Analyse multibloc d'images hyperspectrales multimodales et multirésolutions : cartographie des parois de tiges de maïs par microspectroscopies en rayonnement synchrotron - INRAE - Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement Access content directly
Theses Year : 2012

Multi-block analysis of multi-modal and multi-resolution hyperspectral images: mapping the cell walls of maize stems using synchrotron radiation microspectroscopy

Analyse multibloc d'images hyperspectrales multimodales et multirésolutions : cartographie des parois de tiges de maïs par microspectroscopies en rayonnement synchrotron

Abstract

Coupling different techniques in microspectroscopy is an efficient approach to characterise complex biological material. In this research project, we propose to couple infrared, fluorescence and Raman hyperspectral images. This work is carried out to characterise maize stem cell wall composition in the context of biofuel production. Investigations have been attempted in coupling spectral data by means of multiblock methods. Multiblock techniques have been assumed to be equally applicable and effective in the analysis of complex biological samples. In practice, each microspectroscopy operates with its own resolution. Each infrared spectrum corresponds to a set of fluorescence and Raman spectra. A data structure that preserved the spatial resolution, is obtained by unfolding infrared hyperpectral image. The resulting data structure consists in a two-way data table with a spatial way and a spectral way, paired to a three-way data table with two spatial ways and a spectral way. Such data structure can not be analysed with classical multibloc methods. A natural idea is to reduce the resolution of the images to obtain data tables with two ways. Inter-battery Tucker analysis and multiple co-inertia analysis are used as a tool to relate respectively two datatables and several data tables having two ways. Models of decomposition of these two methods can be extended if the data structure contains three-way data tables. The approaches developed in this thesis to preserve spatial resolution are based on the analysis of inter-battery Tucker analysis and multiple co-inertia analysis by considering three-way datatables as a set of two-way datatables.
Le couplage de différentes techniques de microspectroscopie est un outil puissant pour caractériser in situ des matériaux biologiques complexes. Dans ce projet de recherche, nous proposons de coupler trois techniques d'imagerie hyperspectrale complémentaires en utilisant les microspectroscopies infrarouge, de fluorescence et Raman. Ce travail est réalisé pour caractériser la composition chimique des parois cellulaires de tiges de maïs dans un contexte de production de bio-carburant. Les méthodes multibloc ont été retenues pour analyser les images hyperspectrales couplées. En pratique, chaque microspectroscopie fonctionne avec sa propre résolution. Chaque spectre infrarouge correspond à un ensemble de spectres de fluorescence et de Raman. La structure de données préservant la résolution spatiale est obtenue suite au dépliement de l'image infrarouge. La structure de données résultante consiste en un tableau à deux entrées couplé à deux tableaux à trois entrées. Une telle structure de données ne peut pas être analysée directement avec une méthode multibloc classique. Une idée naturelle est de réduire la résolution des images pour obtenir des tableaux de données à deux entrées. L'inter-batterie de Tucker et l'analyse de co-inertie multiple sont deux méthodes d'analyse multivariée utilisées comme outils pour relier respectivement deux et plusieurs tableaux de données à deux entrées. Ces deux méthodes peuvent être étendues si la structure de données contient des tableaux à trois entrées. Les approches, développées dans cette thèse pour préserver la résolution spatiale, sont basées sur l'analyse inter-batterie de Tucker et l'analyse de co-inertie multiple en considérant les tableaux à trois entrées comme étant un ensemble de tableaux à deux entrées.
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Cite

Fatma Allouche. Analyse multibloc d'images hyperspectrales multimodales et multirésolutions : cartographie des parois de tiges de maïs par microspectroscopies en rayonnement synchrotron. Traitement du signal et de l'image [eess.SP]. ONIRIS - L’UNIVERSITÉ NANTES ANGERS LE MANS, 2012. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-04410347⟩
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