Bayesian classification criterion for forensic multivariate data

This study presents a classification criteria for two-class Cannabis seedlings. As the cultivation of drug type cannabis is forbidden in Switzerland, law enforcement authorities regularly ask laboratories to determine cannabis plant's chemotype from seized material in order to ascertain that the plantation is legal or not. In this study, the classification analysis is based on data obtained from the relative proportion of three major leaf compounds measured by gas-chromatography interfaced with mass spectrometry (GC-MS). The aim is to discriminate between drug type (illegal) and fiber type (legal) cannabis at an early stage of the growth. A Bayesian procedure is proposed: a Bayes factor is computed and classification is performed on the basis of the decision maker specifications (i.e. prior probability distributions on cannabis type and consequences of classification measured by losses). Classification rates are computed with two statistical models and results are compared. Sensitivity analysis is then performed to analyze the robustness of classification criteria.

Analyse systématique et permanente de la délinquance sérielle : place des statistiques criminelles ; apport des approches situationnelles pour un système de classification ; perspectives en matière de coopération

Résumé de la thèse L'évolution des systèmes policiers donne une place prépondérante à l'information et au renseignement. Cette transformation implique de développer et de maintenir un ensemble de processus permanent d'analyse de la criminalité, en particulier pour traiter des événements répétitifs ou graves. Dans une organisation aux ressources limitées, le temps consacré au recueil des données, à leur codification et intégration, diminue le temps disponible pour l'analyse et la diffusion de renseignements. Les phases de collecte et d'intégration restent néanmoins indispensables, l'analyse n'étant pas possible sur des données volumineuses n'ayant aucune structure. Jusqu'à présent, ces problématiques d'analyse ont été abordées par des approches essentiellement spécialisées (calculs de hot-sports, data mining, ...) ou dirigées par un seul axe (par exemple, les sciences comportementales). Cette recherche s'inscrit sous un angle différent, une démarche interdisciplinaire a été adoptée. L'augmentation continuelle de la quantité de données à analyser tend à diminuer la capacité d'analyse des informations à disposition. Un bon découpage (classification) des problèmes rencontrés permet de délimiter les analyses sur des données pertinentes. Ces classes sont essentielles pour structurer la mémoire du système d'analyse. Les statistiques policières de la criminalité devraient déjà avoir répondu à ces questions de découpage de la délinquance (classification juridique). Cette décomposition a été comparée aux besoins d'un système de suivi permanent dans la criminalité. La recherche confirme que nos efforts pour comprendre la nature et la répartition du crime se butent à un obstacle, à savoir que la définition juridique des formes de criminalité n'est pas adaptée à son analyse, à son étude. Depuis près de vingt ans, les corps de police de Suisse romande utilisent et développent un système de classification basé sur l'expérience policière (découpage par phénomène). Cette recherche propose d'interpréter ce système dans le cadre des approches situationnelles (approche théorique) et de le confronter aux données « statistiques » disponibles pour vérifier sa capacité à distinguer les formes de criminalité. La recherche se limite aux cambriolages d'habitations, un délit répétitif fréquent. La théorie des opportunités soutien qu'il faut réunir dans le temps et dans l'espace au minimum les trois facteurs suivants : un délinquant potentiel, une cible intéressante et l'absence de gardien capable de prévenir ou d'empêcher le passage à l'acte. Ainsi, le délit n'est possible que dans certaines circonstances, c'est-à-dire dans un contexte bien précis. Identifier ces contextes permet catégoriser la criminalité. Chaque cas est unique, mais un groupe de cas montre des similitudes. Par exemple, certaines conditions avec certains environnements attirent certains types de cambrioleurs. Deux hypothèses ont été testées. La première est que les cambriolages d'habitations ne se répartissent pas uniformément dans les classes formées par des « paramètres situationnels » ; la deuxième que des niches apparaissent en recoupant les différents paramètres et qu'elles correspondent à la classification mise en place par la coordination judiciaire vaudoise et le CICOP. La base de données vaudoise des cambriolages enregistrés entre 1997 et 2006 par la police a été utilisée (25'369 cas). Des situations spécifiques ont été mises en évidence, elles correspondent aux classes définies empiriquement. Dans une deuxième phase, le lien entre une situation spécifique et d'activité d'un auteur au sein d'une même situation a été vérifié. Les observations réalisées dans cette recherche indiquent que les auteurs de cambriolages sont actifs dans des niches. Plusieurs auteurs sériels ont commis des délits qui ne sont pas dans leur niche, mais le nombre de ces infractions est faible par rapport au nombre de cas commis dans la niche. Un système de classification qui correspond à des réalités criminelles permet de décomposer les événements et de mettre en place un système d'alerte et de suivi « intelligent ». Une nouvelle série dans un phénomène sera détectée par une augmentation du nombre de cas de ce phénomène, en particulier dans une région et à une période donnée. Cette nouvelle série, mélangée parmi l'ensemble des délits, ne serait pas forcément détectable, en particulier si elle se déplace. Finalement, la coopération entre les structures de renseignement criminel opérationnel en Suisse romande a été améliorée par le développement d'une plateforme d'information commune et le système de classification y a été entièrement intégré.

Lipid composition of fingermark residue and donor classification using GC/MS

Lipids available in fingermark residue represent important targets for enhancement and dating techniques. While it is well known that lipid composition varies among fingermarks of the same donor (intra-variability) and between fingermarks of different donors (inter-variability), the extent of this variability remains uncharacterised. Thus, this worked aimed at studying qualitatively and quantitatively the initial lipid composition of fingermark residue of 25 different donors. Among the 104 detected lipids, 43 were reported for the first time in the literature. Furthermore, palmitic acid, squalene, cholesterol, myristyl myristate and myristyl myristoleate were quantified and their correlation within fingermark residue was highlighted. Ten compounds were then selected and further studied as potential targets for dating or enhancement techniques. It was shown that their relative standard deviation was significantly lower for the intra-variability than for the inter-variability. Moreover, the use of data pretreatments could significantly reduce this variability. Based on these observations, an objective donor classification model was proposed. Hierarchical cluster analysis was conducted on the pre-treated data and the fingermarks of the 25 donors were classified into two main groups, corresponding to "poor" and "rich" lipid donors. The robustness of this classification was tested using fingermark replicates of selected donors. 86% of these replicates were correctly classified, showing the potential of such a donor classification model for research purposes in order to select representative donors based on compounds of interest.

Structured output SVM for remote sensing image classification

In the recent years, kernel methods have revealed very powerful tools in many application domains in general and in remote sensing image classification in particular. The special characteristics of remote sensing images (high dimension, few labeled samples and different noise sources) are efficiently dealt with kernel machines. In this paper, we propose the use of structured output learning to improve remote sensing image classification based on kernels. Structured output learning is concerned with the design of machine learning algorithms that not only implement input-output mapping, but also take into account the relations between output labels, thus generalizing unstructured kernel methods. We analyze the framework and introduce it to the remote sensing community. Output similarity is here encoded into SVM classifiers by modifying the model loss function and the kernel function either independently or jointly. Experiments on a very high resolution (VHR) image classification problem shows promising results and opens a wide field of research with structured output kernel methods.

Generalized descriptive set theory and classification theory

Descriptive set theory is mainly concerned with studying subsets of the space of all countable binary sequences. In this paper we study the generalization where countable is replaced by uncountable. We explore properties of generalized Baire and Cantor spaces, equivalence relations and their Borel reducibility. The study shows that the descriptive set theory looks very different in this generalized setting compared to the classical, countable case. We also draw the connection between the stability theoretic complexity of first-order theories and the descriptive set theoretic complexity of their isomorphism relations. Our results suggest that Borel reducibility on uncountable structures is a model theoretically natural way to compare the complexity of isomorphism relations.

Numerical Taxonomy of Old World Phlebotominae (Diptera: Psychodidae): 2. Restatement of Classification upon Subgeneric Morphological Characters

Numerical analyses (correspondence analysis, ascending hierarchical classification, and cladistics) were done with morphological characters of adult phlebotomine sand flies. The resulting classification largely confirms that of classical taxonomy for supra-specific groups from the Old World, though the positions of some groups are adjusted. The taxa Spelaeophlebotomus Theodor 1948, Idiophlebotomus Quate & Fairchild 1961, Australophlebotomus Theodor 1948 and Chinius Leng 1987 are notably distinct from other Old World groups, particularly from the genus Phlebotomus Rondani & Berté 1840. Spelaeomyia Theodor 1948 and, in particular, Parvidens Theodor & Mesghali 1964 are clearly separate from Sergentomyia França & Parrot 1920.

Intraobserver and interobserver variability of ascending aorta diameter as assessed with ECG-gated MDCT: automatic versus manual measurements

Purpose: Recently morphometric measurements of the ascending aorta have been done with ECG-gated MDCT to help the development of future endovascular therapies (TCT) [1]. However, the variability of these measurements remains unknown. It will be interesting to know the impact of CAD (computer aided diagnosis) with automated segmentation of the vessel and automatic measurements of diameter on the management of ascending aorta aneurysms. Methods and Materials: Thirty patients referred for ECG-gated CT thoracic angiography (64-row CT scanner) were evaluated. Measurements of the maximum and minimum ascending aorta diameters were obtained automatically with a commercially available CAD and semi-manually by two observers separately. The CAD algorithms segment the iv-enhanced lumen of the ascending aorta into perpendicular planes along the centreline. The CAD then determines the largest and the smallest diameters. Both observers repeated the automatic measurements and the semimanual measurements during a different session at least one month after the first measurements. The Bland and Altman method was used to study the inter/intraobserver variability. A Wilcoxon signed-rank test was also used to analyse differences between observers. Results: Interobserver variability for semi-manual measurements between the first and second observers was between 1.2 to 1.0 mm for maximal and minimal diameter, respectively. Intraobserver variability of each observer ranged from 0.8 to 1.2 mm, the lowest variability being produced by the more experienced observer. CAD variability could be as low as 0.3 mm, showing that it can perform better than human observers. However, when used in nonoptimal conditions (streak artefacts from contrast in the superior vena cava or weak lumen enhancement), CAD has a variability that can be as high as 0.9 mm, reaching variability of semi-manual measurements. Furthermore, there were significant differences between both observers for maximal and minimal diameter measurements (p<0.001). There was also a significant difference between the first observer and CAD for maximal diameter measurements with the former underestimating the diameter compared to the latter (p<0.001). As for minimal diameters, they were higher when measured by the second observer than when measured by CAD (p<0.001). Neither the difference of mean minimal diameter between the first observer and CAD nor the difference of mean maximal diameter between the second observer and CAD was significant (p=0.20 and 0.06, respectively). Conclusion: CAD algorithms can lessen the variability of diameter measurements in the follow-up of ascending aorta aneurysms. Nevertheless, in non-optimal conditions, it may be necessary to correct manually the measurements. Improvements of the algorithms will help to avoid such a situation.

Simulation des caractéristiques ECG du syndrome de Brugada à l'aide d'un programme de modélisation 3D

Introduction : Le syndrome de Brugada, décrit en 1992 par Pedro et Josep Brugada, est un syndrome cardiaque caractérisé par un sus-décalage particulier du segment ST associé à un bloc de branche droit atypique au niveau des dérivations ECG V1 à V3. Les altérations ECG du syndrome de Brugada sont classifiées en 3 types dont seul le type 1 est diagnostique. Les mécanismes physiopathologiques exacts de ce syndrome sont pour le moment encore controversés. Plusieurs hypothèses sont proposées dans la littérature dont deux principales retiennent l'attention : 1) le modèle du trouble de repolarisation stipule des potentiels d'action réduits en durée et en amplitude liés à un changement de répartition de canaux potassiques 2) le modèle du trouble de dépolarisation spécifie un retard de conduction se traduisant par une dépolarisation retardée. Dans le STEMI, un sus-décalage ST ressemblant à celui du syndrome de Brugada est expliqué par deux théories : 1) le courant de lésion diastolique suggère une élévation du potentiel diastolique transformé artificiellement en sus-décalage ST par les filtres utilisés dans tous les appareils ECG.¦Objectif : Recréer les manifestations ECG du syndrome de Brugada en appliquant les modifications du potentiel d'action des cardiomyocytes rapportées dans la littérature.¦Méthode : Pour ce travail, nous avons utilisé "ECGsim", un simulateur informatique réaliste d'ECG disponible gratuitement sur www.ecgsim.org. Ce programme est basé sur une reconstruction de l'ECG de surface à l'aide de 1500 noeuds représentant chacun les potentiels d'action des ventricules droit et gauche, épicardiques et endocardiques. L'ECG simulé peut être donc vu comme l'intégration de l'ensemble de ces potentiels d'action en tenant compte des propriétés de conductivité des tissus s'interposant entre les électrodes de surface et le coeur. Dans ce programme, nous avons définit trois zones, de taille différente, comprenant la chambre de chasse du ventricule droit. Pour chaque zone, nous avons reproduit les modifications des potentiels d'action citées dans les modèles du trouble de repolarisation et de dépolarisation et des théories de courant de lésion systolique et diastolique. Nous avons utilisé, en plus des douze dérivations habituelles, une électrode positionnée en V2IC3 (i.e. 3ème espace intercostal) sur le thorax virtuel du programme ECGsim.¦Résultats : Pour des raisons techniques, le modèle du trouble de repolarisation n'a pas pu être entièrement réalisée dans ce travail. Le modèle du trouble de dépolarisation ne reproduit pas d'altération de type Brugada mais un bloc de branche droit plus ou moins complet. Le courant de lésion diastolique permet d'obtenir un sus-décalage ST en augmentant le potentiel diastolique épicardique des cardiomyocytes de la chambre de chasse du ventricule droit. Une inversion de l'onde T apparaît lorsque la durée du potentiel d'action est prolongée. L'amplitude du sus-décalage ST dépend de la valeur du potentiel diastolique, de la taille de la lésion et de sa localisation épicardique ou transmurale. Le courant de lésion systolique n'entraîne pas de sus-décalage ST mais accentue l'amplitude de l'onde T.¦Discussion et conclusion : Dans ce travail, l'élévation du potentiel diastolique avec un prolongement de la durée du potentiel d'action est la combinaison qui reproduit le mieux les altérations ECG du Brugada. Une persistance de cellules de type nodal au niveau de la chambre de chasse du ventricule droit pourrait être une explication à ces modifications particulières du potentiel d'action. Le risque d'arythmie dans la Brugada pourrait également être expliqué par une automaticité anormale des cellules de type nodal. Ainsi, des altérations des mécanismes cellulaires impliqués dans le maintien du potentiel diastolique pourraient être présentes dans le syndrome de Brugada, ce qui, à notre connaissance, n'a jamais été rapporté dans la littérature.

Textural classification of land cover using support vector machines: an empirical comparison with parametric, non parametric and hybrid classifiers in the Bolivian Amazon

Land cover classification is a key research field in remote sensing and land change science as thematic maps derived from remotely sensed data have become the basis for analyzing many socio-ecological issues. However, land cover classification remains a difficult task and it is especially challenging in heterogeneous tropical landscapes where nonetheless such maps are of great importance. The present study aims to establish an efficient classification approach to accurately map all broad land cover classes in a large, heterogeneous tropical area of Bolivia, as a basis for further studies (e.g., land cover-land use change). Specifically, we compare the performance of parametric (maximum likelihood), non-parametric (k-nearest neighbour and four different support vector machines - SVM), and hybrid classifiers, using both hard and soft (fuzzy) accuracy assessments. In addition, we test whether the inclusion of a textural index (homogeneity) in the classifications improves their performance. We classified Landsat imagery for two dates corresponding to dry and wet seasons and found that non-parametric, and particularly SVM classifiers, outperformed both parametric and hybrid classifiers. We also found that the use of the homogeneity index along with reflectance bands significantly increased the overall accuracy of all the classifications, but particularly of SVM algorithms. We observed that improvements in producer’s and user’s accuracies through the inclusion of the homogeneity index were different depending on land cover classes. Earlygrowth/degraded forests, pastures, grasslands and savanna were the classes most improved, especially with the SVM radial basis function and SVM sigmoid classifiers, though with both classifiers all land cover classes were mapped with producer’s and user’s accuracies of around 90%. Our approach seems very well suited to accurately map land cover in tropical regions, thus having the potential to contribute to conservation initiatives, climate change mitigation schemes such as REDD+, and rural development policies.

International consensus conference on PFAPA syndrome: evaluation of a new set of classification criteria

INTRODUCTION: PFAPA syndrome is characterized by periodic fever, associated with pharyngitis, cervical adenitis and/or aphthous stomatitis and belongs to the auto-inflammatory diseases. Diagnostic criteria are based on clinical features and the exclusion of other periodic fever syndromes. An analysis of a large cohort of patients has shown weaknesses for these criteria and there is a lack of international consensus. An International Conference was held in Morges in November 2008 to propose a new set of classification criteria based on a consensus among experts in the field.OBJECTIVE: We aimed to verify the applicability of the new set of classification criteria.PATIENTS & METHODS: 80 patients diagnosed with PFAPA syndrome from 3 centers (Genoa, Lausanne and Geneva) for pediatric rheumatology were included in the study. A detailed description of the clinical and laboratory features was obtained. The new classification criteria and the actual diagnostic criteria were applied to the patients.RESULTS: Only 40/80 patients (50%) fulfilled all criteria of the new classification. 31 patients were excluded because they didn't meet one of the 7 diagnostic criteria, 7 because of 2 criteria, and one because of 3 criteria. When we applied the current criteria to the same patients, 11/80 patients (13.7%) needed to be excluded. 8/80 patients (10%) were excluded from both sets. Exclusion was related only to some of the criteria. Number of patients for each not fulfilled criterion (new set of criteria/actual criteria): age (1/6), symptoms between episodes (2/2), delayed growth (4/1), main symptoms (21/0), periodicity, length of fever, interval between episodes, and length of disease (20/0). The application of some of the new criteria was not easy, as they were both very restrictive and needed precise information from the patients.CONCLUSION: Our work has shown that the new set of classification criteria can be applied to patients suspected for PFAPA syndrome, but it seems to be more restrictive than the actual diagnostic criteria. A further work of validation needs to be done in order to determine if this new set of classification criteria allow a good discrimination between PFAPA patients and other causes of recurrent fever syndromes.