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Contribution de l'analyse du signal vocal à la détection de l'état de somnolence et du niveau de charge mentale
| Content Provider | Semantic Scholar |
|---|---|
| Author | Boyer, Stanislas |
| Copyright Year | 2016 |
| Abstract | Les exigences operationnelles du metier de pilote sont susceptibles d'engendrer de la somnolence et des niveaux de charge mentale inadequats (i.e., trop faible ou trop eleve) au cours des vols. Les dettes de sommeil et les perturbations circadiennes liees a divers facteurs (e.g., longues periodes de services, horaires de travail irregulier, etc.) demandent aux pilotes de repousser sans cesse leurs limites biologiques. Par ailleurs, la charge de travail mental des pilotes presente de fortes variations au cours d'un vol : elevee au cours des phases critiques (i.e., decollage et atterrissage), elle devient tres reduite pendant les phases de croisiere. Lorsque la charge mentale devient trop elevee ou, a l'inverse, trop faible, les performances se degradent et des erreurs de pilotage peuvent apparaitre. La mise en oeuvre de methodes de detection de l'etat de somnolence et du niveau de charge mentale en temps quasi reel est un defi majeur pour le suivi et le controle de l'activite de pilotage. L'objectif de la these est de determiner si la voix humaine peut permettre de detecter d'une part, l'etat de somnolence et d'autre part, le niveau de charge mentale d'un individu. Dans une premiere etude, la voix de participants a ete enregistree lors d'une tâche de lecture avant et apres une nuit de privation totale de sommeil (PTS). Les variations de l'etat de somnolence consecutives a la PTS ont ete evaluees au moyen de mesures auto-evaluatives et electrophysiologiques (ElectroEncephaloGraphie [EEG] et Potentiels Evoques [PEs]). Les resultats ont montre une variation significative apres la PTS de plusieurs parametres acoustiques lies : (a) a l'amplitude des impulsions glottiques (frequence de modulation d'amplitude), (b) a la forme du signal acoustique (longueur euclidienne du signal et ses caracteristiques associees) et (c) au spectre du signal des voyelles (rapport harmonique sur bruit, frequence du second formant, coefficient d'asymetrie, centre de gravite spectral, differences d'energie, pente spectrale et coefficients cepstraux a echelle Mel). La plupart des caracteristiques spectrales ont montre une sensibilite differente a la privation de sommeil en fonction du type de voyelles. Des correlations significatives ont ete mises en evidence entre plusieurs parametres acoustiques et plusieurs indicateurs objectifs (EEG et PEs) de l'etat de somnolence. Dans une seconde etude, le signal vocal a ete enregistre durant une tâche de rappel de listes de mots. La difficulte de la tâche etait manipulee en faisant varier le nombre de mots dans chaque liste (i.e., entre un et sept, correspondant a sept conditions de charge mentale). Le diametre pupillaire - qui est un indicateur objectif pertinent du niveau de charge mentale - a ete mesure simultanement avec l'enregistrement de la voix afin d'attester de la variation du niveau de charge mentale durant la tâche experimentale. Les resultats ont montre que des parametres acoustiques classiques (frequence fondamentale et son ecart type, shimmer, nombre de periodes et rapport harmonique sur bruit) et originaux (frequence de modulation d'amplitude et variations a court-terme de la longueur euclidienne du signal) ont ete particulierement sensibles aux variations de la charge mentale. Les variations de ces parametres acoustiques etaient correlees a celles du diametre pupillaire. L'ensemble des resultats suggere que les parametres acoustiques de la voix humaine identifies lors des experimentations pourraient representer des indicateurs pertinents pour la detection de l'etat de somnolence et du niveau de charge mentale d'un individu. Les resultats ouvrent de nombreuses perspectives de recherche et d'applications dans le domaine de la securite des transports, notamment dans le secteur aeronautique. |
| File Format | PDF HTM / HTML |
| Alternate Webpage(s) | http://thesesups.ups-tlse.fr/3232/1/2016TOU30075.pdf |
| Alternate Webpage(s) | https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01531988/document |
| Language | English |
| Access Restriction | Open |
| Content Type | Text |
| Resource Type | Article |
