Analyses

Sommaire
II - Traitements de données de capteurs - Part 3

3 - Analyses

Analyse = Extraire une information pertinente d’un flux de données.

Une analyse est toujours présente lors de l’utilisation de capteurs. Il faut bien qu’ils servent à quelque chose...
analyses-tout.zip

Débruitage vs analyse

Parfois certains traitements se ressemblent fortement, par exemple s'ils sont basés sur des seuils, mais il y a des différences fondamentales entre traitements de filtrage-débruitage et traitements d'analyse :

  • lors d'un débruitage, les données du capteur sont transformées, lissées, éliminées, compensées ... perdues. Nous n'avons ensuite plus affaire aux valeurs brutes d'origine.
  • le résultat d'un débruitage remplace les données d'origine, les valeurs débruitées sont envoyées dans une analyse.
  • un débruitage ne donne aucune information quant au comportement du visiteur ou à une quelconque détection d'événement, son but est seulement de nettoyer les données.
  • une analyse est utilisée pour modifier l'action perçue par le visiteur.
  • l'information donnée par une analyse peut être utilisée immédiatement ou mémorisée et cumulée (score, rythme...).
  • l'analyse n'est pas destructive : le résultat est complètement différent des données de départ, mais ces données restent accessibles si nous souhaitons les utiliser pour autre chose.
  • le débruitage est facultatif et dépend complètement de la qualité des données du capteur.
  • au moins une analyse est toujours utilisée pour que le capteur serve à quelque chose.

En particulier, il ne faut pas confondre un seuil de débruitage et un seuil de déclenchement d’un événement : les instructions sont quasi identiques mais

  • dans le cas du débruitage certaines données sont éliminées/perdues/disparues et aucune information n’est utilisée pour faire évoluer le dispositif,
  • alors qu’un déclenchement d'action par seuil est du domaine de l’analyse, les données peuvent être toutes conservées en parallèle pour des actions différentes et le dispositif évolue.

Patch de test avec données en mtr

outil-playback-test.zip
Divers enregistrements de capteurs sont listés dans un coll.
Chacun est associé à une touche de clavier.
Deux multisliders : un pour l'affichage direct, l'autre avec un rééchantillonnage des données.
Pour ajouter des données : allonger le coll et ajouter des touches.
Patch de test playback

Analyses en données directes

Mise à l’échelle

  • Règle de 3... Adaptation d’une variation de mesure de capteur à la variation d’une action.

    • Objet scale min0 max0 minA maxA

    Analyse par règle de trois
    analyses-scale.zip

    Transformation de courbe de réponse

  • Amortir, redresser, accentuer une partie des données...

    • Objet function

    Intérêt : plus fin et plus personnalisable qu'une simple mise à l'échelle.
    Applications de prédilection : variations de volume sonore et d'intensité de LED.

    • Volume sonore : nos oreilles tendent à percevoir différemment une variation de volume quand le son est fort ou quand le son est faible. Même en utilisant une échelle en décibels plutôt qu'une variation 0-1 sur un contrôle de volume, appliquer une variation de capteur sur des zones faibles manque souvent de possibilités de réglages.
    • Intensité lumineuse : de même, nous percevons très bien des variations de lumière faible et assez mal quand la lumière est forte. Or les éclairages à LED en particulier ont tendance à s'allumer brutalement sur une intensité déjà forte et à avoir des variations crantées dans les faibles lumières, et au contraire à réagir très finement dans les fortes luminosités que nous ne distinguons pas.
    • Il est donc intéressant d'ajouter de la finesse dans les intensités faible et d'en enlever de l'inutile dans les fortes.





    analyses-function.zip

    Analyses par seuils variés

    Test avec des données : utiliser le patch playback ou au moins poser un slider 0 - 127.

    Seuil simple

  • 1 seuil de valeur fixe.

    • 2 actions différentes possibles, détection dans les deux sens de traversée du seuil.

    Objets de comparaisons < > <= >=

    Analyse par seuil simple

    Seuil double

    Capteurs non à 0 au repos : détecteur de mouvement pyro, magnétique, poids ultraforce, souffle, accéléro...

  • 2 seuils de valeurs fixes, permanents, autour de la valeur de repos.

    • Objets de comparaisons < > <= >=

    Analyse par double seuil

    Comparateur à hystérésis

  • Seuil dynamique alternant entre 1 valeur haute et 1 valeur basse.

    • Peut systématiquement remplacer un seuil simple.

    • Evite les hésitations autour d’un seuil fixe.
    • Stabilise la détection.
    • Rend le dispositif plus net, évite les maladresses de détection incertaine.

    Schéma de comparateur à hystérésis
    Largeur d’hystérésis L : écart entre le seuil bas et le seuil haut.
    Le choix de la largeur d’hystérésis est à la fois technique (en fonction du comportement du capteur, pour stabiliser la détection) et esthétique car il détermine le comportement du dispositif. Un écart L très grand rend le dispositif têtu et distingue fortement les deux états.

    Analyse par comparateur à hystérésis
    Multislider pour la réponse 0/1 : range 0. 1., Line scroll

    Utilisation du résultat :
    Résultat d'hystérésis

    Domaines de valeurs

  • Découper des tranches dans le flux de données.

    • Objet split

    Analyse par domaines de valeurs

    ou bien :

    Analyses et Temporalité

    Sens de variation

  • Savoir si les données augmentent ou diminuent = rapprochement/éloignement, gauche/droite, inspiration/expiration...

    • Objets bucket et soustraction

    Nous voyons ici les objets de comparaisons > < dans un autre contexte que pour un seuil.

    Pour des variations rapides :
    Valeur courante - valeur précédente

    Pour des variations lentes ou incertaines :
    Mettre en mémoire plusieurs données précédentes dans bucket et utiliser la 5e plus ancienne.
    Valeur courante - Valeur ancienne

    Analyse du sens de variation
    analyses-sens.zip

    Exemples avec des capteurs divers, sur données brutes

    Données brutes sur multislider jaune.
    Résultat du sens de variantion sur multisliders rouges.
    Sens croissant = 1
    Sens décroissant = 0.


    Cet accéléromètre montre des pics rapides. Cependant, les données sont légèrement bruitées à cause d'une alimentation parasitante, ce qui fait que le traitement est meilleur en version Valeur courante - Valeur ancienne qu'en version rapide.


    L'éthylomètre en sensibilité maximale est aussi un peu bruité. Sa variation est relativement lente. Le traitement fonctionne correctement lorsqu'il y a une variation franche mais se brouille quand les données s'amortissent.
    Solution : dans ce cas il faudrait ne prendre en compte que les variation de plus de 3 ou 4 valeurs à la sortie de la soustraction, ou bien pré-traiter avec une moyenne.


    Résultat correct en variation lente, mais il reste quelques hésitations.


    Résultat très clair en variation lente.

    Ajout d'un filtrage par moyenne

    Nous constatons que souvent le résultat du sens de variation est correct et identifiable mais pas parfait et très sensibles aux petits bruits et aux amortissements.

  • Ajouter un filtrage supplémentaire : pré-traiter les données du capteur avec une moyenne, telle que vue dans le chapitre précédent

    • Exercice : le faire...

    Élimination des amortissements et variations très lentes

    Si le but est de détecter un sens de variation franc, nous pouvons ne pas prendre en compte les variations très faibles du capteur.




    Conclusion : choisir soigneusement les valeurs selon les capteurs.

    Détecteur de pic

  • Détecter l'instant précis d'un pic de donnée, et récupérer la valeur du maximum du pic.

    • Très utile pour le piézoélectrique, pour des batteries augmentées.
    Sens de variation, puis repérer l’instant du changement de sens.
    Le maximum du pic est la valeur précédente.

    Analyse de pics de valeurs