Classification de donnees spatiales : modeles probabilistes et criteres de partitionnement / Van Mo Dang ; sous la direction de Gérard Govaert

Résumé / Abstract : La problématique de la classification de données spatiales se pose par exemple lorsqu'on segmente une image en régions homogènes ou lorsqu'on cartographie des données multidimensionnelles localisées telles que des relevés physico-chimiques du sol. Dans ce travail, les méthodes proposées s'appuient sur des distributions de probabilité afin de modéliser les mécanismes engendrant la partition non observée et les observations. S'il s'agit d'effectuer les regroupements en se basant uniquement sur les valeurs observées, on rappelle que les modèles de mélange, la vraisemblance classifiante et l'algorithme EM procurent des solutions flexibles et relativement simples à mettre en œuvre. Afin d'intégrer en outre une hypothèse d'homogénéité spatiale de la partition, on se propose de conduire des raisonnements similaires dans le cadre des modèles utilisant un champ de Markov caché. D'une part, on démontre qu'en appliquant l'algorithme EM au cas des champs de potts cachés avec une approximation de champ moyen, on effectue les mêmes calculs que l'optimisation alternée d'une vraisemblance classifiante floue. Ce constat permet d'améliorer sur certains points une méthode de classification spatiale floue itérative récemment proposée. Sur des données simulées et réelles, la méthode obtenue fournit des résultats comparables aux techniques utilisant des simulations de Monte-Carlo pour un cout algorithmique moindre. D'autre part, on adapte l'approche précédente à des types particuliers de données spatiales. Pour un problème d'écologie numérique, on construit ainsi une méthode visant à classifier des indicateurs de présence/absence localisés. On propose selon une démarche analogue un algorithme de classification peu sensible aux valeurs atypiques. Enfin, pour traiter des données spatiales incomplètes, on propose d'optimiser une vraisemblance classifiante dont le modèle statistique sous-jacent intègre la notion de valeurs manquantes.