Contribution des informations expérimentales et expertes à l'amélioration des modèles linéaires d'étalonnage multivarié en spectrométrie

Cooperation between experimental and expert informations for improving spectrometer calibrations

• Auteur / Autrice : Jean-Claude Boulet
• Direction : Jean-Michel Roger
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mathématiques appliquées et applications des mathématiques
• Date : Soutenance le 13/12/2010
• Etablissement(s) : Montpellier, SupAgro
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences des Procédés – Sciences des Aliments (Montpellier ; École Doctorale ; 2009-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : SPO - Sciences Pour l'Oenologie
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Michel Roger, El Mostafa Qannari, Nicolas Molinari
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Ackim Kohler, Douglas N. Rutledge

Mots clés

Mots clés libres

Etalonnage

Prétraitement

Modèle général

Projection orthogonale

Idc

Vodka-plsr

Calibration

Pretraitment

General model

Orthogonal projection

Idc

Vodka-plsr

Résumé

Les spectres contiennent de l'information sur la composition d'échantillons. Cette information est extraite au moyen d'une première famille d'outils chimiométriques, les étalonnages. Une deu xième famille d'outils, les prétraitements, est destinée à enlever une information spectrale nuisible. Etalonnages et prétraitements sont construits à partir de deux types d'informations: (1) les informations expérimentales basées sur l'expérience; (2) les informations expertes basées sur la connaissance a priori. L'objectif de la thèse est d'étudier les complémentarités et synergies entre ces deux types d'informations. Après une étude bibliographique, un modèle général commun aux étalonnages et prétraitements est proposé. L'information utile ou nuisible contenue dans un spectre est obtenue par projection orthogonale de ce spectre (selon un métrique Sigma) sur une matrice P dont les colonnes constituent une base de l'espace vectoriel associé à l'information utile ou nuisible. Selon les cas, l'information utile est conservée alors que l'information nuisible est éliminée. Le modèle général est ensuite implémenté par deux nouvelles méthodes. L'IDC-Improved Direct Calibration est une méthode d'étalonnage direct utilisant conjointement des informations expérimentales et expertes. Ensuite VODKA-PLSR est une généralisation de la PLSR. Un vecteur r est mis en évidence, il permet d'inclure de l'information experte dans le modèle. En conclusion ce travail permet une vision plus synthétique des modèles existants, propose deux nouveaux modèles d'étalonnage et ouvre de nombreuses possibilités pour créer de nouveaux modèles d'étalonnage et de prétraitement.

Spectra contain informations about the composition of samples. This information is obtained using calibration. Harmful spectral information can be previoulsy withdrawn using pretraitments. Both calibration and pretraitment models are based on two types of informations: (1) experimental information based on measurements onto samples; (2) expert information based on a previous knowledge. The aim of this thesis is to study the links between those two types of information. After a biography review, a general model including both calibrations and pretraitments is proposed. The usefull or harmful spectral information is obtained after spectra have been orthogonaly projected (with a Sigma metrix ) onto a P matrix whose columns define a basis of the vectorial subspace described by the usefull or harmful information. Thus usefull information is kept whereas harmful information is withdrawn. Two new methods are proposed. First IDC-Improved Direct Calibra tion is a direct calibration method using both experimental and expert informations. Then VODKA-PLSR is a generalisation of PLSR. A vector r permits the use of expert information by the regression model. To conclude, this works allows a global view of existing tools, proposes two new models and offers new possibilities for building new models.