不确定时间序列的相似性匹配问题

确定性时间序列的相似性匹配方法都没有考虑数据的不确定性,而现实世界中传感器采集到的数据往往是不确定的,现有的时间序列的相似性匹配方法不适用于这些领域.针对此问题,将不确定性时间序列做预处理,把它分为横向时间维和纵向概率维,首先把给定的不确定时间序列用Haar小波变换进行压缩变换,在此基础上,对得到的不确定性时间序列概率维作纵向处理,提出一种选代表方法,即采用概率最大法、均值法等选出一条确定的时间序列.通过这2种预处理后,对得到的确定性时间序列进行降维和索引,根据查询序列和数据库中的时间序列中的各自的不确定性进行组合,分别提出对应组合的相似性匹配算法.     

不确定时间序列的降维及相似性匹配

不确定时间序列的每个时间点上对应一个可能取值的集合,无法给出其确定值,这种不确定性给时间序列降维处理和相似性匹配带来巨大挑战,现有的时间序列降维方法和相似性匹配算法已经无法适用。针对此问题,提出了描述统计模型,将不确定时间序列归约为3条确定时间序列,通过离散傅里叶变换（discrete Fou-rier transform,DFT）、离散余弦变换（discrete cosine transform,DCT）、离散小波变换（discrete wavelet trans-form,DWT）对模型下不确定时间序列降维;根据模型特点,提出了以观察值区间和区间集中趋势为核心的相似性匹配算法。经过实验验证,描述统计模型下DCT和DWT有良好的降维效果,提出的相似匹配算法与现有算法相比提高了匹配准确率。     

不确定时间序列的统计降维方法

由于不确定时间序列的长度很长,并且每个采样点的取值具有不确定性,导致了维度灾难和庞大的可能世界集,给不确定时间序列相似性匹配带来了巨大的困难,因此对不确定时间序列降维是实现对其方便存储、快速查询和相似性匹配的首要任务。不确定时间序列普遍采用小波变换的降维方法,但是该方法没有考虑到采样点之间的相关性。为解决该问题,提出一种基于概率统计和数据相关性的降维方法,该方法将不确定时间序列分为概率维度和时间维度,并分别对两维度进行降维。在时间维度,根据采样点之间的相关性,使用某个采样点代表后续相关度高的采样点;在概率维度,使用大概率点表示相邻的小概率点。实验效果表明:使用该方法对不确定时间序列进行降维后,降维序列可以保持原序列的变化趋势,压缩程度显著,并且可近似地恢复原序列。     

改进的符号化时间序列处理方法

符号化聚集近似是一种有效的时间序列数据离散化降维方法,为了扩展非等维符号化时间序列相似性度量的解决方案,提出了一种新方法。首先将关键点提取技术应用在符号化算法中对时间序列进行降维处理,然后利用文中提出的方法对非等长的时间序列进行局部等维处理,再符号化;最后采用不同的方法进行相似度对比计算。实验结果表明,这种方法是简单而有效的,并且使非等长符号化时间序列的相似性度量及聚类方法得到了拓展。     

基于SAX的时间序列相似性度量方法*

符号化表示是一种有效的时间序列降维技术,其相似性度量是诸多挖掘任务的基础。基于SAX(sym-bolic aggregate approximation)的距离MINDIST_PAA_iSAX不满足对称性,在时间序列挖掘中具有局限性,提出了对称的度量Sym_PAA_SAX,且下界于欧拉距离。在真实数据集和合成数据集上的实验说明下界紧密性较好,相似搜索错报率较低。     

面向相似性查询的时间序列距离度量方法述评

从一元时间序列和多元时间序列两个方面对当前提出的主要时间序列距离度量方法进行了述评.深入分析了各种算法的原理和特点,比较了算法对时间序列形变的支持情况以及时间复杂度.从客观上讲,各种算法之间并不具有绝对的优劣关系,每种算法的原理和特点各异,适用的问题领域也不一样.对于工程应用中选择时间序列距离度量方法具有指导意义,同时对于设计新的距离度量方法也具有参考价值.     

基于EMD方法的时间序列分层相似性匹配算法

时间序列数据挖掘是时态数据挖掘的一个重要方面,针对金融时间序列非稳定、非线性的特点,使用EMD方法进行序列趋势的提取,得到了原始时间序列的长期趋势。在此基础上提出了子序列分层匹配算法,首先进行时间序列趋势的粗匹配,在结果集中进一步进行细节匹配,与传统方法相比,提高了相似性匹配的效率,减少了结果集的冗余。     

时间序列的模糊匹配方法

一个时间序列可以定义为一系列的数值,每一个数值代表一个时间点的值。在数据库和数据仓库应用中,时间序列数据是一类非常重要的数据类型。时间序列的相似性的判定,有基于欧几里得距离的判定方法和包络线方法。欧几里得距离方法对序列中的噪声很敏感,而且欧几里得距离随着序列长度的增加而变大。Rakesh Agrawal等所提出的方法,是将匹配的子序列按顺序连接来判定两个序列的相似性,如果一个子序列落入另一个子序列的包络线区间内(如图1),那么认为这两个于序列是匹配的,例外的数据被忽略,该方法的本质是在两个序列中包含一定比率的相匹配的子序列。该方法避免了欧几里得距离的缺点,任意长度序列的相似性的判定使用统一的标准。但是相似性的判定在包络线边界处发生了突变。     

寻找地震相关地区的时间序列相似性匹配算法

把时间序列相似性匹配的基本概念和方法引入到地震预报的应用中.在分析现阶段时间序列研究成果的基础上,结合大量地震历史源数据和领域专家经验知识,提出了有关地震地区相关性的地震相似度定义和地震序列相似性匹配模型,并通过大量实验模拟对该模型进行了反复验证,实现了基于地震相似度的时间序列相似性匹配算法.同时,通过分析我国地震活动频繁区域近20年来的地震历史数据,应用地震区域序列相似性匹配算法进行了固定时间差的粗粒度和细粒度纵向序列相似性实验分析,取得了可信度较高的实验结果,为地震学预测的应用研究提供了较好的技术支持.     

时间序列序列模式的相似性研究

时间序列序列模式相似性的度量是从时间序列中获取时序关联规则的重要环节。一般情况下,距离度量法只能度量相同长度序列模式的相似性。借用动态时间弯曲距离的思想,这种基于非线性弯曲技术的算法可以获得很高的识别、匹配精度。在定义元模式相似性的基础上,定义了序列模式的动态时间弯曲距离,最后用两个不同时间序列进行仿真实验,可以得到不同长度的序列的相似度。     

一种时间序列相似匹配新算法

为提高时间序列相似匹配的精度和效率，提出一种基于小波包变换的时间序列相似匹配算法．首先利用小波包可对信号进行精细分析的特点，对时间序列进行维数约简，用变换后的低频系数和部分高频均值系数作为特征向量表示原始序列；然后用多维索引结构R树存储这些特征向量，将欧几里德距离作为相似尺度，在此基础上实现了范围查询和k近邻查询，对电力负荷时间序列数据的仿真实验结果表明了算法的有效性。     

基于三角不等式的时间序列相似性搜索算法

由于传统的时序相似性度量方式不满足距离三角不等式关系,影响后续的相似性搜索及关联规则的获取,在时序符号化的基础上,提出一种满足三角不等式的符号化距离度量方式。与MINDIST_PAA_SAX和Sym_PAA_SAX度量方式进行比较,其结果表明,该度量方式在异常检测和相似性查询上具有较好的优越性。实验结果表明,该方法在相似性搜索及关联规则的获取方面具有更高的可信度。     

时间序列挖掘中一种新的相似性度量

针对时间序列的全序列聚类展开,提出一种新的相似性度量——全局特征,即从时间序列的统计分布特征、非线性和Fourier频谱转换等3个方面提取11个全局特征构建特征向量。利用特征向量来描述原时间序列,不仅保留了大部分原有的信息,还能加快聚类计算的速度。经过大量的实验验证表明,基于全局特征提取的相似性度量能得到合理的聚类结果,特别是对经济领域的时间序列效果更为明显。例举了2个数据进行实验,并从主观和客观两个角度对聚类结果进行评估。     

基于事件的时间序列相似性度量方法

为了在时间序列相似性度量过程中更好地体现用户的需求,提高相似性度量的准确度,提出了基于事件的时间序列相似性度量方法（SMBE）。首先将用户的需求定义为事件,将原始时间序列转化为事件序列;然后,构建了基于事件序列的相似性度量模型（SMBE）,SMBE定义了不同事件序列中各元素之间的相似性,并构成相应的相似性矩阵,对相似性矩阵进行搜索得到最优路径的值作为序列之间的相似性度量;最后,提出了基于SMBE的聚类方法。实验表明,在参数设置合理的情况下,能获得接近0.90的聚类精度。     

基于特征点界标过滤的时间序列模式匹配方法

动态时间弯曲距离能度量不等长的时间序列、且具有较高的匹配精度,因此广泛应用在时间序列模式匹配中。但其计算复杂度较高,制约了在大规模数据集上的应用。为了实现时间序列模式度量结果和计算复杂度的平衡,提出一种基于特征点界标过滤的时间序列模式匹配方法。首先,提出一种特征点界标过滤的特征提取方法,保留时间序列主要特征,压缩时间维度;然后,利用动态时间弯曲距离对特征序列进行相似性度量;最后,在应用数据集上对所提方法进行有效性验证。实验结果表明,所提方法在保证高精度的前提下,能有效降低计算复杂度。     

基于极值点特征的时间序列相似性查询方法*

为了提高时间序列子序列匹配的准确度和效率,提出了基于极值点特征的时间序列相似性查询方法。首先识别出时间序列中的极值特征点,根据极值点使用多层次极值划分法对长序列进行划分;然后对划分得到的多层次子序列集使用改进的动态时间弯曲方法与查询序列进行相似性匹配;最后找到与查询序列最相似的子序列。实验表明,此方法在保证准确度的情况下大大提高了相似性搜索过程的效率。     

一种多元台风时间序列的相似性度量方法

台风相似性度量方法的研究对防灾减灾、辅助决策等具有重要意义。目前,台风相似性的研究大多集中在台风路径的相似性度量上。首先,梳理影响台风相似性度量的多个要素,提出了基于多元时间序列的台风数据描述方法;其次,提出了台风时间序列完整性、一致性评估与修复方法;最后,针对台风时间序列的不等长问题,设计了一种基于主成分分析和动态时间弯曲距离的相似性度量方法。通过实验验证,该方法能够实现台风相似性的有效度量。     

一种时间序列动态聚类的算法

针对时间序列传统静态聚类问题,提出了对时间序列进行动态聚类的方法。该方法首先提取时间序列的关键点集合,根据改进的FCM算法找到动态特征明显的时间序列,再利用提出的动态聚类算法确定此类时间序列在不同时间段的所属类别,在改进的FCM算法中采用兰氏距离可以使其对奇异值不敏感。实验结果反映出动态特征明显的时间序列类别随时间演化的特性,表明了方法的可行性和有效性。与已有算法相比,该方法揭示了时间序列的部分动态特征。该方法还可以运用于研究数据挖掘的其他问题。