EP4088111A1 - Dispositif électronique, procédé et programme d'ordinateur pour l'estimation olfactive d'un état d'un produit - Google Patents

Dispositif électronique, procédé et programme d'ordinateur pour l'estimation olfactive d'un état d'un produit

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Publication number
EP4088111A1
EP4088111A1 EP21704850.3A EP21704850A EP4088111A1 EP 4088111 A1 EP4088111 A1 EP 4088111A1 EP 21704850 A EP21704850 A EP 21704850A EP 4088111 A1 EP4088111 A1 EP 4088111A1
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EP
European Patent Office
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product
state
olfactory sensors
olfactory
representative
Prior art date
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Pending
Application number
EP21704850.3A
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German (de)
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Inventor
Kirill Arkhipov
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Aryballe SA
Original Assignee
Aryballe SA
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • G01N33/02—Food
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Definitions

  • the present invention relates to an electronic device for estimating a state of a product capable of being transformed by emission of volatile organic compounds. It also relates to a method implemented by such a device and a corresponding computer program.
  • the invention applies more particularly to an electronic device for estimating a state of a product capable of being transformed by emission of volatile organic compounds, comprising: several olfactory sensors designed to:
  • This type of device can be envisaged for various applications of olfactory estimation of the state of a product capable of being transformed by emission of volatile organic compounds.
  • the transformation of the product should be understood as being due to microbiological or enzymatic activity.
  • the conceivable applications may further extend to the aerobic or anaerobic transformation of living organisms.
  • the state of the product should be understood as a state of transformation of the product, that is to say for example of freshness, or vice versa of degradation, maturation, fermentation, etc., depending on the applications.
  • Such a device is for example marketed by the company Aryballe Technologies under the name NeOse Pro (registered trademark) since 2018. It is more generally an odor identification device, generally called a "nose electronic ”, whose processor for processing the signals supplied by the olfactory sensors is capable of producing a digital signature, or recognition fingerprint, specific to each odor detected. Its operation is for example described in patent documents FR 3,063,543 A1 and FR 3,071,061 B1. In general, the number N is equal to the number of olfactory sensors.
  • this device By training on different products and under different conditions, this device is potentially able to identify all odors, and in particular those which are characteristic of the freshness of a product such as a piece of dead animal flesh that can be consumed in a situation. degradation.
  • An electronic device for estimating a state of a product capable of being transformed by emission of volatile organic compounds, comprising: several olfactory sensors designed for:
  • a processor for processing the signals supplied by the olfactory sensors in order to obtain N> 1 component (s) of a signature representative of the state of the product; further comprising: a memory for storing a reference signature with N component (s) representative of an exposure of the olfactory sensors to a reference humid environment without the presence of the product; a calculator of a similarity value between the N component (s) of the signature representative of the state of the product and that (s) of the reference signature, designed to provide an index value of transformation of the product from the calculated similarity value.
  • the invention takes advantage of an unexpected and surprising finding according to which the state of a product capable of being transformed by emission of volatile organic compounds is in fact determinable using the electronic device defined above. above by simple comparison with an exposure of its olfactory sensors to a reference humid environment.
  • the similarity between the two compared signatures is indeed characteristic of the processing state of the product. The closer they are, the closer the product is to a reference state in which it does not emit any particular volatile organic compounds, especially the fresher it is. The more distant they are, the more the product is in a state of advanced transformation, in particular of advanced degradation. It follows from this observation that the learning that may be implemented to improve the functioning of the device is greatly simplified. It was also observed that the resulting estimates are more reliable. It should be noted that, depending on the applications envisaged, the transformation index can be understood as an index of freshness, or conversely of degradation, maturation, fermentation, etc.
  • a method for estimating a state of a product capable of being transformed by emission of volatile organic compounds comprising the following steps: exposure of the olfactory sensors of an electronic device according to the invention to a reference humid environment without the presence of the product; processing of the signals supplied by the olfactory sensors when they are exposed to the reference humid environment in order to obtain N component (s) of a reference signature; exposure of olfactory sensors to ambient air when placed near the product; processing of the signals supplied by the olfactory sensors when they are placed near the product to obtain N component (s) of a signature representative of the state of the product; and calculation of a similarity value between the N component (s) of the signature representative of the state of the product and that (s) of the reference signature, for the supply of a transformation index value of the produced from the calculated similarity value.
  • the exposure of the olfactory sensors to ambient air when they are placed near the product successively comprises: a referential phase of exposure of the olfactory sensors to a dry air environment without product; an analytical phase of exposure of the olfactory sensors to volatile organic compounds emitted by the product; a final phase, called desorption, of re-exposure of the olfactory sensors to the environment of dry air without product; and the processing of the signals supplied comprises, for each of N signal or signals obtained from the signals supplied by the olfactory sensors of the device, the calculation of a statistical value, representative of the signal considered in a predetermined time window, in as a component of the signature representative of the condition of the product.
  • the processing of the signals supplied by the olfactory sensors when they are placed near the product comprises taking into account each of the N signal (s) or signals obtained in a predetermined time window of end of analytical phase.
  • the processing of the signals supplied by the olfactory sensors when they are placed near the product comprises taking into account each of the N signal (s) or signals obtained in a predetermined time window of start of the desorption phase.
  • a method for estimating the freshness of a product according to the invention may include a step of selecting, from among the olfactory sensors of the electronic device, a subset of sensors sensitive to the components. volatile nitrogen, nitro-nitrogen and / or sulfur.
  • the similarity value is a distance value, for example an N-Euclidean distance, between signatures.
  • a method for estimating a state of a product according to the invention may include a calibration step including a learning process carried out on several products of different degrees of transformation and known in advance for associating their respectively calculated similarity values with predetermined transformation index values.
  • the processing of the signals comprises obtaining N signals or signals representative of the interactions between the volatile organic compounds emitted by the product and the olfactory sensors of the electronic device, this obtaining being obtained from one of the devices of the assembly consisting of a device for amplification by plasmon resonance; a Mach-Zehnder interferometric amplification device; and an amplification device using functionalized resonant membranes.
  • a computer program is also provided which can be downloaded from a communication network and / or recorded on a medium readable by a computer and / or executable by a processor, comprising instructions for the execution of the processing and calculation steps. of a method for estimating a state of a product according to the invention, when said program is executed on a computer.
  • Figure 1 schematically shows the general structure of an electronic device for estimating a state of a product, according to one embodiment of the invention
  • Figure 2 illustrates a typical example of an image produced by the electronic device of Figure 1, on which the olfactory sensors of this device are visible,
  • Figure 3 illustrates, in the form of a circular diagram, an example of an olfactory signature that can be calculated by the device of Figure 1,
  • FIG. 4 illustrates the successive steps of a method for estimating a state of a product, according to one embodiment of the invention
  • FIG. 5 illustrates, in the form of superimposed temporal diagrams, an example of reference reflectance signals obtainable by the device of FIG. 1, and
  • Figure 6 illustrates, in the form of superimposed temporal diagrams, an example of reflectance signals obtainable by the device of Figure 1 for a product emitting olfactory components characteristic of a certain transformation .
  • the electronic device 10 for identifying an odor, and more precisely for estimating a state of freshness of a product shown schematically in FIG. 1 comprises a chamber 12 intended to receive ambient air. To do this,
  • suction device 14 designed to suck the air outside the chamber
  • the device 10 comprises several olfactory sensors 18, for example about sixty, designed to interact with volatile organic compounds likely to be present in the ambient air of the chamber 102 when they are placed at proximity of a product in a situation of transformation, for example of degradation, by emission of these compounds, in particular when the suction device 14 is close to the product in question.
  • Each olfactory sensor 18 is, for example, a biosensor designed to interact with the compounds of a particular family of compounds.
  • each olfactory sensor 18 may comprise a molecule, such as a peptide, complementary to the compounds of the family associated with this olfactory sensor 18.
  • the olfactory sensors 18 are designed to provide signals representative of the presence, in the ambient air of chamber 12, of volatile organic compounds with which they can interact.
  • the imaging system 20 comprises a metal layer 22, for example gold, having a first face 24 giving into the chamber 12 in order to be in contact with the ambient air that it contains.
  • the olfactory sensors 18 are fixed on this first face 24 at predefined positions.
  • the sensors are arranged in a matrix on a positioning grid, that is to say that they are respectively located at the centers of cells of this grid.
  • the metal layer 22 also has a second face 26 opposite to the first face 24.
  • the imaging system 20 further comprises a prism 28 having a light input face 28A, a face 28B against which extends the second face 26 of the metal layer 22 and a light output face 28C .
  • the imaging system 20 further includes an illumination device 30 designed to illuminate the second face 26 of the metal layer 22 with collimated and polarized light. Specifically, the collimated and polarized light is emitted from the illumination device 30 through the light input face 28A of the prism 28 to the second face 26 of the metal layer 22.
  • the lighting device 30 is also designed to produce a surface plasmon resonance on the first face 24 of the metal layer 22. This resonance decreases the reflectance of the second face 26 and is sensitive to the refractive index.
  • ambient air present up to a hundred nanometers above the first face 24, and therefore in particular above the olfactory sensors 18 which have a lower thickness.
  • the interaction of a compound with any one of the sensors 18 modifies the refractive index of the air above this sensor and therefore decreases the reflectance of the second face 26 of the metal layer 22 below it. sensor.
  • the reflectance of the second face 26 of the metal layer 22 varies locally under each olfactory sensor 18 as a function of the compound or compounds interacting with this sensor.
  • the lighting device 30 is preferably designed to emit light of transverse magnetic polarization, denoted TM, that is to say having a magnetic field parallel to the second face 26 of the metal layer 22.
  • the lighting device 30 can also be designed to emit on command, instead of the light TM, light of transverse electrical polarization, denoted TE, that is to say having a electric field parallel to the second face 26 of the metal layer 22.
  • the prism 28 serves to obtain an angle of incidence upon arrival on the metal layer 22 (i.e., when the prism 28 is present, at the interface between the glass of the prism 28 and the metal layer 22) allowing the resonance of surface plasmons.
  • the imaging system 108 further comprises a camera 32 arranged to receive the light emitted by the lighting device 30, after reflection by the second face 26 of the metal layer 22 and passage through the face of light output 28C from prism 28.
  • Camera 32 is designed to provide a sequence of images G of sensors 18 from the received light.
  • Each sequence of images represents all the signals provided by the olfactory sensors.
  • each image is a luminance image whose pixel values are expressed in scalar values, so that each image is in grayscale.
  • FIG 2 illustrates a typical schematic example of image G produced by the camera 32 of the electronic device of Figure 1, on which are visible the olfactory sensors 18 of this device with their significant luminance values of volatile organic compounds with which they were able to interact with. Note that in the example described, the sensors 18 are circular. But due to the inclination of the camera 32 relative to the second surface 26 of the metal layer 22, the areas they occupy in the image G are ellipses.
  • Figure 1 illustrates obtaining signals representative of the interactions between the volatile organic compounds emitted by the product and the olfactory sensors 18 of the electronic device 10 using a device for 'SPR type optical index variation amplification, but this could be replaced by an optical index variation amplification device by Mach-Zehnder interferometry, a resonance mechanical frequency variation amplification device by functionalized resonant membranes (for example in MEMS or NEMS technology), or any other equivalent physical transduction device (ie optical, mechanical, etc.), by making a simple adaptation of the electronic device 10 which will not be described because to within the reach of those skilled in the art.
  • the general idea remains to functionalize the olfactory sensors 18 (ie biosensors, polymers, carbon nanotubes, etc.) so that they adsorb and desorb volatile organic compounds in a differentiated way, to form a differentiated molecular interaction response. scent sensors, and amplify the response using a physical transducer device.
  • olfactory sensors 18 ie biosensors, polymers, carbon nanotubes, etc.
  • the device 10 further comprises several functional modules which will be described below.
  • these modules are software in nature.
  • the device 10 comprises a computer type element 34 comprising a processing unit 36 and an associated memory area 38 in which several computer programs or several functions of the same computer program are recorded.
  • These computer programs include instructions designed to be executed by the processing unit 36 in order to perform the functions of the software modules. They are presented as distinct, but this distinction is purely functional. They could just as well be grouped together in all possible combinations in one or more software. Their functions could also be at least partly micro programmed or micro wired in dedicated integrated circuits, such as digital circuits.
  • the computer 34 could be replaced by an electronic device composed only of digital circuits (without a computer program) for carrying out the same actions.
  • the device 10 thus comprises first of all a software module 40, intended to be executed by the processing unit 36, for controlling the suction device 14, the air outlet 16 and the system of imaging 20.
  • a software module 42 intended to be executed by the processing unit 36, for selecting, among the olfactory sensors 18 of the electronic device 10, of a subset of sensors sensitive to volatile components characteristic of the freshness of the product in question. These characteristic volatile components can vary from one product to another so that the selection of odor sensors made by the software module 42 can also vary and be configured.
  • the selected subset comprises for example N> 1 olfactory sensor (s), in particular advantageously several olfactory sensors (N> 2).
  • the device 10 further comprises a software module 44, intended to be executed by the processing unit 36, to extract N reflectance signals respectively representative of the interactions of the N olfactory sensors selected with the volatile organic compounds concerned from the luminance values specific to these N olfactory sensors selected in a sequence of images G supplied by the camera 32.
  • These reflectance signals are for example expressed as a percentage according to a ratio of luminance values obtained with polarized light transverse on luminance values obtained with the same light polarized at 90 degrees for each of the N selected olfactory sensors.
  • the device 10 further comprises a software module 46, intended to be executed by the processing unit 36, for selecting a time window for analyzing the N reflectance signals with a view to extracting therefrom N components d 'an olfactory signature representative of a state of freshness of the product studied.
  • the device 10 further comprises a software module 48, intended to be executed by the processing unit 36, for obtaining the N components of the aforementioned olfactory signature from the N reflectance signals.
  • This obtaining can include a correction of the N reflectance signals extracted in the selected time window.
  • This correction will be detailed later with reference to FIG. 3. It mainly comprises two components: a correction for drift of the olfactory sensors which is well known and will not be detailed, as well as a correction by subtraction of a frame of reference which depends on a specific methodology for exposing olfactory sensors to ambient air when they are placed near the product studied. It makes it possible to obtain N corrected reflectance signals.
  • Each of the N components of the signature results for example directly or indirectly from the calculation of a statistical value representative of a respective one of the N corrected reflectance signals in the selected time window. It could simply be a scalar average value in that time window. It can also be a more complex statistical value, scalar or vector.
  • FIG. 3 An example of an olfactory signature with 19 components represented in a circular diagram is illustrated in FIG. 3.
  • the device 10 comprises a memory area 50 for storing a reference signature with N components representative of an exposure of the olfactory sensors 18 to a reference humid environment without the presence of the product. studied.
  • This reference signature is obtained by sequential execution of the software modules 42 to 48 at least once. Its N components result from the same selection and from the same treatments as those defined above for an exposure of the olfactory sensors 18 to the product studied.
  • humid environment is meant an ambient air comprising a significant water vapor mass fraction, that is to say greater than 3000 ppm (parts per million), or even greater than 4000 ppm, and advantageously greater than 4500 ppm. , which is equivalent to a relative humidity greater than 90% at 4 ° C.
  • the temperature of 4 ° C is taken as a reference because it is a good example, not limiting however, of the temperature of a refrigerated medium in which a product intended for consumption is usually stored and the freshness of which is monitored.
  • device 10 optionally but advantageously comprises a software module 52, intended to be executed by processing unit 36, for statistical processing of several signatures with N components. In particular, it may be a simple averaging of the N reference signature components for obtaining a reference centroid signature.
  • the device 10 further comprises a software module 54, intended to be executed by the processing unit 36, for calculating a similarity value between the N components of the signature representative of the state of freshness of the product. and those of the reference signature stored in memory 50.
  • the similarity value is for example a distance value, among other possibilities an N-Euclidean distance, between signatures.
  • This software module 54 is further designed to provide a product transformation index value, including a product freshness index from the calculated similarity value. It may be the similarity value itself, or else a calibrated value resulting from training carried out on several products of different degrees of freshness and known in advance to associate their respectively calculated similarity values with predetermined values of the freshness index.
  • a preliminary and optional calibration step 100 consists in carrying out a training on several products of different degrees of transformation, in particular of different degrees of freshness and known in advance in order to associate their similarity values respectively calculated by execution of the software modules. 42 to 54 to freshness index values which are a priori assigned to them and which are chosen to have meaning for a user. It is thus constituted a intelligent correspondence between calculable similarity values and freshness index values more easily understood by the user. It is in this that the freshness index resulting then from an execution of the software modules 42 to 54 on a product whose freshness is not known can be considered as calibrated by exploitation of this learning. It should of course be noted that this intelligent correspondence can be declined according to different classes of products and different conditions of temperature, pressure, humidity or others.
  • the electronic device 10 is arranged such that its olfactory sensors 18 can be exposed to a reference humid environment without the presence of any product capable of being transformed by emission of volatile organic compounds. More precisely, this step may include a first referential phase of exposure of the olfactory sensors 18 to a dry air environment without product, then a second analytical phase of exposure of the olfactory sensors 18 to the reference humid environment, then a second analytical phase of exposure of the olfactory sensors 18 to the reference humid environment.
  • the camera 32 produces a sequence of images G which it transmits to the computer 34.
  • dry environment an ambient air comprising a low mass fraction of water vapor, that is, that is to say less than 500 ppm (parts per million), or even less than 100 ppm, and advantageously less than 10 ppm, which is equivalent to a relative humidity of less than 0.1% at 4 ° C.
  • dry air can for example be obtained by using silica gel or by extracting air in a frozen environment.
  • the sequence of images G is received by the computer 34.
  • the processing unit 36 then executes the software modules 42 and 44 to obtain N representative reflectance signals. of the image sequence G for each of the N selected olfactory sensors.
  • N temporal signals such as those illustrated in FIG. 5.
  • the processing unit 36 executes the software module 46 for the selection of a time window for analyzing the signals of reflectance such as those in figure 5.
  • a time window for analyzing the signals of reflectance such as those in figure 5.
  • two time windows were particularly relevant for this type of exposure in three phases of the olfactory sensors 18.
  • a first relevant time window F1 relates to the end of the analytical phase and extends for example over samples 120 to 140 in the example of the signals of FIG. 5.
  • a second relevant time window F2 relates to the start of the desorption phase and extends for example over samples 140 to 170 in the example of the signals of FIG. 5.
  • One of these two time windows is therefore advantageously selected at this step.
  • several time windows could be selected at this step in order to obtain a more complex signature with vector components, in particular the two windows F1 and F2.
  • the processing unit 36 executes the software module 48 to obtain an N-component signature.
  • the correction by subtraction of a reference frame mentioned above may consist in subtracting the observed shift of each of the reflectance signals in the reference phase from the respective values of these. signals in the analytical phase. For each reflectance signal, this offset is for example the average of the values of the signal in the referential phase.
  • Steps 200 to 206 can be repeated as many times as desired, without modifying the selections chosen in steps 202 and 204, for obtaining several signatures with N components.
  • the processing unit 36 executes the software module 52 for statistical processing of the resulting signatures and obtaining a signature reference, for example averaged, which is then stored in memory 50 during a step 210.
  • the electronic device 10 is arranged such that its olfactory sensors 18 are exposed to the ambient air when they are placed near a product capable of being transformed, for example to degrade, by emission of volatile organic compounds. More precisely, this step comprises the same referential, analytical and desorption phases as those of step 200, except that the analytical phase is a phase of exposure of the olfactory sensors 18 to the volatile organic compounds emitted by the product. studied. During these three phases exposure, the camera 32 produces a new sequence of images G which it transmits to the computer 34.
  • the sequence of images G is received by the computer 34.
  • the processing unit 36 then executes the software modules 42 and 44, with the same selection of N olfactory sensors, for obtaining N reflectance signals representative of the image sequence G for each of the N selected olfactory sensors.
  • N time signals such as those illustrated in FIG. 6 are obtained.
  • the three aforementioned exposure phases can be seen very clearly there, as in FIG. 5.
  • the windows F1 and F2 are particularly discriminating in order to distinguish a product in an advanced state of degradation from the reference situation of FIG. 5.
  • the reflectance signals are distributed in a clearly different manner in the window F1 of. end of the analytical phase between FIGS. 5 and 6, while the return to the situation of the referential phase in the desorption phase is markedly slower in FIG. 6 than in FIG. 5, with in addition a larger residual signal.
  • the processing unit 36 executes the software module 46 for the selection of the same analysis time window as in step 204.
  • the processing unit 36 executes the software module 48 to obtain N components of a signature representative of a state of transformation, in particular of the freshness of the product studied.
  • Steps 300 to 306 can be repeated as many times as desired, without modifying the selections chosen in steps 302 and 304, to obtain several signatures representative of the state of freshness of the product studied.
  • the processing unit 36 executes the software module 52 for statistical processing of the resulting signatures and obtaining a signature final representative, for example averaged.
  • the processing unit 36 executes the software module 54 for the calculation of a similarity value between the N components of the signature representative of the state of freshness of the product. studied and those of the reference signature stored in memory 50 and to deduce therefrom a value "IND" of transformation index, in particular of freshness of the product from the value of calculated similarity. This deduction can be carried out by exploiting the learning of the preliminary step 100 if necessary.
  • the electronic device 10 illustrated in Figure 1 is also shown in the form of a single and compact device integrating the sensors 18 of the chamber 12, the imaging system 20, the processing unit functional modules and computer programs, as well as the signature storage memory 50. But these elements are separable according to multiple variants. In particular, the functional modules and the memory 50 can be easily deported, knowing that they must remain able to receive the signals from the sensors via the imaging system 20 or any other equivalent transduction system.

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Abstract

Ce dispositif électronique (10) d'estimation d'un état d'un produit susceptible de se transformer par émission de composés organiques volatils comporte des capteurs olfactifs (18), conçus pour fournir des signaux représentatifs d'une présence de composés organiques volatils dans l'air ambiant à proximité du produit, et un processeur (36, 42, 44, 46, 48) de traitement des signaux fournis pour l'obtention d'une signature représentative de l'état du produit. Il comporte en outre une mémoire (50) de stockage d'une signature de référence, représentative d'une exposition des capteurs olfactifs (18) à un environnement humide de référence sans présence du produit, et un calculateur (36, 54) d'une valeur de similarité entre la signature représentative de l'état du produit et la signature de référence, pour la fourniture d'une valeur d'indice de transformation du produit à partir de la valeur de similarité calculée.

Description

Description
Titre : Dispositif électronique, procédé et programme d’ordinateur pour l’estimation olfactive d’un état d’un produit
[0001] La présente invention concerne un dispositif électronique d’estimation d’un état d’un produit susceptible de se transformer par émission de composés organiques volatils. Elle concerne également un procédé mis en oeuvre par un tel dispositif et un programme d’ordinateur correspondant.
[0002] L'invention s’applique plus particulièrement à un dispositif électronique d’estimation d’un état d’un produit susceptible de se transformer par émission de composés organiques volatils, comportant : plusieurs capteurs olfactifs conçus pour :
• interagir respectivement avec plusieurs composés organiques volatils susceptibles d’être présents dans l’air ambiant lorsque ces capteurs olfactifs sont placés à proximité du produit,
• fournir des signaux représentatifs d’une présence de ces composés organiques volatils dans l’air ambiant ; et un processeur de traitement des signaux fournis par les capteurs olfactifs pour l’obtention de N composante(s) d’une signature représentative de l’état du produit.
[0003] Ce type de dispositif peut être envisagé pour des applications variées d’estimation olfactive de l’état d’un produit susceptible de se transformer par émission de composés organiques volatils. D’une façon générale, la transformation du produit doit être comprise comme étant due à une activité microbiologique ou enzymatique. Les applications envisageables peuvent en outre s’étendre à la transformation aérobie ou anaérobie des organisme vivants. L’état du produit doit quant à lui être compris comme étant un état de transformation du produit, c’est-à-dire par exemple de fraîcheur, ou inversement de dégradation, de maturation, de fermentation, etc., selon les applications.
[0004] Un tel dispositif est par exemple commercialisé par la société Aryballe Technologies sous le nom de NeOse Pro (marque déposée) depuis 2018. Il s’agit plus généralement d’un dispositif d’identification d’odeurs, généralement appelé « nez électronique », dont le processeur de traitement des signaux fournis par les capteurs olfactifs est capable de produire une signature numérique, ou empreinte digitale de reconnaissance, propre à chaque odeur détectée. Son fonctionnement est par exemple décrit dans les documents de brevets FR 3 063 543 A1 et FR 3 071 061 B1 . En général, le nombre N est égal au nombre de capteurs olfactifs.
[0005] Par un apprentissage sur différents produits et dans différentes conditions, ce dispositif est potentiellement apte à identifier toutes les odeurs, et notamment celles qui sont caractéristiques de la fraîcheur d’un produit tel qu’une pièce de chair animale morte consommable en situation de dégradation.
[0006] Sans autre analyse, cet apprentissage qui relève des paramètres d’entrée d’un système d’intelligence artificielle, peut s’avérer fastidieux et complexe, voire source d’imprécisions et d’erreurs.
[0007] Il peut ainsi être souhaité de prévoir un dispositif d’estimation d’un état d’un produit qui permette de s’affranchir d’au moins une partie des problèmes et contraintes précités.
[0008] Il est donc proposé un dispositif électronique d’estimation d’un état d’un produit susceptible de se transformer par émission de composés organiques volatils, comportant : plusieurs capteurs olfactifs conçus pour :
• interagir respectivement avec plusieurs composés organiques volatils susceptibles d’être présents dans l’air ambiant lorsque ces capteurs olfactifs sont placés à proximité du produit,
• fournir des signaux représentatifs d’une présence de ces composés organiques volatils dans l’air ambiant ; et un processeur de traitement des signaux fournis par les capteurs olfactifs pour l’obtention de N > 1 composante(s) d’une signature représentative de l’état du produit ; comportant en outre : une mémoire de stockage d’une signature de référence à N composante(s) représentative d’une exposition des capteurs olfactifs à un environnement humide de référence sans présence du produit ; un calculateur d’une valeur de similarité entre la ou les N composante(s) de la signature représentative de l’état du produit et celle(s) de la signature de référence, conçu pour la fourniture d’une valeur d’indice de transformation du produit à partir de la valeur de similarité calculée.
[0009] Ainsi, l’invention tire profit d’une constatation inattendue et surprenante selon laquelle l’état d’un produit susceptible de se transformer par émission de composés organiques volatils est en fait déterminable à l’aide du dispositif électronique défini ci- dessus par simple comparaison avec une exposition de ses capteurs olfactifs à un environnement humide de référence. La similarité entre les deux signatures comparées s’avère effectivement caractéristique de l’état de transformation du produit. Plus elles sont proches, plus le produit est proche d’un état de référence dans lequel il n’émet pas de composés organiques volatils particuliers, notamment plus il est frais. Plus elles sont éloignées, plus le produit est en état de transformation avancée, notamment de dégradation avancée. Il résulte de cette constatation que l’apprentissage éventuellement mis en œuvre pour améliorer le fonctionnement du dispositif est grandement simplifié. Il a également été observé que les estimations résultantes sont plus fiables. On notera que, selon les applications envisagées, l’indice de transformation peut être compris comme un indice de fraîcheur, ou inversement de dégradation, de maturation, de fermentation, etc.
[0010] Il est également proposé un procédé d’estimation d’un état d’un produit susceptible de se transformer par émission de composés organiques volatils, comportant les étapes suivantes : exposition des capteurs olfactifs d’un dispositif électronique selon l’invention à un environnement humide de référence sans présence du produit ; traitement des signaux fournis par les capteurs olfactifs lorsqu’ils sont exposés à l’environnement humide de référence pour l’obtention de N composante(s) d’une signature de référence ; exposition des capteurs olfactifs à l’air ambiant lorsqu’ils sont placés à proximité du produit ; traitement des signaux fournis par les capteurs olfactifs lorsqu’ils sont placés à proximité du produit pour l’obtention de N composante(s) d’une signature représentative de l’état du produit ; et calcul d’une valeur de similarité entre la ou les N composante(s) de la signature représentative de l’état du produit et celle(s) de la signature de référence, pour la fourniture d’une valeur d’indice de transformation du produit à partir de la valeur de similarité calculée.
[0011] De façon optionnelle, l’exposition des capteurs olfactifs à l’air ambiant lorsqu’ils sont placés à proximité du produit comporte successivement : une phase référentielle d’exposition des capteurs olfactifs à un environnement d’air sec sans produit ; une phase analytique d’exposition des capteurs olfactifs aux composés organiques volatils émis par le produit ; une phase finale, dite de désorption, de réexposition des capteurs olfactifs à l’environnement d’air sec sans produit ; et le traitement des signaux fournis comporte, pour chacun de N signal ou signaux obtenu(s) à partir des signaux fournis par les capteurs olfactifs du dispositif, le calcul d’une valeur statistique, représentative du signal considéré dans une fenêtre temporelle prédéterminée, en tant que composante de la signature représentative de l’état du produit.
[0012] De façon optionnelle également, le traitement des signaux fournis par les capteurs olfactifs lorsqu’ils sont placés à proximité du produit comporte la prise en compte de chacun du ou des N signal ou signaux obtenu(s) dans une fenêtre temporelle prédéterminée de fin de phase analytique.
[0013] De façon optionnelle également, le traitement des signaux fournis par les capteurs olfactifs lorsqu’ils sont placés à proximité du produit comporte la prise en compte de chacun du ou des N signal ou signaux obtenu(s) dans une fenêtre temporelle prédéterminée de début de phase de désorption.
[0014] De façon optionnelle également, un procédé d’estimation de la fraîcheur d’un produit selon l’invention peut comporter une étape de sélection, parmi les capteurs olfactifs du dispositif électronique, d’un sous-ensemble de capteurs sensibles aux composants volatils azotés, nitro-azotés et/ou sulfurés.
[0015] De façon optionnelle également, la valeur de similarité est une valeur de distance, par exemple une distance N-euclidienne, entre signatures. [0016] De façon optionnelle également, un procédé d’estimation d’un état d’un produit selon l’invention peut comporter une étape de calibrage incluant un apprentissage réalisé sur plusieurs produits de degrés de transformation différents et connus à l’avance pour associer leurs valeurs de similarité respectivement calculées à des valeurs prédéterminées d’indice de transformation.
[0017] De façon optionnelle également, le traitement des signaux comporte l’obtention de N signal ou signaux représentatifs des interactions entre les composés organiques volatils émis par le produit et les capteurs olfactifs du dispositif électronique, cette obtention étant issue de l’un des dispositifs de l’ensemble constitué de un dispositif d’amplification par résonance de plasmons ; un dispositif d’amplification par interférométrie de Mach-Zehnder ; et un dispositif d’amplification par membranes résonantes fonctionnalisées.
[0018] Il est également proposé un programme d’ordinateur téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou enregistré sur un support lisible par ordinateur et/ou exécutable par un processeur, comprenant des instructions pour l’exécution des étapes de traitement et de calcul d’un procédé d’estimation d’un état d’un produit selon l’invention, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.
[0019] L’invention sera mieux comprise à l’aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels :
[0020] [Fig.1 ] la figure 1 représente schématiquement la structure générale d’un dispositif électronique d’estimation d’un état d’un produit, selon un mode de réalisation de l’invention,
[0021] [Fig.2] la figure 2 illustre un exemple type d’image produite par le dispositif électronique de la figure 1 , sur laquelle sont visibles les capteurs olfactifs de ce dispositif,
[0022] [Fig.3] la figure 3 illustre, sous la forme d’un diagramme circulaire, un exemple de signature olfactive pouvant être calculée par le dispositif de la figure 1 ,
[0023] [Fig.4] la figure 4 illustre les étapes successives d’un procédé d’estimation d’un état d’un produit, selon un mode de réalisation de l’invention, [0024] [Fig.5] la figure 5 illustre, sous la forme de diagrammes temporels superposés, un exemple de signaux de réflectance de référence pouvant être obtenus par le dispositif de la figure 1 , et
[0025] [Fig.6] la figure 6 illustre, sous la forme de diagrammes temporels superposés, un exemple de signaux de réflectance pouvant être obtenus par le dispositif de la figure 1 pour un produit émetteur de composants olfactifs caractéristiques d’une certaine transformation.
[0026] Le dispositif électronique 10 d’identification d’odeur, et plus précisément d’estimation d’un état de fraîcheur d’un produit, représenté schématiquement sur la figure 1 comporte une chambre 12 destinée à recevoir de l’air ambiant. Pour ce faire,
11 comporte un dispositif d’aspiration 14 conçu pour aspirer l’air extérieur à la chambre
12 et le faire entrer à l’intérieur. Il comporte en outre une sortie d’air 16 pouvant être sélectivement fermée pour garder l’air ambiant dans la chambre 12 ou bien ouverte pour permettre l’évacuation de l’air ambiant de la chambre 12 et son renouvellement par l’activation du dispositif d’aspiration 14.
[0027] Dans sa chambre 12, Le dispositif 10 comporte plusieurs capteurs olfactifs 18, par exemple une soixantaine, conçus pour interagir avec des composés organiques volatils susceptibles d’être présents dans l’air ambiant de la chambre 102 lorsqu’ils sont placés à proximité d’un produit en situation de se transformer, par exemple de se dégrader, par émission de ces composés, notamment lorsque le dispositif d’aspiration 14 est à proximité du produit considéré. Chaque capteur olfactif 18 est par exemple un biocapteur conçu pour interagir avec les composés d’une famille particulière de composés. En pratique, chaque capteur olfactif 18 peut comporter une molécule, telle qu’un peptide, complémentaire des composés de la famille associée à ce capteur olfactif 18.
[0028] Associés en outre à un système 20 d’imagerie par résonance de plasmons de surface, c’est-à-dire un système d’amplification de type SPR (de l’anglais « Surface Plasmonic Résonance ») les capteurs olfactifs 18 sont conçus pour fournir des signaux représentatifs d’une présence, dans l’air ambiant de la chambre 12, des composés organiques volatils avec lesquels ils peuvent interagir.
[0029] Plus précisément, le système d’imagerie 20 comporte une couche métallique 22, par exemple d’or, présentant une première face 24 donnant dans la chambre 12 afin d’être au contact de l’air ambiant qu’elle contient. Les capteurs olfactifs 18 sont fixés sur cette première face 24 à des positions prédéfinies. Dans l’exemple décrit, les capteurs sont disposés matriciellement sur une grille de positionnement, c’est-à-dire qu’ils sont respectivement situés aux centres de cases de cette grille. La couche métallique 22 présente en outre une deuxième face 26 opposée à la première face 24.
[0030] Le système d’imagerie 20 comporte en outre un prisme 28 présentant une face d’entrée de lumière 28A, une face 28B contre laquelle s’étend la deuxième face 26 de la couche métallique 22 et une face de sortie de lumière 28C.
[0031] Le système d’imagerie 20 comporte en outre un dispositif d’éclairage 30 conçu pour éclairer la deuxième face 26 de la couche métallique 22 par une lumière collimatée et polarisée. Plus précisément, la lumière collimatée et polarisée est émise par le dispositif d’éclairage 30 au travers de la face d’entrée de lumière 28A du prisme 28 jusqu’à la deuxième face 26 de la couche métallique 22.
[0032] Comme la deuxième face 26 de la couche métallique 22 présente une certaine réflectance, c’est-à-dire une propriété de réflexion d’une fraction de la lumière qu’elle reçoit, une partie de la lumière collimatée et polarisée est réfléchie. Or, le dispositif d’éclairage 30 est en outre conçu pour produire une résonance de plasmons de surface sur la première face 24 de la couche métallique 22. Cette résonance diminue la réflectance de la deuxième face 26 et est sensible à l’indice de réfraction de l’air ambiant présent jusqu’à une centaine de nanomètres au-dessus de la première face 24, et donc en particulier au-dessus des capteurs olfactifs 18 qui présentent une épaisseur plus faible. Or, l’interaction d’un composé avec l’un quelconque des capteurs 18 modifie l’indice de réfraction de l’air au-dessus de ce capteur et donc diminue la réflectance de la deuxième face 26 de la couche métallique 22 sous ce capteur.
[0033] Ainsi, la réflectance de la deuxième face 26 de la couche métallique 22 varie localement sous chaque capteur olfactif 18 en fonction du ou des composés interagissant avec ce capteur.
[0034] Pour produire une résonance de plasmons, le dispositif d’éclairage 30 est de préférence conçu pour émettre de la lumière de polarisation magnétique transverse, notée TM, c’est-à-dire présentant un champ magnétique parallèle à la deuxième face 26 de la couche métallique 22. Le dispositif d’éclairage 30 peut en outre être conçu pour émettre sur commande, à la place de la lumière TM, de la lumière de polarisation électrique transverse, notée TE, c’est-à-dire présentant un champ électrique parallèle à la deuxième face 26 de la couche métallique 22. En outre, le prisme 28 sert à obtenir un angle d’incidence à l’arrivée sur la couche métallique 22 (c’est-à-dire, lorsque le prisme 28 est présent, à l’interface entre le verre du prisme 28 et la couche métallique 22) permettant la résonance de plasmons de surface.
[0035] Le système d’imagerie 108 comporte en outre une caméra 32 agencée pour recevoir de la lumière émise par le dispositif d’éclairage 30, après réflexion par la deuxième face 26 de la couche métallique 22 et passage au travers de la face de sortie de lumière 28C du prisme 28. La caméra 32 est conçue pour fournir une séquence d’images G des capteurs 18 à partir de la lumière reçue. Chaque séquence d’images représente l’ensemble des signaux fournis par les capteurs olfactifs. Dans l’exemple décrit, chaque image est une image de luminance dont les valeurs de pixels sont exprimées en valeurs scalaires, de sorte que chaque image est en niveaux de gris.
[0036] La figure 2 illustre un exemple type schématisé d’image G produite par la caméra 32 du dispositif électronique de la figure 1 , sur laquelle sont visibles les capteurs olfactifs 18 de ce dispositif avec leurs valeurs de luminance significatives des composés organiques volatils avec lesquels ils ont pu interagir. On notera que dans l’exemple décrit, les capteurs 18 sont circulaires. Mais du fait de l’inclinaison de la caméra 32 par rapport à la deuxième surface 26 de la couche métallique 22, les zones qu’ils occupent dans l’image G sont des ellipses.
[0037] On notera que l’exemple non limitatif de la figure 1 illustre une obtention de signaux représentatifs des interactions entre les composés organiques volatils émis par le produit et les capteurs olfactifs 18 du dispositif électronique 10 à l’aide d’un dispositif d’amplification de variation d’indice optique de type SPR, mais celui-ci pourrait être remplacé par un dispositif d’amplification de variation d’indice optique par interférométrie de Mach-Zehnder, un dispositif d’amplification de variation de fréquence mécanique de résonance par membranes résonantes fonctionnalisées (par exemple en technologie MEMS ou NEMS), ou tout autre dispositif de transduction physique (i.e. optique, mécanique, etc.) équivalent, en opérant une adaptation simple du dispositif électronique 10 qui ne sera pas décrite parce qu’à la portée de l’homme du métier. L’idée générale reste de fonctionnaliser les capteurs olfactifs 18 (i.e. biocapteurs, polymères, nanotubes de carbones, etc.) de telle sorte qu’ils adsorbent et désorbent de manière différenciée les composés organiques volatils, de former une réponse d’interaction moléculaire différenciée des capteurs olfactifs, et d’amplifier la réponse à l’aide d’un dispositif de transduction physique.
[0038] De retour à la figure 1 , le dispositif 10 comporte en outre plusieurs modules fonctionnels qui vont être décrits ci-dessous. Dans l’exemple décrit, ces modules sont de nature logicielle. Ainsi, le dispositif 10 comporte un élément de type ordinateur 34 comportant une unité de traitement 36 et une zone de mémoire associée 38 dans laquelle plusieurs programmes d’ordinateurs ou plusieurs fonctions d’un même programme d’ordinateur sont enregistrés. Ces programmes d’ordinateurs comportent des instructions conçues pour être exécutées par l’unité de traitement 36 afin de réaliser les fonctions des modules logiciels. Ils sont présentés comme distincts, mais cette distinction est purement fonctionnelle. Ils pourraient tout aussi bien être regroupés selon toutes les combinaisons possibles en un ou plusieurs logiciels. Leurs fonctions pourraient aussi être au moins en partie micro programmées ou micro câblées dans des circuits intégrés dédiés, tels que des circuits numériques. Ainsi, en variante, l’ordinateur 34 pourrait être remplacé par un dispositif électronique composé uniquement de circuits numériques (sans programme d’ordinateur) pour la réalisation des mêmes actions.
[0039] Le dispositif 10 comporte ainsi tout d’abord un module logiciel 40, destiné à être exécuté par l’unité de traitement 36, de commande du dispositif d’aspiration 14, de la sortie d’air 16 et du système d’imagerie 20.
[0040] Il comporte en outre de façon optionnelle mais avantageuse un module logiciel 42, destiné à être exécuté par l’unité de traitement 36, de sélection, parmi les capteurs olfactifs 18 du dispositif électronique 10, d’un sous-ensemble de capteurs sensibles à des composants volatils caractéristiques de la fraîcheur du produit considéré. Ces composants volatils caractéristiques peuvent varier d’un produit à l’autre de sorte que la sélection de capteurs olfactifs réalisée par le module logiciel 42 peut varier elle aussi et être paramétrée. De façon assez générale, lorsque le produit est une pièce de chair animale, il est avantageux de sélectionner des capteurs olfactifs sensibles aux composants volatils azotés, nitro-azotés et/ou sulfurés. Le sous-ensemble sélectionné comporte par exemple N > 1 capteur(s) olfactif(s), notamment avantageusement plusieurs capteurs olfactifs (N > 2).
[0041 ] Le dispositif 10 comporte en outre un module logiciel 44, destiné à être exécuté par l’unité de traitement 36, pour extraire N signaux de réflectance respectivement représentatifs des interactions des N capteurs olfactifs sélectionnés avec les composés organiques volatils concernés à partir des valeurs de luminance propres à ces N capteurs olfactifs sélectionnés dans une séquence d’images G fournie par la caméra 32. Ces signaux de réflectance sont par exemple exprimés en pourcentage selon un ratio de valeurs de luminance obtenues avec une lumière polarisée transversale sur des valeurs de luminance obtenues avec une même lumière polarisée à 90 degrés pour chacun des N capteurs olfactifs sélectionnés.
[0042] Le dispositif 10 comporte en outre un module logiciel 46, destiné à être exécuté par l’unité de traitement 36, de sélection d’une fenêtre temporelle d’analyse des N signaux de réflectance en vue d’en extraire N composantes d’une signature olfactive représentative d’un état de fraîcheur du produit étudié.
[0043] Le dispositif 10 comporte en outre un module logiciel 48, destiné à être exécuté par l’unité de traitement 36, d’obtention des N composantes de la signature olfactive précitée à partir des N signaux de réflectance. Cette obtention peut inclure une correction des N signaux de réflectance extraits dans la fenêtre temporelle sélectionnée. Cette correction sera détaillée ultérieurement en référence à la figure 3. Elle comporte principalement deux composantes : une correction de dérive des capteurs olfactifs qui est bien connue et ne sera pas détaillée, ainsi qu’une correction par soustraction d’un référentiel qui dépend d’une méthodologie spécifique d’exposition des capteurs olfactifs à l’air ambiant lorsqu’ils sont placés à proximité du produit étudié. Elle permet l’obtention de N signaux de réflectance corrigés. Chacune des N composantes de la signature résulte par exemple directement ou indirectement du calcul d’une valeur statistique représentative de l’un respectif des N signaux de réflectance corrigés dans la fenêtre temporelle sélectionnée. Il peut tout simplement s’agir d’une valeur moyenne scalaire dans cette fenêtre temporelle. Il peut aussi s’agir d’une valeur statistique plus complexe, scalaire ou vectorielle.
[0044] Un exemple de signature olfactive à 19 composantes représentée en diagramme circulaire est illustré sur la figure 3.
[0045] Conformément aux principes généraux de la présente invention, le dispositif 10 comporte une zone mémoire 50 de stockage d’une signature de référence à N composantes représentative d’une exposition des capteurs olfactifs 18 à un environnement humide de référence sans présence du produit étudié. Cette signature de référence est obtenue par exécution séquentielle des modules logiciels 42 à 48 au moins une fois. Ses N composantes résultent de la même sélection et des mêmes traitements que ceux définis précédemment pour une exposition des capteurs olfactifs 18 au produit étudié. Par environnement humide, on entend un air ambiant comportant une fraction massique de vapeur d’eau significative, c’est-à-dire supérieure à 3000 ppm (partie par million), voire même supérieure à 4000 ppm, et avantageusement supérieure à 4500 ppm, ce qui équivaut à une humidité relative supérieure à 90 % à 4 °C. La température de 4 °C est prise en référence parce qu’il s’agit d’un bon exemple, non limitatif cependant, de température de milieu réfrigéré dans lequel est habituellement conservé un produit destiné à être consommé et dont on surveille la fraîcheur.
[0046] L’exécution séquentielle peut en particulier être répétée plusieurs fois pour obtenir plusieurs signatures de référence successives pouvant ensuite être traitées statistiquement, notamment par un calcul de moyenne ou autre, pour l’obtention d’une signature de référence améliorée destinée à être stockée en mémoire 50. A cet effet, le dispositif 10 comporte optionnellement mais avantageusement un module logiciel 52, destiné à être exécuté par l’unité de traitement 36, de traitement statistique de plusieurs signatures à N composantes. Il peut en particulier s’agir d’un simple moyenneur des N composantes de signature de référence pour l’obtention d’une signature centroïde de référence.
[0047] Le dispositif 10 comporte en outre un module logiciel 54, destiné à être exécuté par l’unité de traitement 36, de calcul d’une valeur de similarité entre les N composantes de la signature représentative de l’état de fraîcheur du produit et celles de la signature de référence stockée en mémoire 50. La valeur de similarité est par exemple une valeur de distance, entre autres possibilités une distance N-euclidienne, entre signatures. Ce module logiciel 54 est en outre conçu pour la fourniture d’une valeur d’indice de transformation du produit, notamment un indice de fraîcheur du produit à partir de la valeur de similarité calculée. Il peut s’agir de la valeur de similarité elle-même, ou bien d’une valeur calibrée résultant d’un apprentissage réalisé sur plusieurs produits de degrés de fraîcheurs différents et connus à l’avance pour associer leurs valeurs de similarité respectivement calculées à des valeurs prédéterminées de l’indice de fraîcheur.
[0048] L’utilisation du dispositif électronique 10 pour la mise en œuvre d’un procédé d’estimation d’un état d’un produit susceptible de se transformer par émission de composés organiques volatils va maintenant être détaillée en référence à la figure 4.
[0049] Une étape de calibrage 100 préalable et optionnelle consiste à réaliser un apprentissage sur plusieurs produits de degrés de transformation différents, notamment de degrés de fraîcheurs différents et connus à l’avance pour associer leurs valeurs de similarité respectivement calculées par exécution des modules logiciels 42 à 54 à des valeurs d’indice de fraîcheur qui leur sont a priori affectées et qui sont choisies pour avoir un sens auprès d’un utilisateur. Il est ainsi constitué une correspondance intelligente entre valeurs de similarité calculables et valeurs d’indice de fraîcheur plus facilement appréhendables par l’utilisateur. C’est en cela que l’indice de fraîcheur résultant ensuite d’une exécution des modules logiciels 42 à 54 sur un produit dont la fraîcheur n’est pas connue peut être considéré comme calibré par exploitation de cet apprentissage. Il convient de noter bien évidemment que cette correspondance intelligente peut se décliner selon différentes classes de produits et différentes conditions de température, pression, humidité ou autres.
[0050] Au cours d’une étape 200, le dispositif électronique 10 est disposé de telle sorte que ses capteurs olfactifs 18 puissent être exposés à un environnement humide de référence sans présence de produit susceptible de se transformer par émission de composés organiques volatils. Plus précisément, cette étape peut comporter une première phase référentielle d’exposition des capteurs olfactifs 18 à un environnement d’air sec sans produit, puis une deuxième phase analytique d’exposition des capteurs olfactifs 18 à l’environnement humide de référence, puis une troisième phase finale, dite de désorption, de réexposition des capteurs olfactifs 18 à l’environnement d’air sec sans produit. Pendant ces trois phases d’exposition, la caméra 32 produit une séquence d’images G qu’elle transmet à l’ordinateur 34. Par environnement sec, on entend un air ambiant comportant une faible fraction massique de vapeur d’eau, c’est- à-dire inférieure à 500 ppm (partie par million), voire même inférieure à 100 ppm, et avantageusement inférieure à 10 ppm, ce qui équivaut à une humidité relative inférieure à 0,1 % à 4 °C. Un tel air sec peut par exemple être obtenu par usage de gel de silice ou par extraction d’air dans un environnement congelé.
[0051] Au cours d’une étape 202 suivante, la séquence d’images G est reçue par l’ordinateur 34. L’unité de traitement 36 exécute alors les modules logiciels 42 et 44 pour l’obtention de N signaux de réflectance représentatifs de la séquence d’image G pour chacun des N capteurs olfactifs sélectionnés. On obtient ainsi par exemple N signaux temporels tels que ceux illustrés sur la figure 5. On y voit très clairement les trois phases d’exposition définies précédemment : la première phase référentielle s’étendant de 0 à environ 20 sur l’axe des abscisses (exprimé en demi-secondes, c’est- à-dire par exemple selon un échantillonnage temporel à 2 Hz), la deuxième phase analytique s’étendant d’environ 20 à environ 140 et la troisième phase de désorption commençant à environ 140.
[0052] Au cours d’une étape 204 suivante, l’unité de traitement 36 exécute le module logiciel 46 pour la sélection d’une fenêtre temporelle d’analyse des signaux de réflectance tels que ceux de la figure 5. Il a notamment été remarqué que deux fenêtres temporelles étaient particulièrement pertinentes pour ce type d’exposition en trois phases des capteurs olfactifs 18. Une première fenêtre temporelle F1 pertinente est relative à la fin de la phase analytique et s’étend par exemple sur les échantillons 120 à 140 dans l’exemple des signaux de la figure 5. Une deuxième fenêtre temporelle F2 pertinente est relative au début de la phase de désorption et s’étend par exemple sur les échantillons 140 à 170 dans l’exemple des signaux de la figure 5. L’une de ces deux fenêtres temporelles est donc avantageusement sélectionnée à cette étape. En variante, plusieurs fenêtres temporelles pourraient être sélectionnées à cette étape pour l’obtention d’une signature plus complexe à composantes vectorielles, notamment les deux fenêtres F1 et F2.
[0053] Au cours d’une étape 206 suivante, l’unité de traitement 36 exécute le module logiciel 48 pour l’obtention d’une signature à N composantes. En particulier, compte tenu de l’exposition en trois phases précitées des capteurs olfactifs 18, la correction par soustraction d’un référentiel mentionnée précédemment peut consister à soustraire le décalage observé de chacun des signaux de réflectance dans la phase référentielle aux valeurs respectives de ces signaux dans la phase analytique. Pour chaque signal de réflectance, ce décalage est par exemple la moyenne des valeurs du signal dans la phase référentielle.
[0054] Les étapes 200 à 206 peuvent être répétées autant de fois que souhaité, sans modification des sélections choisies aux étapes 202 et 204, pour l’obtention de plusieurs signatures à N composantes.
[0055] Au cours d’une étape 208 suivante, si les étapes 200 à 206 ont été exécutées plusieurs fois, l’unité de traitement 36 exécute le module logiciel 52 pour un traitement statistique des signatures résultantes et l’obtention d’une signature de référence, par exemple moyennée, qui est alors stockée en mémoire 50 au cours d’une étape 210.
[0056] Au cours d’une étape 300, le dispositif électronique 10 est disposé de telle sorte que ses capteurs olfactifs 18 soient exposés à l’air ambiant lorsqu’ils sont placés à proximité d’un produit susceptible de se transformer, par exemple de se dégrader, par émission de composés organiques volatils. Plus précisément, cette étape comporte les mêmes phases référentielle, analytique et de désorption que celles de l’étape 200, si ce n’est que la phase analytique est une phase d’exposition des capteurs olfactifs 18 aux composés organiques volatils émis par le produit étudié. Pendant ces trois phases d’exposition, la caméra 32 produit une nouvelle séquence d’images G qu’elle transmet à l’ordinateur 34.
[0057] Au cours d’une étape 302 suivante, la séquence d’images G est reçue par l’ordinateur 34. L’unité de traitement 36 exécute alors les modules logiciels 42 et 44, avec la même sélection de N capteurs olfactifs, pour l’obtention de N signaux de réflectance représentatifs de la séquence d’image G pour chacun des N capteurs olfactifs sélectionnés. On obtient ainsi par exemple N signaux temporels tels que ceux illustrés sur la figure 6. On y voit très clairement, comme pour la figure 5, les trois phases d’exposition précitées. On peut également y remarquer que les fenêtres F1 et F2 sont particulièrement discriminantes pour distinguer un produit en état de dégradation avancé de la situation de référence de la figure 5. Notamment, les signaux de réflectance sont distribués de manière clairement différente dans la fenêtre F1 de fin de phase analytique entre les figures 5 et 6, tandis que le retour à la situation de la phase référentielle en phase de désorption est nettement plus lent dans la figure 6 que dans la figure 5, avec en outre un signal résiduel plus important.
[0058] Au cours d’une étape 304 suivante, l’unité de traitement 36 exécute le module logiciel 46 pour la sélection de la même fenêtre temporelle d’analyse qu’à l’étape 204.
[0059] Au cours d’une étape 306 suivante, l’unité de traitement 36 exécute le module logiciel 48 pour l’obtention de N composantes d’une signature représentative d’un état de transformation, notamment de fraîcheur du produit étudié.
[0060] Les étapes 300 à 306 peuvent être répétées autant de fois que souhaité, sans modification des sélections choisies aux étapes 302 et 304, pour l’obtention de plusieurs signatures représentatives de l’état de fraîcheur du produit étudié.
[0061] Au cours d’une étape 308 suivante, si les étapes 300 à 306 ont été exécutées plusieurs fois, l’unité de traitement 36 exécute le module logiciel 52 pour un traitement statistique des signatures résultantes et l’obtention d’une signature représentative finale, par exemple moyennée.
[0062] Enfin, au cours d’une dernière étape 310, l’unité de traitement 36 exécute le module logiciel 54 pour le calcul d’une valeur de similarité entre les N composantes de la signature représentative de l’état de fraîcheur du produit étudié et celles de la signature de référence stockée en mémoire 50 et pour en déduire une valeur « IND » d’indice de transformation, notamment de fraîcheur du produit à partir de la valeur de similarité calculée. Cette déduction peut être réalisée en exploitant l’apprentissage de l’étape préalable 100 le cas échéant.
[0063] Il apparaît clairement qu’un dispositif électronique d’estimation d’un état d’un produit tel que celui décrit précédemment permet d’obtenir des estimations pertinentes et précises pour un fonctionnement particulièrement simple à apprentissage limité.
[0064] On notera par ailleurs que l’invention n’est pas limitée au mode de réalisation décrit précédemment.
[0065] En particulier, il a été décrit un mode de réalisation à plusieurs composantes de signature olfactive, mais il pourrait être imaginé une mise en œuvre très simple à une seule composante (N = 1), notamment par la sélection d’un seul capteur olfactif. Il apparaît toutefois avantageux d’améliorer les performances du dispositif en augmentant le nombre de composantes dans chaque signature, notamment en augmentant le nombre de capteurs olfactifs exploités pour l’estimation de fraîcheur.
[0066] Le dispositif électronique 10 illustré sur la figure 1 est par ailleurs représenté sous la forme d’un appareil unique et compact intégrant les capteurs 18 de la chambre 12, le système d’imagerie 20, les modules fonctionnels à unité de traitement et programmes d’ordinateurs, ainsi que la mémoire 50 de stockage de signatures. Mais ces éléments sont séparables selon de multiples variantes. En particulier, les modules fonctionnels et la mémoire 50 peuvent être aisément déportés, sachant qu’ils doivent rester aptes à recevoir les signaux issus des capteurs via le système d’imagerie 20 ou tout autre système de transduction équivalent.
[0067] Il apparaîtra plus généralement à l'homme de l'art que diverses modifications peuvent y être apportées, à la lumière de l'enseignement qui vient de lui être divulgué. Dans la présentation détaillée de l’invention qui est faite précédemment, les termes utilisés ne doivent pas être interprétés comme limitant l’invention aux modes de réalisation exposés dans la présente description, mais doivent être interprétés pour y inclure tous les équivalents dont la prévision est à la portée de l'homme de l'art en appliquant ses connaissances générales à la mise en œuvre de l'enseignement qui vient de lui être divulgué.

Claims

Revendications
[1] Dispositif électronique (10) d’estimation d’un état d’un produit susceptible de se transformer par émission de composés organiques volatils, comportant : plusieurs capteurs olfactifs (18) conçus pour :
• interagir respectivement avec plusieurs composés organiques volatils susceptibles d’être présents dans l’air ambiant lorsque ces capteurs olfactifs sont placés à proximité du produit,
• fournir des signaux représentatifs d’une présence de ces composés organiques volatils dans l’air ambiant ; et un processeur (36, 42, 44, 46, 48) de traitement des signaux fournis par les capteurs olfactifs (18) pour l’obtention de N > 1 composante(s) d’une signature représentative de l’état du produit ; caractérisé en ce qu’il comporte en outre : une mémoire (50) de stockage d’une signature de référence à N composante(s) représentative d’une exposition des capteurs olfactifs (18) à un environnement humide de référence sans présence du produit ; un calculateur (36, 54) d’une valeur de similarité entre la ou les N composante(s) de la signature représentative de l’état du produit et celle(s) de la signature de référence, conçu pour la fourniture d’une valeur (IND) d’indice de transformation du produit à partir de la valeur de similarité calculée.
[2] Procédé d’estimation d’un état d’un produit susceptible de se transformer par émission de composés organiques volatils, comportant les étapes suivantes : exposition (200) des capteurs olfactifs (18) d’un dispositif électronique (10) selon la revendication 1 à un environnement humide de référence sans présence du produit ; traitement (202, 204, 206, 208) des signaux fournis par les capteurs olfactifs (18) lorsqu’ils sont exposés à l’environnement humide de référence pour l’obtention de N composante(s) d’une signature de référence ; exposition (300) des capteurs olfactifs (18) à l’air ambiant lorsqu’ils sont placés à proximité du produit ; traitement (302, 304, 306, 308) des signaux fournis par les capteurs olfactifs (18) lorsqu’ils sont placés à proximité du produit pour l’obtention de N composante(s) d’une signature représentative de l’état du produit ; et calcul (310) d’une valeur de similarité entre la ou les N composante(s) de la signature représentative de l’état du produit et celle(s) de la signature de référence, pour la fourniture d’une valeur (IND) d’indice de transformation du produit à partir de la valeur de similarité calculée.
[3] Procédé d’estimation d’un état d’un produit selon la revendication 2, dans lequel l’exposition (300) des capteurs olfactifs (18) à l’air ambiant lorsqu’ils sont placés à proximité du produit comporte successivement : une phase référentielle d’exposition des capteurs olfactifs (18) à un environnement d’air sec sans produit ; une phase analytique d’exposition des capteurs olfactifs (18) aux composés organiques volatils émis par le produit ; une phase finale, dite de désorption, de réexposition des capteurs olfactifs (18) à l’environnement d’air sec sans produit ; et dans lequel le traitement (302, 304, 306, 308) des signaux fournis comporte, pour chacun de N signal ou signaux obtenu(s) à partir des signaux fournis par les capteurs olfactifs (18) du dispositif (10), le calcul (306) d’une valeur statistique, représentative du signal considéré dans une fenêtre temporelle prédéterminée (F1 , F2), en tant que composante de la signature représentative de l’état du produit.
[4] Procédé d’estimation d’un état d’un produit selon la revendication 3, dans lequel le traitement (302, 304, 306, 308) des signaux fournis par les capteurs olfactifs (18) lorsqu’ils sont placés à proximité du produit comporte la prise en compte de chacun du ou des N signal ou signaux obtenu(s) dans une fenêtre temporelle prédéterminée (F1) de fin de phase analytique.
[5] Procédé d’estimation d’un état d’un produit selon la revendication 3 ou 4, dans lequel le traitement (302, 304, 306, 308) des signaux fournis par les capteurs olfactifs (18) lorsqu’ils sont placés à proximité du produit comporte la prise en compte de chacun du ou des N signal ou signaux obtenu(s) dans une fenêtre temporelle prédéterminée (F2) de début de phase de désorption.
[6] Procédé d’estimation d’un état d’un produit selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, comportant une étape de sélection (302), parmi les capteurs olfactifs (18) du dispositif électronique (10), d’un sous-ensemble de capteurs sensibles aux composants volatils azotés, nitro-azotés et/ou sulfurés.
[7] Procédé d’estimation d’un état d’un produit selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la valeur de similarité est une valeur de distance, par exemple une distance N-euclidienne, entre signatures.
[8] Procédé d’estimation d’un état d’un produit selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, comportant une étape de calibrage (100) incluant un apprentissage réalisé sur plusieurs produits de degrés de transformation différents et connus à l’avance pour associer leurs valeurs de similarité respectivement calculées à des valeurs prédéterminées d’indice de transformation.
[9] Procédé d’estimation d’un état d’un produit selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le traitement (302, 304, 306, 308) des signaux comporte l’obtention (302) de N signal ou signaux représentatifs des interactions entre les composés organiques volatils émis par le produit et les capteurs olfactifs (18) du dispositif électronique (10), cette obtention étant issue de l’un des dispositifs de l’ensemble constitué de : - un dispositif d’amplification par résonance de plasmons ; un dispositif d’amplification par interférométrie de Mach-Zehnder ; et un dispositif d’amplification par membranes résonantes fonctionnalisées.
[10] Programme d’ordinateur (42, 44, 46, 48, 52, 54) téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou enregistré sur un support (38) lisible par ordinateur (34) et/ou exécutable par un processeur (36), caractérisé en ce qu’il comprend des instructions pour l’exécution des étapes de traitement et de calcul d’un procédé d’estimation d’un état d’un produit selon l’une quelconque des revendications 2 à 9, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur (34).
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