Determining the number of clusters and distinguishing overlapping clusters in data analysis

Le processus de Clustering permet de construire une collection d’objets (clusters) similaires au sein d’un même groupe, et dissimilaires quand ils appartiennent à des groupes différents. Dans cette thèse, on s’intéresse a deux problèmes majeurs d’analyse de données: 1) la détermination automatique du nombre de clusters dans un ensemble de données dont on a aucune information sur les structures qui le composent; 2) le phénomène de recouvrement entre les clusters. La plupart des algorithmes de clustering souffrent du problème de la détermination du nombre de clusters qui est souvent laisse à l’utilisateur. L’approche classique pour déterminer le nombre de clusters est basée sur un processus itératif qui minimise une fonction objectif appelé indice de validité. Notre but est de: 1) développer un nouvel indice de validité pour mesurer la qualité d’une partition, qui est le résultat d’un algorithme de clustering; 2) proposer un nouvel algorithme de clustering flou pour déterminer automatiquement le nombre de clusters. Une application de notre nouvel algorithme est présentée. Elle consiste à la sélection des caractéristiques dans une base de données. Le phénomène de recouvrement entre les clusters est un des problèmes difficile dans la reconnaissance de formes statistiques. La plupart des algorithmes de clustering ont des difficultés à distinguer les clusters qui se chevauchent. Dans cette thèse, on a développé une théorie qui caractérise le phénomène de recouvrement entre les clusters dans un modèle de mélange Gaussien d’une manière formelle. À partir de cette théorie, on a développé un nouvel algorithme qui calcule le degré de recouvrement entre les clusters dans le cas multidimensionnel. Dans ce cadre précis, on a étudié les facteurs qui affectent la valeur théorique du degré de recouvrement. On a démontré comment cette théorie peut être utilisée pour la génération des données de test valides et concrètes pour une évaluation objective des indices de validité pax rapport à leurs capacités à distinguer les clusters qui se chevauchent. Finalement, notre théorie est utilisable dans une application de segmentation des images couleur en utilisant un algorithme de clustering hiérarchique