基于重要点的时间序列固定分段数分段算法

基于重要点探测技术的时间序列线性分段算法能较好地保留序列的全局特征和拟合高精确度。传统的基于重要点时间序列分段算法,只能通过误差阈值来控制分段,该方法不能预计分段数量,不能适应后期要求分段数量一定的应用。提出一种基于序列重要点的时间序列固定分段数的分段算法—PLR_FPIP,该方法借用二叉树层次遍历的思路,重新调整原方法的分段次序,使用重要点组成的直线段近似描述时间序列,该方法能够在分段数量一定的情况下对时间序列分段。实验证明,该分段算法能在固定分段数的情况下反映时间序列的主体特征,算法简单快速,整体拟合误差小。     

基于EEMD的固定分段数分段线性表示方法

针对采用单一启发式规则的分段线性表示方法存在局部最优化和无法准确预计分段数目的问题,提出了基于集合经验模态分解(EEMD)的固定分段数分段线性表示方法。该方法通过将集合经验模态分解和重构思想引入分段线性表示方法研究中,同时将自底向上算法的拟合误差阈值改进为分段数阈值来解决上述两个问题。首先,通过模态重构思想过滤掉细节信息,提取到全局性分段点;然后,根据各初始分段子序列的波动程度,确定子序列段内分段点数量分布;最后,采用基于分段数阈值的自底向上方法将子序列合并到要求的分段数。该方法不仅继承了自底向上方法拟合误差小的优点,同时克服了局部最优化以及不能预计分段数的缺点。通过仿真实验证明了该方法克服了局部性的缺点,并有效减弱了噪声的干扰。相比现有方法,在压缩率相同的情况下,该方法的拟合误差更小。最终,在压裂施工时序数据趋势提取的应用中也验证了其有效性。     

确定时间序列分段点的方法研究

现有的时间序列分段线性表示一般把局部极值点作为分段点,但是局部极值点并不能完全刻画时间序列的状态变化,根据时间序列线性分段的基本思想,提出在确定局部极值点的基础上引入斜率差值大的分段点,以便得到较高的拟合精度。新的分段点通过比较相邻序列段的斜率实现,斜率差值越大,该点的状态改变越明显。实验证明该方法拟合误差小,有很好的实用性。     

一种基于重要点的时间序列分段算法

基于重要点的时间序列线性分段算法能在较好地保留时间序列的全局特征的基础上达到较好的拟合精度。但传统的基于重要点的时间序列分段算法需要指定误差阈值等参数进行分段,这些参数与原始数据相关,用户不方便设定,而且效率和拟合效果有待于进一步提高。为了解决这一问题,提出一种基于时间序列重要点的分段算法——PLR_TSIP,该方法首先综合考虑到了整体拟合误差的大小和序列长度,接着针对优先级较高的分段进行预分段处理以期找到最优的分段;最后在分段时考虑到了分段中最大值点和最小值点的同异向关系,可以一次进行多个重要点的划分。通过多个数据集的实验分析对比,与传统的分段算法相比,减小了拟合误差,取得了更好的拟合效果;与其他重要点分段算法相比,在提高拟合效果的同时,较大地提高了分段效率。     

基于时间序列波动性的分段线性表示方法

为了解决现有时间序列的分段线性表示方法忽略时间序列的全局特征, 局限于局部最优的问题, 本文通过研究时间序列的趋势, 发现了时间序列的波动特性, 将时间序列的趋势变化分为上下两层, 在上下两层分别剔除趋势保持点. 实验结果表明, 该分段方法时间复杂度低、且易于实现, 在保持时间序列趋势特征的基础上, 得到的拟合误差更小.     

基于斜率提取边缘点的时间序列分段线性表示方法

本文引入解析几何中的斜率,提出了一种新颖的基于斜率提取边缘点的时间序列分段线性表示方法SEEP。对于斜率变化范围比较集中的时间序列,SEEP表示方法有着非常好的效果,与以往的分段线性表示方法相比,SEEP表示方法与原始时间序列之间的拟合误差更小,而且要小很多;对于斜率变化范围比较大的时间序列,SEEP表示方法与原始时间序列之间的拟合误差,和以往的分段线性表示方法相比,也相差不大,并且SEEP表示方法计算简单,易于实现。算法的时间复杂度仅为O（n）,     

一种基于信息熵的时间序列分段线性表示方法

针对部分时间序列具有高维、大数据量及数据更新速度较快的特点, 导致在原始时间序列上难以进行数据挖掘的问题, 提出一种基于信息熵的时间序列分段线性表示方法——PLR_IE。该算法利用信息熵作为评判重要点数量的性能指标, 从序列中提取重要分段点的数量分布情况, 利用重要点组成的序列重新拟合原始时间序列, 为下一步数据挖掘提供基础。实验结果表明, 该方法能高效地提取出序列主要特征、拟合原始序列。     

基于特征点分段的多元时间序列相似性搜索

现有的各种多元时间序列相似性搜索方法难以准确高效地完成搜索任务。提出了一种基于特征点分段的多元时间序列相似性搜索算法,提取所定义的用于分段的特征点,分段后将原时间序列转化为模式序列,该模式序列能够很好地保留原序列的全局形状特征,再用分层匹配的方法进行相似性搜索。实验结果表明,该方法能够有效刻画序列的全局形状特征,通过分层匹配保留局部的相似性,同时提高搜索准确率。     

时间序列高阶分段表示方法

针对分段线性表示(即一阶线性函数表示)或分段常数表示(即零阶函数表示)在时间序列近似表示中拟合误差较大的问题,提出时间序列高阶函数分段表示方法。通过建立高阶函数候选集模型,利用拟合误差指标选取最优函数,为保证在分段点处连续,引入断点处约束条件;在分段点选取方式上,设定观测值变化阈值及分段区间阈值,保证压缩率的同时,保留重要点信息。实验结果表明,该算法相对于分段线性表示和分段常数表示,能更好地拟合原始序列。     

基于小波熵的时间序列分段聚合近似表示

由于时间序列数据具有高维性等特征,不易直接进行挖掘.在对时间序列数据进行挖掘之前通常先进行特征表示达到降维的目的,分段聚合近似表示(PAA)是特征表示方法中比较常用的一种,针对PAA算法对每一区间有平均对待的缺点,提出一种采用小波熵的时间序列分段聚合近似表示,将小波熵运用到PAA算法的改进中,把某一区间内的小波能量熵值作为判评区间复杂度的指标,按各区间内小波熵值的比重分配各区间内分段数,实现对复杂区间详细描述,对相对平稳区间粗略逼近,利用matlab平台仿真证明,上述方法在压缩比相同的情况下比PAA方法更好地拟合原始序列,不仅能对时间序列有效地降维,而且能使近似更加精确,进而实现时间序列数据挖掘效率的提高.     

Novel Online Methods for Time Series Segmentation

To efficiently and effectively mine massive amounts of data in the time series, approximate representation of the data is one of the most commonly used strategies. Piecewise Linear Approximation is such an approach, which represents a time series by dividing it into segments and approximating each segment with a straight line. In this paper, we first propose a new segmentation criterion that improves computing efficiency. Based on this criterion, two novel online piecewise linear segmentation methods are developed, the feasible space window method and the stepwise feasible space window method. The former usually produces much fewer segments and is faster and more reliable in the running time than other methods. The latter can reduce the representation error with fewer segments. It achieves the best overall performance on the segmentation results compared with other methods. Extensive experiments on a variety of real-world time series have been conducted to demonstrate the advantages of our methods.     

基于时态边缘算子的时间序列分段线性表示

时间序列的分段线性表示算法通常基于单一的启发式规则,难以适用于不同数据特征的时间序列。借鉴了边缘算子的思想来提取时间序列的边缘点,提出了一种基于时态边缘算子的时间序列分段线性表示算法。在来自不同领域的公开数据集上进行的实验结果表明：与两种主要的分段线性表示算法相比,该算法具有更好的拟合性能,并且更为稳定,能够适用于各类不同数据特征的时间序列。     

时间序列的自适应误差约束分段线性表示

实际过程中采集到的时间序列数据通常是海量数据,在原时间序列数据上直接进行数据挖掘的效率通常是低下的,有时甚至不可行,因此就须将时间序列在更高的层次上进行表示。借鉴时间序列线性分段的基本思想,提出了一种自适应误差约束的分段线性表示方法,该方法在查找出时间序列特殊点的基础上,通过给定误差e进行调节,可以自动地产生拟合线段的数目。不仅可以压缩数据,去除噪声,还能得到时间序列的模式变化特征。与一般的分段线性表示相比,文中方法的拟合误差更小,适应能力更强。     

一种基于始末距离的时间序列符号聚合近似表示方法

时间序列数据的特征表示方法是时间序列数据挖掘任务的关键技术,符号聚合近似表示(SAX)是特征表示方法中比较常用的一种。针对SAX算法在各序列段表示符号一致时无法区分时间序列间的相似性这一缺陷,提出了一种基于始末距离的时间序列符号聚合近似表示方法(SAX_SM)。由于时间序列有很强的形态趋势,因此文中提出的方法选用起点和终点来表示各个序列段的形态特征,并使用各序列段的形态特征和表示符号来近似表示时间序列数据,以将其从高维空间映射到低维空间;然后,针对起点和终点构建始末距离来计算两序列段间的形态距离;最后, 结合 始末距离和符号距离定义一种新的距离度量方式,以更客观地度量时间序列间的相似性。理论分析表明,该距离度量满足下界定理。在20组UCR时间序列数据集上的实验表明,所提SAX_SM方法在13个数据集中获得了最高的分类准确率(包含并列最大的),而SAX只在6个数据集中获得了最高的分类准确率(包含并列最大的),因此SAX_SM具有比SAX更优的分类效果。     

Cubic Bézier approximation of a digitized curve

In this paper we present an efficient technique for piecewise cubic Bézier approximation of digitized curve. An adaptive breakpoint detection method divides a digital curve into a number of segments and each segment is approximated by a cubic Bézier curve so that the approximation error is minimized. Initial approximated Bézier control points for each of the segments are obtained by interpolation technique i.e. by the reverse recursion of De Castaljau's algorithm. Two methods, two-dimensional logarithmic search algorithm (TDLSA) and an evolutionary search algorithm (ESA), are introduced to find the best-fit Bézier control points from the approximate interpolated control points. ESA based refinement is proved to be better experimentally. Experimental results show that Bézier approximation of a digitized curve is much more accurate and uses less number of points compared to other approximation techniques.     

基于时态边缘算子的时间序列自主分段表示法

时间序列具有数据量大、维数高和更新速度快等特点,导致一般的分段线性方法难以刻画原始时间序列的全局趋势特征.针对时间序列的特性,提出了一种基于时态边缘算子的自主分段表示方法(简称APLR_TEO),能够有效刻画出时间序列的形状特征.首先通过时态边缘算子与原始时间序列做卷积并根据关联规则得到边缘极值点;然后根据时序的变化特...     

基于DTW的多元时间序列模式匹配方法

现有的模式匹配方法难以高效、准确地度量多元时间序列的相似性．本文对多元时间序列进行多维分段拟合,选取各个变量维度上拟合线段的倾斜角和时间跨度作为特征模式,进而提出一种基于DTW的多元时间序列模式匹配方法,并通过实验验证所提方法的有效性．实验结果表明,该模式匹配方法对时间跨度较大且体现一个连续、完整过程的多元时间序列具有较好的匹配效果;对时间跨度较小、体现状态点的多元时间序列也具有一定的匹配能力．