Architecture logicielle et matérielle d'un système de détection des émotions utilisant les signaux physiologiques. Application à la mnémothérapie musicale

par Chaka Koné

Thèse de doctorat en Électronique

Sous la direction de Cécile Belleudy et de Nhan Le Thanh.

Soutenue le 01-06-2018

à Côte d'Azur , dans le cadre de École doctorale Sciences et technologies de l'information et de la communication (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes) , en partenariat avec Université de Nice (établissement de préparation) , Laboratoire d'électronique, antennes et télécommunications (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes) (laboratoire) , Laboratoire Informatique, signaux et systèmes (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes) (laboratoire) , Laboratoire d'Electronique, Antennes et Télécommunications (laboratoire) et de Laboratoire d'Informatique, Signaux, et Systèmes de Sophia Antipolis (laboratoire) .

Le président du jury était Mireille Blay-Fornarino.

Le jury était composé de Mireille Blay-Fornarino, Ladjel Bellatreche, Johann Laurent, Nacer Abouchi.

Les rapporteurs étaient Ladjel Bellatreche, Johann Laurent.


  • Résumé

    Ce travail de thèse s’inscrit dans le domaine de l’informatique affective et plus précisément de l’intelligence artificielle et de l’exploration d’architecture. L’objectif de ce travail est de concevoir un système complet de détection des émotions en utilisant des signaux physiologiques. Ce travail se place donc à l’intersection de l’informatique pour la définition d’algorithme de détection des émotions et de l’électronique pour l’élaboration d’une méthodologie d’exploration d’architecture et pour la conception de nœuds de capteurs. Dans un premier temps, des algorithmes de détection multimodale et instantanée des émotions ont été définis. Deux algorithmes de classification KNN puis SVM, ont été implémentés et ont permis d’obtenir un taux de reconnaissance des émotions supérieurs à 80%. Afin de concevoir un tel système alimenté sur pile, un modèle analytique d’estimation de la consommation à haut niveau d’abstraction a été proposé et validé sur une plateforme réelle. Afin de tenir compte des contraintes utilisateurs, un outil de conception et de simulation d’architecture d’objets connectés pour la santé a été développé, permettant ainsi d’évaluer les performances des systèmes avant leur conception. Une architecture logicielle/matérielle pour la collecte et le traitement des données satisfaisant les contraintes applicatives et utilisateurs a ainsi été proposée. Doté de cette architecture, des expérimentations ont été menées pour la Mnémothérapie musicale. EMOTICA est un système complet de détection des émotions utilisant des signaux physiologiques satisfaisant les contraintes d’architecture, d’application et de l’utilisateur.

  • Titre traduit

    Hardware and software architecture of an emotions detection system using physiological signals. Application to the musical mnemotherapy


  • Résumé

    This thesis work is part of the field of affective computing and more specifically artificial intelligence and architectural exploration. The goal of this work is to design a complete system of emotions detection using physiological signals. This work is therefore situated at the intersection of computer science for the definition of algorithm of detection of emotions and electronics for the development of an architecture exploration methodology for the design of sensor nodes. At first, algorithms for multimodal and instantaneous detection of emotions were defined. Two algorithms of classification KNN then SVM, were implemented and made it possible to obtain a recognition rate of the emotions higher than 80%. To design such a battery-powered system, an analytical model for estimating the power consumption at high level of abstraction has been proposed and validated on a real platform. To consider user constraints, a connected object architecture design and simulation tool for health has been developed, allowing the performance of systems to be evaluated prior to their design. Then, we used this tool to propose a hardware/software architecture for the collection and the processing of the data satisfying the architectural and applicative constraints. With this architecture, experiments have been conducted for musical Mnemotherapy. EMOTICA is a complete system for emotions detection using physiological signals satisfying the constraints of architecture, application and user.


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