniques actuellement utilisées pour rendre accessibles les cartes et les diagrammes nécessitent l'intervention de spécialistes et ne permettent pas la création de représentations interactives. Cependant, les récentes avancées dans le domaine de l'adaptation automatique de contenus laissent entrevoir, dans les prochaines années, une augmentation de la quantité de contenus adaptés. Cette augmentation doit aller de pair avec le développement de dispositifs utilisables et abordables en mesure de supporter l'affichage de représentations interactives et rapidement modifiables, tout en étant accessibles aux personnes déficientes visuelles. Certains prototypes de recherche s'appuient sur une représentation numérique seulement : ils peuvent être instantanément modifiés mais ne fournissent que très peu de retour tactile, ce qui rend leur exploration complexe d'un point de vue cognitif et impose de fortes contraintes sur le contenu. D'autres prototypes s'appuient sur une représentation numérique et physique : bien qu'ils puissent être explorés tactilement, ce qui est un réel avantage, ils nécessitent un support tactile qui empêche toute modification rapide. Quant aux dispositifs similaires à des tablettes Braille, mais avec des milliers de picots, leur coût est prohibitif. L'objectif de cette thèse est de pallier les limitations de ces approches en étudiant comment développer des cartes et diagrammes interactifs physiques, modifiables et abordables. Pour cela, nous nous appuyons sur un type d'interface qui a rarement été étudié pour des utilisateurs déficients visuels : les interfaces tangibles, et plus particulièrement les interfaces tangibles sur table. Dans ces interfaces, des objets physiques représentent des informations numériques et peuvent être manipulés par l'utilisateur pour interagir avec le système, ou par le système lui-même pour refléter un changement du modèle numérique - on parle alors d'interfaces tangibles sur tables animées, ou actuated. Grâce à la conception, au développement et à l'évaluation de trois interfaces tangibles sur table (les Tangible Reels, la Tangible Box et BotMap), nous proposons un ensemble de solutions techniques répondant aux spécificités des interfaces tangibles pour des personnes déficientes visuelles, ainsi que de nouvelles techniques d'interaction non-visuelles, notamment pour la reconstruction d'une carte ou d'un diagramme et l'exploration de cartes de type " Pan & Zoom ". D'un point de vue théorique, nous proposons aussi une nouvelle classification pour les dispositifs interactifs accessibles.Despite their omnipresence and essential role in our everyday lives, online and printed graphical representations are inaccessible to visually impaired people because they cannot be explored using the sense of touch. The gap between sighted and visually impaired people's access to graphical representations is constantly growing due to the increasing development and availability of online and dynamic representations that not only give sighted people the opportunity to access large amounts of data, but also to interact with them using advanced functionalities such as panning, zooming and filtering. In contrast, the techniques currently used to make maps and diagrams accessible to visually impaired people require the intervention of tactile graphics specialists and result in non-interactive tactile representations. However, based on recent advances in the automatic production of content, we can expect in the coming years a growth in the availability of adapted content, which must go hand-in-hand with the development of affordable and usable devices. In particular, these devices should make full use of visually impaired users' perceptual capacities and support the display of interactive and updatable representations. A number of research prototypes have already been developed. Some rely on digital representation only, and although they have the great advantage of being instantly updatable, they provide very limited tactile feedback, which makes their exploration cognitively demanding and imposes heavy restrictions on content. On the other hand, most prototypes that rely on digital and physical representations allow for a two-handed exploration that is both natural and efficient at retrieving and encoding spatial information, but they are physically limited by the use of a tactile overlay, making them impossible to update. Other alternatives are either extremely expensive (e.g. braille tablets) or offer a slow and limited way to update the representation (e.g. maps that are 3D-printed based on users' inputs). In this thesis, we propose to bridge the gap between these two approaches by investigating how to develop physical interactive maps and diagrams that support two-handed exploration, while at the same time being updatable and affordable. To do so, we build on previous research on Tangible User Interfaces (TUI) and particularly on (actuated) tabletop TUIs, two fields of research that have surprisingly received very little interest concerning visually impaired users. Based on the design, implementation and evaluation of three tabletop TUIs (the Tangible Reels, the Tangible Box and BotMap), we propose innovative non-visual interaction techniques and technical solutions that will hopefully serve as a basis for the design of future TUIs for visually impaired users, and encourage their development and use. We investigate how tangible maps and diagrams can support various tasks, ranging from the (re)construction of diagrams to the exploration of maps by panning and zooming. From a theoretical perspective we contribute to the research on accessible graphical representations by highlighting how research on maps can feed research on diagrams and vice-versa. We also propose a classification and comparison of existing prototypes to deliver a structured overview of current research

Recent Advances in Indoor Localization Systems and Technologies

Despite the enormous technical progress seen in the past few years, the maturity of indoor localization technologies has not yet reached the level of GNSS solutions. The 23 selected papers in this book present the recent advances and new developments in indoor localization systems and technologies, propose novel or improved methods with increased performance, provide insight into various aspects of quality control, and also introduce some unorthodox positioning methods

Accessibility of Health Data Representations for Older Adults: Challenges and Opportunities for Design

Health data of consumer off-the-shelf wearable devices is often conveyed to users through visual data representations and analyses. However, this is not always accessible to people with disabilities or older people due to low vision, cognitive impairments or literacy issues. Due to trade-offs between aesthetics predominance or information overload, real-time user feedback may not be conveyed easily from sensor devices through visual cues like graphs and texts. These difficulties may hinder critical data understanding. Additional auditory and tactile feedback can also provide immediate and accessible cues from these wearable devices, but it is necessary to understand existing data representation limitations initially. To avoid higher cognitive and visual overload, auditory and haptic cues can be designed to complement, replace or reinforce visual cues. In this paper, we outline the challenges in existing data representation and the necessary evidence to enhance the accessibility of health information from personal sensing devices used to monitor health parameters such as blood pressure, sleep, activity, heart rate and more. By creating innovative and inclusive user feedback, users will likely want to engage and interact with new devices and their own data

Proceedings of the 6th international conference on disability, virtual reality and associated technologies (ICDVRAT 2006)

The proceedings of the conferenc

Initial on-the-road tests of driver information system interfaces: route guidance, traffic information, IVSAWS, and vehicle monitoring. Final report

Notes: Report covers the period Sept 1991 - Nov 1993Federal Highway Administration, Washington, D.C.National Highway Traffic Safety Administration, Washington, D.C.http://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/2027.42/1022/2/86538.0001.001.pd

Apollo Program Summary Report: Synopsis of the Apollo Program Activities and Technology for Lunar Exploration

Overall program activities and the technology developed to accomplish lunar exploration are discussed. A summary of the flights conducted over an 11-year period is presented along with specific aspects of the overall program, including lunar science, vehicle development and performance, lunar module development program, spacecraft development testing, flight crew summary, mission operations, biomedical data, spacecraft manufacturing and testing, launch site facilities, equipment, and prelaunch operations, and the lunar receiving laboratory. Appendixes provide data on each of the Apollo missions, mission type designations, spacecraft weights, records achieved by Apollo crewmen, vehicle histories, and a listing of anomalous hardware conditions noted during each flight beginning with Apollo 4