DTW距离的过滤搜索方法

动态时间弯曲(DTW)距离支持时间序列的多种形变,具有较高的匹配精度,是一种重要的相似性度量方法.然而,该方法计算复杂度较高,制约了其在相似性搜索中的应用.为了平衡匹配精度与计算效率之间的矛盾,提出一种过滤搜索方法.首先,构造一种计算代价较低的DTW下界距离,用其进行粗略过滤,得到候选集;然后,利用提前终止策略,优化计算候选集中序列的DTW距离,得到搜索结果;最后,对所提出方法进行实验验证,结果表明,该方法能够提高DTW距离的相似性搜索效率,且具有非漏报性.     

基于LSH的时间子序列查询算法

子序列的相似性查询是时间序列数据集中的一种重要操作,包括范围查询和k近邻查询.现有的大多算法是基于欧几里德距离或者DTW距离的,缺点在于查询效率低下.文中提出了一种新的基于LSH的距离度量方法,可以在保证查询结果质量的前提下,极大提高相似性查询的效率;在此基础上,给出一种DS-Index索引结构,利用距离下界进行剪枝,进而还提出了两种优化的OLSH-Range和OLSH-kNN算法.实验是在真实的股票序列集上进行的,数据结果表明算法能快速精确地找出相似性查询结果.     

面向噪声数据的时间序列相似性搜索研究

为了减少噪声数据对查询最优序列的影响,避免Euclidean距离对形态的敏感性,以及要求序列等长的缺点,提出了面向噪声数据的时间序列相似性搜索算法.运用SPC方法去除序列中的噪声数据;采用DTW距离作为度量函数,使用规范化方法使序列处于相同的分辨率下;采用LB_ Keogh下界函数对候选序列集合进行筛选.仿真实验结果表明,该算法在阈值较小时,对含有噪声数据序列的匹配能力较强.     

基于分段极值DTW距离的时间序列相似性度量

在时间序列相似性的研究中,通常采用的欧氏距离及其变形无法对在时间轴上发生伸缩或弯曲的序列进行相似性度量,本文提出了一种基于分段极值DTW距离的时间序列相似性度量方法可以解决这一问题。在动态时间弯曲(DTW)距离的基础上,本文定义了序列的分段极值DTW距离,并阐述了其完整的算法实现。与传统的DTW距离相比,分段极值DTW距离在保证度量准确性的同时大大提高了相似性计算的效率。文中最后运用MATLAB作对比实验,并给出实验结果数据,验证了该度量方法的有效性与准确性。     

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。     

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。     

时间序列的夹角距离及相似性搜索

提出一种面向相似性搜索的时间序列近似表示和度量方法.在自适应分段线性表示的基础上,使用相邻线段间的夹角构成的角度序列近似表示时间序列,并给出夹角距离度量方法的概念和基本性质的证明过程.序列的夹角距离克服了用点距离度量相似性时鲁棒性差以及物理概念不明确等缺陷,而且具有平移和旋转不变性的突出优点.对人工数据和实际股票数据进行相似搜索,实验结果证明该方法的有效性.     

基于分段特征及自适应加权的DTW相似性度量

利用动态时间弯曲（DTW）技术在原始多元时间序列进行相似性度量时时间复杂度较高,且DTW在追求最小弯曲距离的过程中可能会出现过渡拉伸和压缩的问题。提出一种基于分段特征及自适应加权的DTW多元时间序列相似性度量方法。对原始时间序列在各个变量维度上进行统一分段,选取分段后拟合线段的斜率、分段区间的最大值和最小值以及时间跨度作为每一段的特征,实现对原始序列的大幅降维,提高计算效率。在DTW计算最佳弯曲路径的过程中为每个点设置自适应代价权重,限制弯曲路径中点列的重复使用次数,改善时间序列因过度拉伸或压缩所导致的度量精度低的问题,以得到最优路径路线。实验结果表明,该方法能很好地度量多元时间序列之间的相似性,在多个数据集上都能取得较好的度量结果。     

基于斜率表示的时间序列相似性度量方法

时间序列相似性搜索是数据挖掘领域的一个热点研究方向,相似性距离度量方法是其中的一个重要问题.针对含有大量噪声并存在数据缺失的高维多元时间序列数据,本文提出一种基于斜率表示的时间序列相似性度量方法.该方法是在线性分段的基础上,对两个序列间的斜率差进行加权,因而物理概念更为明确.文中还证明斜率距离完全满足相似性度量的基本准则.实例证明了算法的有效性.     

高效的时间序列下界技术

针对时间序列数据,提出一种新的基于动态时间弯曲的下界技术,该技术首先基于分段聚集近似的线性表示对原始序列进行降维,同时生成查询序列的网格最小边界矩形近似表示,然后利用基于动态时间弯曲距离对两者下界距离度量。实验结果表明,该下界技术与以往相关技术相比,能够产生更大的下界距离,具有更强的紧凑度、裁剪搜索空间能力以及更短的运行时间,有利于时间序列数据挖掘。     

Scaling and time warping in time series querying

The last few years have seen an increasing understanding that dynamic time warping (DTW), a technique that allows local flexibility in aligning time series, is superior to the ubiquitous Euclidean distance for time series classification, clustering, and indexing. More recently, it has been shown that for some problems, uniform scaling (US), a technique that allows global scaling of time series, may just be as important for some problems. In this work, we note that for many real world problems, it is necessary to combine both DTW and US to achieve meaningful results. This is particularly true in domains where we must account for the natural variability of human actions, including biometrics, query by humming, motion-capture/animation, and handwriting recognition. We introduce the first technique which can handle both DTW and US simultaneously, our techniques involve search pruning by means of a lower bounding technique and multi-dimensional indexing to speed up the search. We demonstrate the utility and effectiveness of our method on a wide range of problems in industry, medicine, and entertainment.     

一种基于DTW聚类的水文时间序列相似性挖掘方法

水文时间序列相似性挖掘是水文时间序列挖掘的重要方面,对洪水预报、防洪调度等具有重要意义。针对水文数据的特点,提出了一种基于DTW聚类的水文时间序列相似性挖掘方法。该方法先对数据进行小波去噪、特征点分段以及语义划分,再基于DTW距离对划分后的子序列做层次聚类并符号化;然后根据符号序列间的编辑距离筛选候选集;最后通过序列间的DTW距离进行精确匹配,获取相似水文时间序列。以滁河六合站的日水位数据进行实验,结果表明,所提方法能够有效地缩小候选集,提高查找语义相似的水文时间序列的效率。     

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。     

Faster retrieval with a two-pass dynamic-time-warping lower bound

The dynamic time warping (DTW) is a popular similarity measure between time series. The DTW fails to satisfy the triangle inequality and its computation requires quadratic time. Hence, to find closest neighbors quickly, we use bounding techniques. We can avoid most DTW computations with an inexpensive lower bound (LB_Keogh). We compare LB_Keogh with a tighter lower bound (LB_Improved). We find that LB_Improved-based search is faster. As an example, our approach is 2-3 times faster over random-walk and shape time series.     

基于Hadoop的水文时间序列相似性研究与应用

传统DTW算法复杂度高,特别当处理海量数据时,耗时长.为了从算法和实现手段两方面同时入手,提高DTW运算效率,提出基于Hadoop平台,以FastDTW方法实现的水文时间序列相似性查找方法.首先利用小波变换对数据去噪,接着对水文时间序列进行语义化,然后在Hadoop的MapReduce过程中调用FastDTW方法实现DTW距离的云计算,得出与查询序列最相似的匹配序列.通过实验与串行查找进行对比,验证该方法用时短,匹配效果好,能够满足实际应用需求.