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

Stratégies de présentation d'informations spatiales en mobilité pour l'aide à la navigation chez les non-voyants

International audienceLes aides électroniques à la navigation développées pour les non-voyants commencent à se diffuser auprès des personnes déficientes visuelles. Elles ont cependant l'inconvénient de ne pas être assez robustes aux erreurs de positionnement des systèmes GPS, notamment en ville, et de ne pas fournir d'informations pertinentes à l'utilisateur sur les éléments présents autour de lui. Ces deux défauts rendent moins fiables ces dispositifs pour atteindre une destination et ne permettent pas aux non-voyants de construire une carte mentale de leur environnement, ce qui est par ailleurs très utile pour mieux comprendre ses déplacements. Les applications sur téléphone mobile développées dans le cadre de cette étude visent à fournir ces indications manquantes en indiquant de manière non-visuelle la position de points de repère environnants pour permettre à un utilisateur non-voyant -ayant appris une carte de son environnement au préalable- de s'orienter et de se diriger efficacement dans cet environnement

Interactions tangibles pour déficients visuels

National audienceno abstrac

From open geographical data to tangible maps: improving the accessibility of maps for visually impaired people

International audienceVisual maps must be transcribed into (interactive) raised-line maps to be accessible for visually impaired people. However, these tactile maps suffer from several shortcomings: they are long and expensive to produce, they cannot display a large amount of information, and they are not dynamically modifiable. A number of methods have been developed to automate the production of raised-line maps, but there is not yet any tactile map editor on the market. Tangible interactions proved to be an efficient way to help a visually impaired user manipulate spatial representations. Contrary to raised-line maps, tangible maps can be autonomously constructed and edited. In this paper, we present the scenarios and the main expected contributions of the AccessiMap project, which is based on the availability of many sources of open spatial data: 1/ facilitating the production of interactive tactile maps with the development of an open-source web-based editor; 2/ investigating the use of tangible interfaces for the autonomous construction and exploration of a map by a visually impaired user

Techniques d'interactions sur dispositifs mobiles pour l'aide à l'orientation chez les non-voyants

National audienceLes aides électroniques à la navigation commencent à se diffuser auprès des personnes déficientes visuelles. Elles ont cependant l'inconvénient de ne fournir que des informations sur la destination à atteindre et sur l'itinéraire à suivre, et non sur les éléments présents autour de l'utilisateur tout au long du parcours. Ces dispositifs ne permettent pas aux non-voyants de construire une carte mentale de leur environnement, ce qui est pourtant très utile pour mieux comprendre un déplacement et l'environnement dans lequel il s'est déroulé. Les techniques non-visuelles d'assistance à l'orientation développées sur téléphone mobile dans le cadre de cette étude visent à fournir ces indications manquantes. Elles ont pour objectif de permettre à un utilisateur de localiser trois points de repère prédéfinis, situés dans l'environnement proche (quelques dizaines à centaines de mètres) : à partir de ces informations, l'utilisateur peut déterminer sa position. Trois techniques de présentation de points de repère ont été conçues et développées. Des évaluations préliminaires ont permis de montrer que la connaissance des distances et directions de ces trois points permet à un utilisateur non-voyant, ayant au préalable appris une carte de l'environnement correspondant, de se situer, de s'orienter et d'atteindre une destination dans un environnement ouvert

Concevoir des interfaces tangibles et spatiales pour les déficients visuels : pourquoi et comment ?

International audienceMaking geographical maps and graphical representations accessible to visually impaired users is essential. To do so, a variety of approaches exist, whether traditional or technological. Among them, tangible interfaces, although very promising, have not been thoroughly investigated. In this article, we analyze five research prototypes in order to identify the aspects that have to be taken into account when designing spatial tangible interfaces for visually impaired users, and we present the various solutions that have been proposed to address the most commonly encountered problems. In this way we hope to facilitate and support the development and evaluation of spatial tangible interfaces.Rendre les cartes géographiques et les représentations graphiques accessibles aux personnes déficientes visuelles est primordial. Pour cela, de nombreuses solutions existent, qu’elles soient artisanales ou technologiques. Parmi ces dernières, les interfaces tangibles, bien que très prometteuses, ont été très peu étudiées. Dans cet article, nous analysons cinq prototypes issus de la littérature afin d’identifier les facteurs à prendre en compte lors de la conception d’interfaces tangibles et spatiales pour les déficients visuels, et nous présentons les solutions proposées pour répondre aux difficultés techniques fréquemment rencontrées. Nous souhaitons ainsi faciliter et encourager le développement et l’évaluation d’interfaces tangibles et spatiales

Interactions non visuelles autour d'une table interactive (Journée du réseau Cogiter 2014, Toulouse)

7éme journée du réseau Cogiter (réseau pour l’ingénierie en sciences cognitives) : Interfaces Homme-Machine, Toulous

Designing tangible maps and diagrams for visually impaired users

École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL), Lausanne, Suiss