Steerable Interfaces for Interactive Environments - TEL - Thèses en ligne Access content directly
Theses Year : 2006

Steerable Interfaces for Interactive Environments

Interfaces pilotables pour l'interaction homme machine dans des environnements interactifs

Abstract

Mobility is a fundamental feature of modern information technology. However, currently mobility is usually related to either data or to portable computing devices. Alternatively, mobility may refer to the perceptible boundary of the computer system, i.e. to the interface.
In this thesis, we investigate the use of a new class of interfaces that have the ability to be moved within the environment: steerable interfaces. We address the issue of rendering interfaces steerable, explore their potential applications and evaluate the impact of interface steerability in the context of colocated collaborative work.
A Steerable Camera-Projector pair, built for this study, allows us to display digital images on almost any surface in our laboratory. However, projecting on surfaces at arbitrary angles may distort the image. We propose two methods for dynamic image rectification; (a) based on detection of screen boundaries, and (b) based on a pinhole
projector model and the relative orientation of the projector and the display surface. We use the screen boundaries detection algorithm to create a lightweight Portable Display Surface out of a handheld piece of cardboard. We use computer vision to render projected images interactive. Indeed, the view of the camera mounted on the computer controlled video projector overlaps with the projection cone. The camera can be used to detect user actions over the displayed images. However, light emitted by the video projector and the mobility of our interfaces result in challenging conditions for conventional computer vision algorithms. We propose a computer vision based implementation of basic interactive widgets that is robust to changes in lighting conditions.
To develop our projection-based interactive system we adopt a Service Oriented Architecture. We propose a set of software services that are necessary to develop applications with steerable interfaces. To ensure the quality of our system, we evaluate these services with respect to user-centered usability criteria.
The Steerable Camera-Projector together with the Portable Display Surface allows us to experiment with projection-based mobile interfaces, both portable and steerable. We propose a number of interaction techniques for controlling the location of a steerable interface, and analyze them using an adaptation of the “coupling” model. To evaluate interface steerability as a new form of interaction with computers, we perform a user study comparing immobile, portable and steerable interfaces in the context of colocated collaborative work. The results of the study show that users enjoy working with both portable and steerable interfaces. These results should motivate further research on steerable interfaces.
La mobilité est une caractéristique fondamentale pour l'informatique moderne. Cependant, la mobilité n'est toujours considéré que comme propriété propre aux dispositifs d'interaction portée. Cette thèse étudie une nouvelles classe d'interfaces mobiles, capables d'être déplacées dans l'environnement à l'aide de systémes informatiques : les interfaces dirigeables. Nous présentons un prototype d'interface dirigeable et investiguons les applications possibles de ce type d'interfaces, et évaluons également l'impact de la dirigeabilité d'une interface dans un contexte de travail collaboratif co-présent.
Un couple composé d'un vidéo projecteur et une camera motorisée nous permet d'afficher des images numériques sur presque toutes les surfaces de notre salle d'expérimentation. Pour compenser les distorsions projectives nous proposons deux méthodes de rectification dynamique d'images : (a) basée sur la détection des bords de la surface d'affichage, et (b) basée sur un modéle de projecteurs. Nous utilisons l'algorithme de détection de bords pour créer une surface portable d'affichage à partir d'une piéce de carton.
Pour rendre les images projetées interactive, nous utilisons la vision par ordinateur. Le champ de vue de la caméra couplé avec le vidéo projecteur pilotable contient l'image projetée. Néanmoins, projection et la mobilité de la projection rend difficile le traitement d'images pour la détection d'interactions. Nous présentons une implementation de widgets de base comme des boutons ou défileurs adaptés aux l'interaction avec des interfaces projetées.
Le couple projecteur-caméra et la surface portable d'affichage nous permet d'expérimenter des interfaces mobiles projetées. Nous proposons un nombre de techniques d'interaction pour contrôler la position d'une interface. Les techniques sont analysées en utilisant le modéle de couplage de ressources d'interactions. Cette thèse se conclut par une étude d'utilisation de notre systéme, qui a pour but de comparer les interfaces fixe, portable et dirigeable dans le cadre d'un travaille collaboratif. Les résultats de notre étude démontre l'utilité d'interfaces pilotables et devrait motiver la recherche sur se type d'interaction.
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Dates and versions

tel-00084658 , version 1 (09-07-2006)

Identifiers

  • HAL Id : tel-00084658 , version 1

Cite

Stanislaw Borkowski. Steerable Interfaces for Interactive Environments. Human-Computer Interaction [cs.HC]. Institut National Polytechnique de Grenoble - INPG, 2006. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00084658⟩
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