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Clustering multivariate functional data in group-specific functional subspaces

Clustering multivariate functional data in group-specific functional subspaces

Authors :
Pauline Martin
Laurence Chèze
Julien Jacques
Charles Bouveyron
Amandine Schmutz
Lim France
Entrepôts, Représentation et Ingénierie des Connaissances (ERIC)
Université Lumière - Lyon 2 (UL2)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Université de Lyon
Laboratoire Jean Alexandre Dieudonné (JAD)
Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS)
Université Côte d'Azur (UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire de Biomécanique et Mécanique des Chocs (LBMC UMR T9406)
Université de Lyon-Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon
ANR-16-LCV2-0002,CWD-VetLab,Laboratoire de recherche et d’innovation sur la locomotion du cheval athlète(2016)
Université Côte d'Azur (UCA)-Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS)
COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Modèles et algorithmes pour l’intelligence artificielle (MAASAI)
Inria Sophia Antipolis - Méditerranée (CRISAM)
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS)
COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Laboratoire Jean Alexandre Dieudonné (JAD)
COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Côte d'Azur (UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Scalable and Pervasive softwARe and Knowledge Systems (Laboratoire I3S - SPARKS)
Laboratoire d'Informatique, Signaux, et Systèmes de Sophia Antipolis (I3S)
COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Côte d'Azur (UCA)-Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS)
COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Côte d'Azur (UCA)-Laboratoire d'Informatique, Signaux, et Systèmes de Sophia Antipolis (I3S)
COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Côte d'Azur (UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)
COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)
Laboratoire de Biomécanique et Mécanique des Chocs (LBMC UMR T9406 )
Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Université de Lyon-Université Gustave Eiffel
ANR-16-LCV2-0002,CWD-VetLab,Laboratoire de recherche et d'innovation sur la locomotion du cheval athlète(2016)
ANR-19-P3IA-0002,3IA@cote d'azur,3IA Côte d'Azur(2019)
Laboratoire Jean Alexandre Dieudonné (LJAD)
Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS)
COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Côte d'Azur (UCA)
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS)
COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Laboratoire Jean Alexandre Dieudonné (LJAD)
COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Côte d'Azur (UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Côte d'Azur (UCA)-Scalable and Pervasive softwARe and Knowledge Systems (Laboratoire I3S - SPARKS)
COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Côte d'Azur (UCA)-Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS)
Source :
Computational Statistics, Computational Statistics, Springer Verlag, 2020, ⟨10.1007/s00180-020-00958-4⟩, Computational Statistics, 2020, ⟨10.1007/s00180-020-00958-4⟩
Publication Year :
2020
Publisher :
HAL CCSD, 2020.

Abstract

International audience; With the emergence of numerical sensors in many aspects of every- day life, there is an increasing need in analyzing multivariate functional data. This work focuses on the clustering of such functional data, in order to ease their modeling and understanding. To this end, a novel clustering technique for multivariate functional data is presented. This method is based on a func- tional latent mixture model which fits the data in group-specific functional subspaces through a multivariate functional principal component analysis. A family of parsimonious models is obtained by constraining model parameters within and between groups. An EM algorithm is proposed for model inference and the choice of hyper-parameters is addressed through model selection. Nu- merical experiments on simulated datasets highlight the good performance of the proposed methodology compared to existing works. This algorithm is then applied to the analysis of the pollution in French cities for one year.

Details

Language :
English
ISSN :
09434062 and 16139658
Database :
OpenAIRE
Journal :
Computational Statistics, Computational Statistics, Springer Verlag, 2020, ⟨10.1007/s00180-020-00958-4⟩, Computational Statistics, 2020, ⟨10.1007/s00180-020-00958-4⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....ad01e761a3aac8f16f3b6f3c53e38389
Full Text :
https://doi.org/10.1007/s00180-020-00958-4⟩