基于分段时间弯曲距离的时间序列挖掘

在时间序列库中的数据挖掘是个重要的课题,为了在挖掘的过程中比较序列的相似性,大量的研究都采用了欧氏距离度量或者其变形,但是欧氏距离及其变形对序列在时间轴上的偏移非常敏感．因此,采用了更鲁棒的动态时间弯曲距离,允许序列在时间轴上的弯曲,并且提出了一种新的序列分段方法,在此基础上定义了特征点分段时间弯曲距离．与经典时间弯曲距离相比,大大提高了效率,而且保证了近似的准确性．     

一种支持DTW距离的多元时间序列索引结构

现有的索引结构难以有效地支持DTW距离度量下的多元时间序列相似性搜索.首先给出一种将不等长多元时间序列转换为等长一元时间序列的方法,并证明这种转换满足下界距离引理;以此为基础,提出一种多元时间序列的DTW下界距离,并对其性质进行分析;然后,针对给出的下界距离,提出一种支持DTW距离度量的多元时间序列索引结构,对多元时间序列数据库进行有效组织;再给出多元时间序列相似模式搜索算法及流程,并证明该搜索方法具有非漏报性;最后,通过实验对所提方法的有效性进行验证.     

基于增量动态时间弯曲的时间序列相似性度量方法

针对动态时间弯曲方法计算时间过长的问题,提出增量动态时间弯曲来度量较长时间序列之间的相似性。首先利用动态时间弯曲方法对历史时间序列数据进行相似性度量,得到相应的历史最优弯曲路径和路径中各元素的累积距离代价。其次,通过逆向弯曲度量方法完成当前序列数据 的相似性度量,结合历史数据信息找到与历史弯曲路径相交且度量时间序列距离为当前最小值的新路径,进而实现增量动态时间弯曲的相似性度量。该方法不仅具有良好的度量质量,还具有较高的时间效率。数值实验表明,对于大部分时间序列数据集,新方法的分类准确率和计算性能要优于经典动态时间弯曲。     

改进DTW下界函数的距离度量方法研究

动态时间弯曲算法（DTW）是一种常见的时间序列相似性度量方法,对数据挖掘任务起着至关重要的作用。针对现有DTW算法的时间复杂度高、度量精确度一般的特征,提出一种DTW下界函数的提前终止算法（LB＿ESDTW）。引入提前终止思想,提高算法的执行效率;再在提前终止算法思想的基础上,与DTW下界函数相结合,提出一种基于提前终止DTW的下界函数算法（LB＿ESDTW）。该算法在保证高效的运行时间效率的同时,也使得算法的度量准确率得到了提升。实验结果表明,LB＿ESDTW在绝大部分时间序列数据集中,都表现出良好的适应性,针对不同类别的时间序列,都能有良好的度量性能。     

时间序列数据挖掘中的动态时间弯曲研究综述

动态时间弯曲是一种重要的相似性度量方法,对时间序列数据挖掘的性能起着至为关键的作用,对其进行全面和深入的探索具有十分重要的理论意义和实际应用价值.首先简述动态时间弯曲算法的基本步骤,并分析其优点和存在的不足;然后,从动态时间弯曲度量效率的改进研究、度量效果的提升措施以及其在各个行业的应用研究等进行相关综述;最后,给出动态时间弯曲的进一步研究方向.通过对动态时间弯曲方法相关综述及分析,能为相似性度量、聚类和分类等时间序列数据挖掘技术提供必要的文献资料和理论基础.     

一种基于DTW的新型故事时间序列相似性度量方法

现有时间序列相似性度量方法在进行股市序列相似性分析时,通常忽略成交量等其他重要因素对股价的影响,从而导致序列聚类、分类不精确。针对这一问题,本文提出了新的股市时间序列相似性度量方法。该方法在动态时间弯曲算法的基础上,通过引进时间衰竭因子,并结合成交量因素,给出了股市序列的最终度量公式。为了证明提出方法的可行性和有效性,本文实验部分通过选取家电等三个行业中的股票数据进行测试。实验结果表明,基于动态时间弯曲(Dynamic time warping,DTW)的新型股市时间序列相似性度量方法能够在保持股票序列形态特征的基础上,较好地解决股市技术分析中量价关系问题,从而更有效地应用于股市技术分析里关于模式发现等领域。     

基于分层动态时间弯曲的序列相似性度量方法研究

为了更好地体现时间序列的形态特征,并探索更适合于较长时间序列之间相似性度量的方法,在动态时间弯曲算法的基础上进行改进,提出了基于分层动态时间弯曲的序列相似性度量方法。对时间序列进行多层次分段,并从分段中均匀抽取相对应的层次分段子序列,然后将层次分段子序列抽象为三维空间的点（反映了分段子序列的均值、长度和趋势）进行相似性度量,最后综合各个层次的相似性度量作为结果。实验表明,在参数设置合理的情况下,此方法能获得较高的序列相似性度量准确度和效率。     

时间序列周期模式挖掘的周期检测方法

周期是时间序列的重要特征之一,用于精确描述时间序列并预测其发展趋势。在现有周期模式挖掘算法中,周期长度由用户事先定义,忽略了噪声的存在。在ERP度量和时间弯曲算法的基础上,提出一种新的周期长度检测方法。该方法可以在时间轴上实现弯曲,包括延伸和平移。它受噪声干扰的影响较小,实验结果表明其性能优于原有周期检测算法。     

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。     

多元时间序列模式匹配方法研究

针对多元时间序列模式匹配的方法难以高效、准确地刻画序列相似程度的问题,在考虑变量的量纲和特征差异的基础上,对多元时间序列进行多维分段拟合;然后,选取各个变量维度上拟合线段的倾斜角和时间跨度作为模式的描述方式,提出一种基于动态时间弯曲(DTW)的多元时间序列趋势距离匹配方法.实验结果表明,所提出的模式匹配方法对由连续型变量组成、时间跨度较大且体现一个连续、完整动作过程的多元时间序列,具有较好的匹配效果.     

基于提前终止的加速时间序列弯曲算法

动态时间弯曲(DTW)距离是时间序列相似搜索的一种重要距离度量,但其精确计算是一个性能瓶颈。针对此问题,提出一种名为EA_DTW的方法用于加速DTW距离的精确计算,该方法在计算累积距离矩阵中每个方格的距离时都判断其是否超过阈值,一旦超过则提前终止其余相关方格的距离计算;并对EA_DTW的过程进行了理论分析。实验对比表明,EA_DTW能够提高DTW的计算效率,在阈值与DTW距离相比较小时更加明显。     

基于分布式架构的时间序列局部相似检测算法

基于动态时间规整算法思想的CrossMatch算法可以用来解决序列间的部分相似问题,但是由于算法时间空间复杂度过高,需要消耗大量的计算资源,因此无法应用于长序列之间的计算。针对以上问题,提出了一个基于分布式平台上的时间序列局部相似性检测算法。将CrossMatch算法实现在了分布式框架上,解决了计算资源不足的问题。首先需要对序列进行切分,分别放置在不同的节点上;其次,各节点分别处理各自序列的相似部分;最后,通过对结果进行汇总并拼接,找出序列间的局部相似。实验结果表明,该算法在准确性上和CrossMatch相近,在时间上也有提升。改进后的分布式算法不仅解决了单机无法处理的长序列计算问题,而且可以通过增加并行计算节点数提高运行速度。     

时间序列趋势相似性度量方法研究

为了进一步改善和提高基于模式的时间序列趋势相似性度量效果,在时间序列分段线性表示的基础上,依据分段子序列的均值及其线性拟合函数的导数符号,实现时间序列的分段模式化,以模式之间的异同性定义模式匹配距离,借鉴动态时间弯曲（Dynamic Time Warping,DTW）的动态规划原理,提出一种动态模式匹配方法（Dynamic Pattern Matching,DPM）。实验结果表明,该方法能够在不同压缩率条件下,准确度量等长时间序列的趋势相似性,而且时间消耗较低。时间序列不等长作为存在数据缺失的一种表现形式,该方法的度量效果与数据缺失比例之间的关系值得进一步的深入研究。     

基于分段降维和路径修正DTW的时序特征分类器设计

针对传统的动态时间弯曲（DTW）度量方法易出现过度弯曲现象且计算复杂度高、算法效率低等问题,提出一种基于路径修正的动态时间弯曲（UDTW）度量方法。首先通过分段降维方法——分段局部最大值平滑法（PLM）有效提取序列特征信息,减少UDTW的计算代价;其次,考虑了时间序列形态特征的相似性要求,给过度弯曲路径设置动态惩罚系数,以此修正路径的弯曲程度;最后,在改进度量距离基础上,采用1-近邻分类算法对时序数据进行分类,以提高时间序列相似性度量的准确率和效率。实验结果表明,在15个UCR数据集上,UDTW度量方法与传统DTW度量方法相比具有更高的分类准确率,UDTW在其中3个数据集上能实现100%分类正确;与导数DTW（DDTW）度量方法相比,UDTW分类准确率最多提高了71.8%,而PLM-UDTW在不影响分类准确率的前提下执行时间减小了99%。     

基于自适应搜索窗口的序列相似比对算法

DTW（Dynamic Time Warping）算法被广泛应用于序列数据比对,以度量序列间距离,但算法较高的时间复杂度限制了其在长序列比对上的应用。提出基于自适应搜索窗口的序列相似比对算法（ADTW）,算法利用分段聚集平均（Piecewise Aggregate Approximation,PAA）策略进行序列抽样得到低精度序列,然后计算低精度序列下的比对路径,并根据低精度距离矩阵上的梯度变化预测路径偏差,限制路径搜索窗口的拓展范围;随后算法逐步提高序列精度,并在搜索窗口内修正路径、计算新的搜索窗口,最终,实现DTW距离和相似比对路径的快速求解。对比FastDTW,ADTW算法在同等度量准确率下提高计算效率约20%,其时间复杂度为[O(n)]。     

一种基于MBR的高效的时间序列表示方法

提出了一种基于最小边界矩形的新颖的时间序列表示方法（GMBR）,该方法将网格的概念引入到MBR中,能够在保证低开小的情况下有效地提高查找的准确性,最后通过实验证明了该方法的有效性,实验分别在实际数据和合成数据上进行。结果表明该方法的剪枝率为69%~92%,高出MBR方法4%~9%。     

DTW算法的研究和改进

对语音识别中的DTW算法进行了研究,提出了一种改进算法,并用实验数据进行了验证。此算法在识别度下降可接受的范围内,有效地减少了识别的时间。     

在孤立词语音识别中动态时间规正的改进算法

动态时间规正（Dynamic Time Warping）是语音识别中的一种经典算法,算法简单有效,因此在实现孤立词识别系统中获得了广泛的应用。提出一种DTW的改进算法,采用两次在时间域上的规正,使计算程序简洁规范,计算量减少。经实验验证,改进DTW算法在不降低识别率的前提下,提高了识别速度,提高了系统的实用性。     

结合形状特征及其上下文的多维DTW

传统动态时间规整算法（Dynamic Time Warping,DTW）及其变种算法被广泛应用于多维时间序列的相似性分析,但它们通常只关注单个时间点的信息而忽略了上下文信息,从而很可能匹配两个形状完全不同的点。因此提出一种结合形状特征及其上下文的多维DTW算法（Multi-Dimensional Contextual Dynamic Time Warping,MDC-DTW）。该算法首先计算多维时间序列的一阶梯度,然后对其进行采样处理,并以多维梯度矩阵表示当前时间点的形状信息及其上下文信息,最后利用DTW求解多维时间序列间的最短匹配路径。为检测算法设计的合理性,对算法进行了定性分析和定量分析,实验结果表明MDC-DTW算法设计是合理的;为检测MDC-DTW的性能,选用5个多维时间序列数据集,并与4个优异的多维DTW算法进行对比实验,实验结果表明MDC-DTW具有较高的准确率和运行效率。     

包围盒碰撞检测算法应用研究

碰撞检测是视景仿真应用中的关键技术,研究了基于OBBTree的包围盒层次碰撞检测算法,并在视景仿真系统中得到实现。该算法首先创建能够紧密包围物体的OBB（Oriented Bounding Box）包围盒,并自上而下地创建OBB树,然后采用“分割轴”（separating axis）方法快速检测两个OBB包围盒是否相交。使用该算法进行碰撞检测的“虚拟仓库设备布放系统”在实时性和逼真性方面都取得了很好的效果。