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动态时间规整 (DTW)计算时间序列相似度

原文在这里:https://medium.com/@n83072/dynamic-time-warping-dtw-cef508e6dd2d 當要計算時間序列資料的相似程度時,我們可以使用不同的距離計算方式...DTW就是其中一種距離方式計算,他的優勢在於: 可以比較長度不同的資料:在實際生活裡,通常我們想比較的資料長度都是不固定的 delay也不怕:比如可以計算出A序列的第一個資料點(ta1)對應到B序列的第五個資料點...(tb5),強大的應用包括語音辨識(比較同一個人的說“hello”的方式,第一種正常說,第二種像樹懶一樣說出“Heeeeeelllooooo”,DTW還是能偵測出你們是同一個人) python: 我們先創造出三個相同長度的資料...*2))print('ts1 vs. ts2:',euclid_dist(ts1,ts2)) print('ts1 vs. ts3:',euclid_dist(ts1,ts3)) 接下來,我們來用用dtw...以上只是dtw的簡單小介紹,如果對背後的數學邏輯有興趣也歡迎一起討論 作者:Nancy Sun

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算法基础(6)| 语音识别DTW算法小讲

DTW(动态时间弯折)算法 在语音识别中比较简单的是基于DTW算法。DTW(动态时间弯折)算法原理:基于动态规划(DP)的思想,解决发音长短不一的模板匹配问题。...相比HMM模型算法,DTW算法的训练几乎不需要额外的计算。所以在孤立词语音识别中,DTW算法仍得到广泛的应用。 ? 在训练和识别阶段,首先采用端点检测算法确定语音的起点和终点。...在DTW算法中通常采用欧氏距离表示。对于N和M不相同的情况,需要考虑T(n)和R(m)对齐。一般采用动态规划(DP)的方法将实现T到R的映射。 ?...Matlab代码 function dist = dtw( t,r ) n=size(t,1); m=size(r,1); %%帧匹配距离距阵 d=zeros(n,m); for i=1:n...test(i).mfcc=m; end disp('正在进行模板匹配...') dist=zeros(10,10); for i=1:10 for j=1:10 dist(i,j)=dtw

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路径匹配之动态时间规整DTW算法简析

简述 DTW算法又叫动态时间规整(  Dynamic Time Warping),是一个比较简单的dp算法。...这就是DTW要解决的问题。 算法 令dtw[i][j]表示A序列的前i个元素与B序列的前j个元素匹配后得到的最小距离(下标从1开始),dis[i][j]表示A_i与B_j的距离。...那么我们很容易得到下面的递推关系式(考虑边界条件): i=j=0: dtw[i][j]=0 i=0\ or\ j=0: dtw[i][j]=\infty for\ 1\leq i\leq n,1\leq...j \leq m: dtw[i][j]=dis[i][j]+min\left\{\begin{aligned}&dtw[i-1][j]\\&dtw[i-1][j-1]\\&dtw[i][j-1]\end...最后dtw[n][m]就是我们所求的距离,复杂度O(n*m)。 总结 DTW算法在应对不等长路径问题的相似度匹配的时候效果还是挺好的,但是由于他需要计算到每一个点,因此他对噪声比较敏感。

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【视频】时间序列分类方法:动态时间规整算法DTW和R语言实现

图 — DTW 的语音识别应用 DTW 允许您通过确定时间序列之间的最佳对齐方式并最大程度地减少时间失真和偏移的影响来衡量时间序列之间的相似性。 不同相的相似形状,及时匹配弹性翘曲。...传统 DTW 的替代方法可加快速度 快速 DTW 提出了一种多级方法来加快FastDTW算法中的算法速度。 它需要不同的步骤: 粗化: 将时间序列缩小为较粗的时间序列。...DTW通过局部拉伸和压缩,找出两个数字序列数据的最佳匹配,同时也可以计算这些序列之间的距离。 DTW是干什么的?...最受欢迎的见解 1.在python中使用lstm和pytorch进行时间序列预测 2.python中利用长短期记忆模型lstm进行时间序列预测分析 3.使用r语言进行时间序列(arima,指数平滑)分析...语言copulas和金融时间序列案例 6.使用r语言随机波动模型sv处理时间序列中的随机波动 7.r语言时间序列tar阈值自回归模型 8.r语言k-shape时间序列聚类方法对股票价格时间序列聚类 9.python3

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度量时间序列相似度的方法:从欧氏距离到DTW及其变种

本文从欧氏距离出发,进一步延伸至动态时间规整 Dynamic Time Warping(DTW)、一些 DTW 存在的缺点和相关的解决办法以及 DTW 的两个变种 Derivative Dynamic...故本文基于此从欧氏距离出发,进一步延伸至 Dynamic Time Warping(DTW)、一些 DTW 的缺点和相关的解决办法以及 DTW 的两个变种 Derivative Dynamic Time...4 DTW面临的问题及其解决方案 尽管 DTW 已经被成功应用到很多领域中,DTW 依然存在缺点:有时 DTW 会在对齐时产生不自然的扭曲/翘曲。如下图 4 所示: ▲ 图4....DTW 的结果。...5 Derivative Dynamic Time Warping (DDTW) 实际上,DTW 之所以造成“Singularities”,本质上是由于 DTW 算法本身所考虑的特征决定的:DTW

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京东研究院实战分享:时间序列用户生命周期的聚类方法

京东选用了DTW作为时间序列的计算的方法,但在实际运行过程中,发现DTW的运算速度确实比较慢,目前正在实验提升它效率的方法。 时间序列和时间序列分析分别是什么?...经过一番调研后,目前,动态时间弯曲(DTW) 相似距离的稳定性已在国内外得到验证,于是我们打算采用DTW来尝试聚类分类。 欧式距离 我们定义两个时间序列长度为N的序列T和D的欧式距离如下: ?...图1 三条序列曲线 首先,用Python来简单的画三条曲线,如图1所示。从图中可以明显的看出,ss1和ss2曲线是很相似(这里就是sin函数的不同区间变换),ss3和他们两个都有明显的不同。...最后得到结果: ss1 --> ss2 的DTW距离:17.9297184686 ss1 --> ss2 的DTW距离:21.5494948244 这个例子比较简单,仅供参考。...而后我们团队经过更多其它真实的实验后,最后还是选用了DTW作为时间序列的计算的方法,但在实际运行过程中,发现DTW的运算速度确实比较慢,目前正在实验提升它效率的方法。

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【视频】时间序列分类方法:动态时间规整算法DTW和R语言实现

图 — DTW 的语音识别应用 DTW 允许您通过确定时间序列之间的最佳对齐方式并最大程度地减少时间失真和偏移的影响来衡量时间序列之间的相似性。 不同相的相似形状,及时匹配弹性翘曲。...最佳翘曲路径 找到最佳翘曲路径后,将计算出相关的最优成本,并将其用作 DTW 距离。...这意味着您可以计算时间序列到训练数据集中所有其他时间序列的 DTW 距离。...传统 DTW 的替代方法可加快速度 快速 DTW 提出了一种多级方法来加快FastDTW算法中的算法速度。 它需要不同的步骤: 粗化: 将时间序列缩小为较粗的时间序列。...图 — 快速 DTW FastDTW允许快速分辨率,复杂度为O(Nr), 具有良好的次优解决方案。 R语言实现 在这篇文章中,我们将学习如何找到两个数字序列数据的排列。

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R语言DTW(Dynamic Time Warping) 动态时间规整算法分析序列数据和可视化

p=22945 动态时间规整(DTW,Dynamic time warping,动态时间归整/规整/弯曲)是一种衡量两个序列之间最佳排列的算法。...DTW通过局部拉伸和压缩,找出两个数字序列数据的最佳匹配,同时也可以计算这些序列之间的距离。 DTW是干什么的?...比如DTW最常用的地方,语音识别中,同一个字母,由不同人发音,长短肯定不一样,把声音记录下来以后,它的信号肯定是很相似的,只是在时间上不太对整齐而已。...DTW怎么计算? 因此,动态时间规整要解决的问题就是:找到一条最优的规整路径 W = {\varpi \_1},{\varpi \_2}......他们的总和就是就是所需要的DTW距离 【注】如果不回溯路径,直接在第3步的时候将左上角三个节点到下一个节点最短的点作为最优路径节点,就是贪婪算法了。

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漫谈度量学习(Distance Metric Learning)

如果输入数据长度不相等,或是两个向量在时间轴上有偏移,那么欧氏距离的效果一般就会较差,这种情况下 Dynamic Time Warping(DTW)距离是一个很好的替代品,关于 DTW 距离之前写过一篇文章...,供大家参考: 度量时间序列相似度的方法:从欧氏距离到DTW及其变种 2....(包括 training set 和 test set)进行拉齐处理(这里有一个 trick:利用各种 MATLAB 或 python 内嵌的包确实可以根据 DTW 拉齐两个不等长的样本,但拉齐后的长度跟两个样本的原长度都不相等...结果:在此我比较了三种方法:1、直接利用 DTW 距离结合 1NN 进行分类;2、先利用 DTW 拉齐、LMNN 学习 distance metric、1NN 分类;3、先利用 DTW 基于多个参考样本拉齐...▲ 三种方法的分类结果对比 在 accuracy 方面三种方法都很高,但这是由之前提到的不平衡数据所造成的,而且可以由 precision, recall, F1-score 三项很明显的看出来:DTW

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【视频】时间序列分类方法:动态时间规整算法DTW和R语言实现|附代码数据

图 — DTW 的语音识别应用 DTW 允许您通过确定时间序列之间的最佳对齐方式并最大程度地减少时间失真和偏移的影响来衡量时间序列之间的相似性。 不同相的相似形状,及时匹配弹性翘曲。...最佳翘曲路径 找到最佳翘曲路径后,将计算出相关的最优成本,并将其用作 DTW 距离。...这意味着您可以计算时间序列到训练数据集中所有其他时间序列的 DTW 距离。...传统 DTW 的替代方法可加快速度 快速 DTW 提出了一种多级方法来加快FastDTW算法中的算法速度。 它需要不同的步骤: 粗化: 将时间序列缩小为较粗的时间序列。...图 — 快速 DTW FastDTW允许快速分辨率,复杂度为O(Nr), 具有良好的次优解决方案。 R语言实现 在这篇文章中,我们将学习如何找到两个数字序列数据的排列。

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让时间序列预测结果更真实的损失函数

针对MSE等损失函数的问题,业内提出一种针对时间序列预测问题的DTW损失函数。DTW损失函数的核心思路是,利用动态规划方法,对两个序列的点之间进行匹配,找到让两个序列相似度最高的匹配方式。...DTW充分考虑了两个序列各个点之间的关系,通过扭曲重整序列进行对齐,计算最短距离,实现形状上的匹配。后续也有很多工作针对DTW在时间序列预测中的应用进行优化。...DTW也有其缺点,对齐过程容易受到噪声影响,且对齐过程一定程度上丢失了序列的时间位置信息,一般会影响MSE等评价指标。 2 设计思路 如何描述两个序列形状之间的关系呢?...计算真实序列的自相关系数,以及预测结果和真实序列的相关系数,比较二者的差异: 最终的TILDE-Q损失函数是上面3种衡量不变性损失函数的加权求和: 4 实验结果 下图给出了一个直观的预测结果图,对比了MSE、DTW...使用本文提出的损失函数,可以实现MSE这种点误差损失,以及描述形状的DTW等损失同时最小,在不影响传统MSE误差的情况下让模型预测出形状更接近真实序列的结果。 END

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