基于时间序列的相似子模式发现算法

基于时间序列的数据挖掘时,一般需要对时间序列离散化,再聚类成不同的子模式。已有的方法常忽略时间序列本身的位置和整体特征,并且计算量大。针对其不足,文中提出一种检索时间序列分段关键点的算法,以关键点为边界分段,使用形态距离测度和快速剪除的算法,高效简便地检索出相似子模式。     

基于符号化聚合近似的时间序列相似性复合度量方法

基于关键点的符号化聚合近似(SAX)改进算法(KP_SAX)在SAX的基础上利用关键点对时间序列进行点距离度量,能更有效地计算时间序列的相似性,但对时间序列的模式信息体现不足,仍不能合理地度量时间序列的相似性。针对SAX与KP_SAX存在的缺陷,提出了一种基于SAX的时间序列相似性复合度量方法。综合了点距离和模式距离两种度量,先利用关键点将分段累积近似(PAA)法平均分段进一步细分成各个子分段;再用一个包含此两种距离信息的三元组表示每个子分段;最后利用定义的复合距离度量公式计算时间序列间的相似性,计算结果能更有效地反映时间序列间的差异。实验结果显示,改进方法的时间效率比KP_SAX算法仅降低了0.96%,而在时间序列区分度性能上优于KP_SAX算法和SAX算法。     

基于导数序列的时间序列同构关系发现

时间序列子序列匹配作为时间序列检索、聚类、分类、异常监测等挖掘任务的基础被广泛研究。但传统的时间序列子序列匹配都是对精确相同或近似相同的模式进行匹配,为此定义了一种全新的具有相似发展趋势的序列模式——时间序列同构关系,经过数学推导给出了时间序列同构关系判定的法则,并基于此提出了同构关系时间序列片段发现的算法。该算法首先对原始时间序列进行预处理,然后分段拟合后对各时间序列分段进行同构关系判定。针对现实背景数据难以满足理论约束的问题,通过定义一个同构关系容忍度参数使实际时间序列数据的同构关系挖掘成为可能。实验结果表明,该算法能有效挖掘出满足同构关系的时间序列片段。     

时序数据库中快速相似搜索的算法研究

针对时间序列,本文提出了一种新的数据表示方法.该方法通过将时间序列分成若干段,并从每个分段中提取一个特征向量,从而用一个特征向量集作为该时间序列的逻辑表示.在此基础上,采用时间弯曲距离作为相似模型,提出了一种改进的KMP算法作为检索方法.此算法能够快速挖掘出时序数据库中与给定查询序列相似的所有(子)序列.该算法具有较高的效率.     

基于子序列相似性的时间序列语义挖掘算法

时间序列是对某个事物或系统进行连续同间隔测量得到的数值序列,挖掘时间序列中潜在的语义信息对于发现系统运行规律或识别系统突发异常至关重要,然而目前多数时间序列语义挖掘算法对于时间序列数据特征有一定的约束条件,难以处理海量且特征各异的时间序列数据。针对该问题,提出一种基于子序列相似性的时间序列语义挖掘算法。通过计算子序列的相似性,将时间序列分割成片段序列进行两级聚类,识别出时间序列中潜在的物理状态。引入基于概率的迭代模式,根据候选分段情况动态调整子序列被选为参考子序列的概率,保证参考子序列涵盖全部物理状态。实验结果表明,该算法在PAMAP、Barbet等5个真实数据集上的识别准确率均超过90%,相比于FLUSS、pHMM、AutoPlait算法具有更高的识别准确率与运行效率以及更强的通用性。     

基于符号化表示的时间序列频繁子序列挖掘

提出一种新的基于符号化表示的时间序列频繁子序列的挖掘算法。利用基于PAA的分段线性表示法进行降维,通过在高斯分布下设置断点,实现时间序列符号化表示,利用投影数据库挖掘频繁子序列。该算法简单、新颖,运行快速,简化了子序列支持数的计算。     

基于形态模式的时间序列相似性度量算法

时间序列的特征表示与相似性度量是时间序列数据挖掘的重要基础。针对现有的序列表示方法难以具体反映序列的形态变化趋势,导致相似度量结果不精确的问题,提出一种新的基于形态模式的相似性度量算法。该算法在分段线性表示的基础上,根据序列在不同时段的斜率变化情况,划分序列的分段形态模式并用特殊的字符进行表示,把时间序列转换成字符串序列,利用最长公共子序列方法计算字符串序列的距离作为时间序列之间的距离。最后通过实验验证该方法的有效性。理论分析和实验证明该方法对数据点的值不敏感,能够减少噪声的干扰,而且具有较高的准确性。     

基于线性形态的时间序列异常模式挖掘

对于子序列长度相等的时间序列数据，文章提出了一种基于序列偏离度的异常模式发现方法。与传统的基于某一特定模型的方法不同，该方法首先对子序列进行线性分段，对每一分段计算其斜率，并将斜率进行离散化，离散化后的符号构成的特征序列就代表了原时间子序列的变化趋势，在此基础上，序列偏离度被定义和计算。这种方法不需预先定义模型，同时避免了通过序列间的两两比较来查找异常所带来的时间消耗。     

一种时间序列快速分段及符号化方法

作为一类重要的复杂类型数据,时间序列已成为数据挖掘领域的热点研究对象之一.针对时间序列的挖掘通常首先需要将时间序列分段并转变为种类有限的符号序列,以利于进一步进行时间序列模式挖掘.针对当前的时间序列分段方法复杂度较大,效率不高等问题,本文提出了一种简单高效的基于拐点检测的时间序列分段方法,并且采用动态时间弯曲度量计算不等长子序列的相异度,最后运用层次化聚类算法实现子序列的分类及符号化.实验表明,本文所提出的方法切实可行,实验结果具有较为明显的物理意义.     

基于双曲正切函数约束的时间序列建模表示

针对传统的时间序列分段算法往往忽略时间序列的时间特性，导致分段结果不够精确，对此，提出基于双曲正切函数约束的时间序列建模表示算法。该算法在分段聚合近似的基础上引入双曲正切函数并且提出了移动增强因子的概念，在考虑时间影响的基础上抽取出各个子序列所含信息量的差异完成最终的时间序列分段。实验表明该算法有较小的拟合误差，能够更好地利用分段后的序列，完成宏观的相似性查找等工作，并且满足时间序列动态增长的特点，算法的通用性、普适性、准确性均有所提高。