本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)挖掘
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是涉及一種時(shí)間序列分類方法及裝置。
背景技術(shù)：
：時(shí)間序列，是指某種現(xiàn)象或者統(tǒng)計(jì)指標(biāo)在不同時(shí)間點(diǎn)上的各個(gè)數(shù)值按照時(shí)間順序排列而成的有序序列。時(shí)間序列的分類問題一直是時(shí)間序列數(shù)據(jù)挖掘
技術(shù)領(lǐng)域：
研究人員關(guān)注的重點(diǎn)。目前，常根據(jù)基于歐氏距離的高斯核函數(shù)對(duì)時(shí)間序列進(jìn)行分類。由于歐氏距離對(duì)時(shí)間序列沒有較好的適應(yīng)性，所以基于歐氏距離的高斯核函數(shù)難以為時(shí)間序列的分類提供較好的字典，使得對(duì)時(shí)間序列分類的精準(zhǔn)度較低。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種時(shí)間序列分類方法及裝置，以快速有效地確定測(cè)試時(shí)間序列的類別，提高對(duì)測(cè)試時(shí)間序列分類的精準(zhǔn)度。一種時(shí)間序列分類方法，包括：針對(duì)待分類的測(cè)試時(shí)間序列，確定所述測(cè)試時(shí)間序列與預(yù)先獲得的訓(xùn)練時(shí)間序列集中每個(gè)訓(xùn)練時(shí)間序列的第一動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離，所述訓(xùn)練時(shí)間序列集中包含若干個(gè)已知類別的訓(xùn)練時(shí)間序列；針對(duì)確定的每個(gè)第一動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離，確定基于該第一動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離的第一高斯核函數(shù)，獲得所述測(cè)試時(shí)間序列的高斯核變換矩陣；根據(jù)所述高斯核變換矩陣和預(yù)先生成的所述訓(xùn)練時(shí)間序列集的字典矩陣，獲得所述測(cè)試時(shí)間序列的稀疏表示系數(shù)矩陣，所述字典矩陣包含多個(gè)原子；針對(duì)每種類別，根據(jù)所述字典矩陣中與該類別位置對(duì)應(yīng)的原子和所述稀疏表示系數(shù)矩陣，確定所述測(cè)試時(shí)間序列與該類別的殘差；將最小殘差對(duì)應(yīng)的類別確定為所述測(cè)試時(shí)間序列的類別。在本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式中，所述針對(duì)待分類的測(cè)試時(shí)間序列，確定所述測(cè)試時(shí)間序列與預(yù)先獲得的訓(xùn)練時(shí)間序列集中每個(gè)訓(xùn)練時(shí)間序列的第一動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離，包括：針對(duì)待分類的測(cè)試時(shí)間序列，根據(jù)公式ddtw((xi)1m,(y)1m)=|xim-ym|+min(ddtw((xi)1m-1,(y)1m),ddtw((xi)1m-1,(y)1m-1),ddtw((xi)1m,(y)1m-1)),]]>確定所述測(cè)試時(shí)間序列與預(yù)先獲得的訓(xùn)練時(shí)間序列集中每個(gè)訓(xùn)練時(shí)間序列的第一動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離其中，xi∈Rm為所述訓(xùn)練時(shí)間序列集中的第i個(gè)訓(xùn)練時(shí)間序列，y∈Rm為所述測(cè)試時(shí)間序列，為訓(xùn)練時(shí)間序列xi的子序列，為測(cè)試時(shí)間序列y的子序列，|xim-ym|表示訓(xùn)練時(shí)間序列xi的第m個(gè)元素和測(cè)試時(shí)間序列y的第m個(gè)元素的歐氏距離。在本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式中，所述針對(duì)確定的每個(gè)第一動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離，確定基于該第一動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離的第一高斯核函數(shù)，包括：針對(duì)確定的每個(gè)第一動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離，根據(jù)公式Kdtw(xi,y)=exp(-ddtw(xi,y)2σ2),]]>確定基于該第一動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離的第一高斯核函數(shù)Kdtw(xi,y)；其中，σ2為函數(shù)寬度參數(shù)。在本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式中，通過以下步驟預(yù)先生成所述訓(xùn)練時(shí)間序列集的字典矩陣：針對(duì)所述訓(xùn)練時(shí)間序列集中的每個(gè)訓(xùn)練時(shí)間序列，確定該訓(xùn)練時(shí)間序列與所述訓(xùn)練時(shí)間序列集中每一個(gè)訓(xùn)練時(shí)間序列的第二動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離；針對(duì)確定的每個(gè)第二動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離，確定基于該第二動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離的第二高斯核函數(shù)；根據(jù)獲得的第二高斯核函數(shù)，生成所述訓(xùn)練時(shí)間序列集的字典矩陣。在本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式中，所述針對(duì)所述訓(xùn)練時(shí)間序列集中的每個(gè)訓(xùn)練時(shí)間序列，確定該訓(xùn)練時(shí)間序列與所述訓(xùn)練時(shí)間序列集中每一個(gè)訓(xùn)練時(shí)間序列的第二動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離，包括：針對(duì)所述訓(xùn)練時(shí)間序列集中的每個(gè)訓(xùn)練時(shí)間序列，根據(jù)公式ddtw((xi)1m,(xj)1m)=|xim-xjm|+min(ddtw((xi)1m-1,(xj)1m),ddtw((xi)1m-1,(xj)1m-1),ddtw((xi)1m,(xj)1m-1)),]]>確定該訓(xùn)練時(shí)間序列與所述訓(xùn)練時(shí)間序列集中每一個(gè)訓(xùn)練時(shí)間序列的第二動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離其中，xj∈Rm為所述訓(xùn)練時(shí)間序列集中的第j個(gè)訓(xùn)練時(shí)間序列，|xim-xjm|表示訓(xùn)練時(shí)間序列xi的第m個(gè)元素和訓(xùn)練時(shí)間序列xj的第m個(gè)元素的歐氏距離。在本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式中，所述針對(duì)確定的每個(gè)第二動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離，確定基于該第二動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離的第二高斯核函數(shù)，包括：針對(duì)確定的每個(gè)第二動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離，根據(jù)公式Kdtw(xi,xj)=exp(-ddtw(xi,xj)2σ2),]]>確定基于該第二動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離的第二高斯核函數(shù)。在本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式中，所述訓(xùn)練時(shí)間序列集的字典矩陣為：其中，Dj為所述訓(xùn)練時(shí)間序列集的第j個(gè)原子，Dj＝[Kdtw(x1,xj)Kdtw(x2,xj)…Kdtw(xi,xj)…Kdtw(xn,xj)]T。在本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式中，所述針對(duì)每種類別，根據(jù)所述字典矩陣中與該類別位置對(duì)應(yīng)的原子和所述稀疏表示系數(shù)矩陣，確定所述測(cè)試時(shí)間序列與該類別的殘差，包括：針對(duì)每種類別，從所述字典矩陣中提取與該類別位置對(duì)應(yīng)的原子矩陣Dv，從所述稀疏表示系數(shù)矩陣中提取與該類別位置對(duì)應(yīng)的系數(shù)矩陣alphav；根據(jù)所述原子矩陣Dv和所述系數(shù)矩陣確定所述測(cè)試時(shí)間序列與該類別的殘差為：Y-Dv*alphav；其中，測(cè)試時(shí)間序列y的高斯核變換矩陣Y為：Y＝[Kdtw(x1,y)Kdtw(x2,y)…Kdtw(xi,y)…Kdtw(xn,y)]T。一種時(shí)間序列分類裝置，包括：第一動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離確定模塊，用于針對(duì)待分類的測(cè)試時(shí)間序列，確定所述測(cè)試時(shí)間序列與預(yù)先獲得的訓(xùn)練時(shí)間序列集中每個(gè)訓(xùn)練時(shí)間序列的第一動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離，所述訓(xùn)練時(shí)間序列集中包含若干個(gè)已知類別的訓(xùn)練時(shí)間序列；高斯核變換矩陣獲得模塊，用于針對(duì)確定的每個(gè)第一動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離，確定基于該第一動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離的第一高斯核函數(shù)，獲得所述測(cè)試時(shí)間序列的高斯核變換矩陣；稀疏表示系數(shù)矩陣獲得模塊，用于根據(jù)所述高斯核變換矩陣和預(yù)先生成的所述訓(xùn)練時(shí)間序列集的字典矩陣，獲得所述測(cè)試時(shí)間序列的稀疏表示系數(shù)矩陣，所述字典矩陣包含多個(gè)原子；殘差確定模塊，用于針對(duì)每種類別，根據(jù)所述字典矩陣中與該類別位置對(duì)應(yīng)的原子和所述稀疏表示系數(shù)矩陣，確定所述測(cè)試時(shí)間序列與該類別的殘差；類別確定模塊，用于將最小殘差對(duì)應(yīng)的類別確定為所述測(cè)試時(shí)間序列的類別。在本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式中，所述裝置還包括：字典矩陣生成模塊，用于通過以下步驟預(yù)先生成所述訓(xùn)練時(shí)間序列集的字典矩陣：針對(duì)所述訓(xùn)練時(shí)間序列集中的每個(gè)訓(xùn)練時(shí)間序列，確定該訓(xùn)練時(shí)間序列與所述訓(xùn)練時(shí)間序列集中每一個(gè)訓(xùn)練時(shí)間序列的第二動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離；針對(duì)確定的每個(gè)第二動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離，確定基于該第二動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離的第二高斯核函數(shù)；根據(jù)獲得的第二高斯核函數(shù)，生成所述訓(xùn)練時(shí)間序列集的字典矩陣。應(yīng)用本發(fā)明實(shí)施例所提供的技術(shù)方案，將動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離引入到高斯核函數(shù)中，可以克服歐氏距離對(duì)時(shí)間序列的不適應(yīng)性，提高時(shí)間序列的分類精確度。附圖說明為了更清楚的說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明實(shí)施例中訓(xùn)練時(shí)間序列集的字典生成方法的一種實(shí)施流程圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例中時(shí)間序列分類方法的一種實(shí)施流程圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例中時(shí)間序列分類裝置的一種結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式為了使本
技術(shù)領(lǐng)域：
的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。在本發(fā)明具體實(shí)施之前，需要預(yù)先獲得訓(xùn)練時(shí)間序列集并生成該訓(xùn)練時(shí)間序列集的字典矩陣。具體的，可以通過收集、整理、構(gòu)建等方式，預(yù)先獲得訓(xùn)練時(shí)間序列集，該訓(xùn)練時(shí)間序列集中包含若干個(gè)已知類別的訓(xùn)練時(shí)間序列。假設(shè)預(yù)先獲得的訓(xùn)練時(shí)間序列集Xtrn＝{(x1,v1),…,(xi,vi),…,(xn,vn)}。其中，xi表示該訓(xùn)練時(shí)間序列集中第i個(gè)訓(xùn)練時(shí)間序列，xi∈Rm，為m維向量；vi為xi的類別標(biāo)簽，兩個(gè)不同的訓(xùn)練時(shí)間序列可以歸屬于相同或不同的類別。在本發(fā)明實(shí)施例中，該訓(xùn)練時(shí)間序列集包含的訓(xùn)練時(shí)間序列共歸屬于C種類別，即vi∈{1,2,…,C}。參見圖1所示，在本發(fā)明實(shí)施例中，可以通過以下步驟預(yù)先生成該訓(xùn)練時(shí)間序列集的字典矩陣：S110：針對(duì)訓(xùn)練時(shí)間序列集中的每個(gè)訓(xùn)練時(shí)間序列，確定該訓(xùn)練時(shí)間序列與訓(xùn)練時(shí)間序列集中每一個(gè)訓(xùn)練時(shí)間序列的第二動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離。大量的研究數(shù)據(jù)表明，歐氏距離對(duì)時(shí)間序列沒有較好的適應(yīng)性，難以適應(yīng)時(shí)間序列的偏移性，所以，基于歐氏距離的高斯核函數(shù)難以對(duì)時(shí)間序列的分類提供較好的字典，從而使得對(duì)時(shí)間序列的分類的精準(zhǔn)度不高。在本發(fā)明實(shí)施例中，將動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整(DynamicTimeWarping，DTW)距離引入到高斯核函數(shù)中，即使用動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離代替歐氏距離。具體的，對(duì)于時(shí)間序列樣例a＝[a1,a2,…,am]和b＝[b1,b2,…,bn]，可以定義二者的動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離，如公式(1)所示：其中，為時(shí)間序列樣例a的子序列，為時(shí)間序列樣例b的子序列，|am-bn|表示時(shí)間序列樣例a的第m個(gè)元素am和時(shí)間序列樣例b的第n個(gè)元素bn間的歐氏距離。通過公式(1)，可以確定任意兩個(gè)時(shí)間序列的動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離。根據(jù)公式(1)，可以獲得公式(2)，即：針對(duì)訓(xùn)練時(shí)間序列集中的每個(gè)訓(xùn)練時(shí)間序列，根據(jù)公式(2)可以確定該訓(xùn)練時(shí)間序列與訓(xùn)練時(shí)間序列集中每一個(gè)訓(xùn)練時(shí)間序列的第二動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離即ddtw(x1,x1)，ddtw(x1,x2)，…，ddtw(xi,xj)，…。在公式(2)中，xj∈Rm為訓(xùn)練時(shí)間序列集中的第j個(gè)訓(xùn)練時(shí)間序列，|xim-xjm|表示訓(xùn)練時(shí)間序列xi的第m個(gè)元素和訓(xùn)練時(shí)間序列xj的第m個(gè)元素的歐氏距離。S120：針對(duì)確定的每個(gè)第二動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離，確定基于該第二動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離的第二高斯核函數(shù)。仍以上述的時(shí)間序列樣例a＝[a1,a2,…,am]和b＝[b1,b2,…,bn]為例說明，基于動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離，獲得的高斯核函數(shù)如公式(3)所示：其中，ddtw(a,b)為根據(jù)公式(1)確定的時(shí)間序列樣例a和時(shí)間序列樣例b的動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離，σ2為函數(shù)寬度參數(shù)。同理，針對(duì)確定的每個(gè)第二動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離，可以確定基于該第二動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離的第二高斯核函數(shù)。根據(jù)公式(3)，可以獲得公式(4)，即：針對(duì)確定的每個(gè)第二動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離，根據(jù)公式(4)可以確定基于該第二動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離的第二高斯核函數(shù)，即Kdtw(x1,x1)，Kdtw(x1,x2)，…，Kdtw(xi,xj)，…。S130：根據(jù)獲得的第二高斯核函數(shù)，生成訓(xùn)練時(shí)間序列集的字典矩陣。在本發(fā)明實(shí)施例中，對(duì)于訓(xùn)練時(shí)間序列集Xtrn，根據(jù)獲得的第二高斯核函數(shù)，可以生成該訓(xùn)練時(shí)間序列集的字典矩陣D，該字典矩陣D如公式(5)所示：其中，Dj為該訓(xùn)練時(shí)間序列集的第j個(gè)原子，Dj＝[Kdtw(x1,xj)Kdtw(x2,xj)…Kdtw(xi,xj)…Kdtw(xn,xj)]T。該字典矩陣包含多個(gè)原子。至此，獲得了訓(xùn)練時(shí)間序列集，并生成了該訓(xùn)練時(shí)間序列集的字典矩陣。在此基礎(chǔ)上，可以執(zhí)行本發(fā)明實(shí)施例的具體方案，對(duì)測(cè)試時(shí)間序列進(jìn)行分類處理。參見圖2所示，為本發(fā)明實(shí)施例所提供的時(shí)間序列分類方法的實(shí)施流程圖，該方法可以包括以下步驟：S210：針對(duì)待分類的測(cè)試時(shí)間序列，確定測(cè)試時(shí)間序列與預(yù)先獲得的訓(xùn)練時(shí)間序列集中每個(gè)訓(xùn)練時(shí)間序列的第一動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離。如前所述，該訓(xùn)練時(shí)間序列集中包含若干個(gè)已知類別的訓(xùn)練時(shí)間序列。測(cè)試時(shí)間序列即為待分類的時(shí)間序列，在本發(fā)明實(shí)施例中，測(cè)試時(shí)間序列可以表示為y∈Rm。根據(jù)公式(1)，可以獲得公式(6)，即：針對(duì)測(cè)試時(shí)間序列，根據(jù)公式(6)，可以確定該測(cè)試時(shí)間序列與訓(xùn)練時(shí)間序列集中每個(gè)訓(xùn)練時(shí)間序列的第一動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離即ddtw(x1，y)，ddtw(x1,y)，…，ddtw(xi,y)，…。在公式(6)中，xi∈Rm為訓(xùn)練時(shí)間序列集中的第i個(gè)訓(xùn)練時(shí)間序列，y∈Rm為測(cè)試時(shí)間序列，為訓(xùn)練時(shí)間序列xi的子序列，為測(cè)試時(shí)間序列y的子序列，|xim-ym|表示訓(xùn)練時(shí)間序列xi的第m個(gè)元素和測(cè)試時(shí)間序列y的第m個(gè)元素的歐氏距離。S220：針對(duì)確定的每個(gè)第一動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離，確定基于該第一動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離的第一高斯核函數(shù)，獲得測(cè)試時(shí)間序列的高斯核變換矩陣。根據(jù)公式(3)，可以獲得公式(7)，即：針對(duì)確定的每個(gè)第一動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離，根據(jù)公式(7)可以確定基于該第一動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離的第一高斯核函數(shù)，即Kdtw(x1,y)，Kdtw(x2,y)，…，Kdtw(xi,y)，…Kdtw(xn,y)。其中，σ2為函數(shù)寬度參數(shù)。根據(jù)確定的第一高斯核函數(shù)，可以進(jìn)一步確定測(cè)試時(shí)間序列的高斯核變換矩陣Y。測(cè)試時(shí)間序列的高斯核變換矩陣Y可以表示為：Y＝[Kdtw(x1,y)Kdtw(x2,y)…Kdtw(xi,y)…Kdtw(xn,y)]T。S230：根據(jù)高斯核變換矩陣和預(yù)先生成的訓(xùn)練時(shí)間序列集的字典矩陣，獲得測(cè)試時(shí)間序列的稀疏表示系數(shù)矩陣。如前所述，訓(xùn)練時(shí)間序列集的字典矩陣為，根據(jù)基于第二動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離的第二高斯核函數(shù)預(yù)先生成的，具體可以通過步驟S110至步驟S130生成。該字典矩陣中包含多個(gè)原子。根據(jù)測(cè)試時(shí)間序列的高斯核變換矩陣Y和預(yù)先生成的訓(xùn)練時(shí)間序列集的字典矩陣D，可以獲得測(cè)試時(shí)間序列的稀疏表示系數(shù)矩陣。具體的，可以通過OMP(OrthogonalMatchingPursuit，正交匹配追蹤)算法獲得測(cè)試時(shí)間序列的稀疏表示系數(shù)矩陣，此為現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明實(shí)施例對(duì)此不再贅述。S240：針對(duì)每種類別，根據(jù)字典矩陣中與該類別位置對(duì)應(yīng)的原子和稀疏表示系數(shù)矩陣，確定測(cè)試時(shí)間序列與該類別的殘差。訓(xùn)練時(shí)間序列集包含若干個(gè)已知類別的訓(xùn)練時(shí)間序列。在本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式中，可以針對(duì)每種類別，從字典矩陣中提取與該類別位置對(duì)應(yīng)的原子矩陣Dv，并從稀疏表示系數(shù)矩陣中提取與該類別位置對(duì)應(yīng)的系數(shù)矩陣根據(jù)原子矩陣Dv和系數(shù)矩陣確定測(cè)試時(shí)間序列與該類別的殘差為：Y-Dv*alphav。為方便理解，舉例說明。假設(shè)訓(xùn)練時(shí)間序列集中訓(xùn)練時(shí)間序列x1、x2、x5和x8歸屬于第一類別，則從字典矩陣D中提取與該第一類別位置對(duì)應(yīng)的原子矩陣Dv＝1為：Dv＝1＝[D1D2D5D8]。從稀疏表示系數(shù)矩陣中提取第1、2、5、8行對(duì)應(yīng)的元素，構(gòu)成系數(shù)矩陣根據(jù)原子矩陣Dv＝1和系數(shù)矩陣可以確定測(cè)試時(shí)間序列與該第一類別的殘差。同理，可以確定測(cè)試時(shí)間序列與第二類別、第三類別等的殘差。S250：將最小殘差對(duì)應(yīng)的類別確定為測(cè)試時(shí)間序列的類別。針對(duì)每種類別，測(cè)試時(shí)間序列與該類別的殘差越小，表明測(cè)試時(shí)間序列的類別越與該類別相似。所以，在本發(fā)明實(shí)施例中，可以將最小殘差對(duì)應(yīng)的類別確定為測(cè)試時(shí)間序列的類別。在本發(fā)明實(shí)施例中，可以根據(jù)公式(8)確定最小殘差。其中，Dv＝D(:,inv)，alphav＝alpha(inv)，inv表示測(cè)試時(shí)間序列中第v類數(shù)據(jù)的位置。使用ControlChartdatabase時(shí)間序列數(shù)據(jù)庫(kù)中的Trace數(shù)據(jù)集進(jìn)行測(cè)試。ControlChartdatabase時(shí)間序列數(shù)據(jù)庫(kù)是目前研究時(shí)間序列分類、聚類等使用較為廣泛的數(shù)據(jù)庫(kù)之一。Trace數(shù)據(jù)集共有4類共200個(gè)時(shí)間序列，分為100個(gè)訓(xùn)練時(shí)間序列和100個(gè)測(cè)試時(shí)間序列，每個(gè)時(shí)間序列的長(zhǎng)度為275。在本例中，訓(xùn)練時(shí)間序列集Xtrn＝{(x1,v1),…,(xi,vi),…,(x100,v100)}，xi∈R275，vi∈{1,2,…,C}，C＝4。首先應(yīng)用本發(fā)明實(shí)施例所提供的技術(shù)方案對(duì)測(cè)試時(shí)間序列進(jìn)行分類處理。針對(duì)該訓(xùn)練時(shí)間序列集中的每個(gè)訓(xùn)練時(shí)間序列，可以確定該訓(xùn)練時(shí)間序列與訓(xùn)練時(shí)間序列集中的每一個(gè)訓(xùn)練時(shí)間序列的第二動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離，并獲得基于該第二動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離的第二高斯核函數(shù)，根據(jù)獲得的第二高斯核函數(shù)，可以生成該訓(xùn)練時(shí)間序列集的字典矩陣D：D=Kdtw(x1,x1)Kdtw(x1,x2)...Kdtw(x1,xj)...Kdtw(x1,x100)Kdtw(x2,x1)Kdtw(x2,x2)...Kdtw(x2,xj)...Kdtw(x2,x100)..................Kdtw(x100,x1)Kdtw(x100,x2)...Kdtw(x100,xj)...Kdtw(x100,x100)]]>對(duì)于100個(gè)測(cè)試時(shí)間序列中的任意一個(gè)測(cè)試時(shí)間序列y∈R275，可以確定該測(cè)試時(shí)間序列與訓(xùn)練時(shí)間序列集中每個(gè)訓(xùn)練時(shí)間序列的基于第一動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離的第一高斯核函數(shù)，并根據(jù)確定的第一高斯核函數(shù)，確定該測(cè)試時(shí)間序列的高斯核變換矩陣：Y＝[Kdtw(x1,y)Kdtw(x2,y)…Kdtw(xi,y)…Kdtw(x100,y)]T。根據(jù)該測(cè)試時(shí)間序列的高斯核變換矩陣Y和訓(xùn)練時(shí)間序列集的字典矩陣D，可以獲得該測(cè)試時(shí)間序列的稀疏表示系數(shù)矩陣，并根據(jù)公式(8)可以得到該測(cè)試時(shí)間序列與各個(gè)類別的最小殘差，將該最小殘差對(duì)應(yīng)的類別確定為該測(cè)試時(shí)間序列的類別。其次，應(yīng)用基于歐氏距離的高斯核函數(shù)對(duì)這100個(gè)測(cè)試時(shí)間序列進(jìn)行分類處理，將錯(cuò)誤率作為性能衡量指標(biāo)，可以得到表1所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。表1從表1可以看出，本發(fā)明方法的分類錯(cuò)誤率較低，可以對(duì)測(cè)試時(shí)間序列進(jìn)行較為準(zhǔn)確的分類。應(yīng)用本發(fā)明實(shí)施例所提供的方法，將動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離引入到高斯核函數(shù)中，可以克服歐氏距離對(duì)時(shí)間序列的不適應(yīng)性，提高時(shí)間序列的分類精確度。相應(yīng)于上面的方法實(shí)施例，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種時(shí)間序列分類裝置。下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的時(shí)間序列分類裝置進(jìn)行介紹，下文描述的時(shí)間序列分類裝置與上文描述的時(shí)間序列分類方法可相互對(duì)應(yīng)參照。參見圖3所示，為本發(fā)明實(shí)施例提供的時(shí)間序列分類裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，該裝置可以包括以下模塊：第一動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離確定模塊310，用于針對(duì)待分類的測(cè)試時(shí)間序列，確定測(cè)試時(shí)間序列與預(yù)先獲得的訓(xùn)練時(shí)間序列集中每個(gè)訓(xùn)練時(shí)間序列的第一動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離，訓(xùn)練時(shí)間序列集中包含若干個(gè)已知類別的訓(xùn)練時(shí)間序列；高斯核變換矩陣獲得模塊320，用于針對(duì)確定的每個(gè)第一動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離，確定基于該第一動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離的第一高斯核函數(shù)，獲得測(cè)試時(shí)間序列的高斯核變換矩陣；稀疏表示系數(shù)矩陣獲得模塊330，用于根據(jù)高斯核變換矩陣和預(yù)先生成的訓(xùn)練時(shí)間序列集的字典矩陣，獲得測(cè)試時(shí)間序列的稀疏表示系數(shù)矩陣，字典矩陣包含多個(gè)原子；殘差確定模塊340，用于針對(duì)每種類別，根據(jù)字典矩陣中與該類別位置對(duì)應(yīng)的原子和稀疏表示系數(shù)矩陣，確定測(cè)試時(shí)間序列與該類別的殘差；類別確定模塊350，用于將最小殘差對(duì)應(yīng)的類別確定為測(cè)試時(shí)間序列的類別。應(yīng)用本發(fā)明實(shí)施例所提供的裝置，將動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離引入到高斯核函數(shù)中，可以克服歐氏距離對(duì)時(shí)間序列的不適應(yīng)性，提高時(shí)間序列的分類精確度。在本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式中，第一動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離確定模塊310，可以具體用于：針對(duì)待分類的測(cè)試時(shí)間序列，根據(jù)公式ddtw((xi)1m,(y)1m)=|xim-ym|+min(ddtw((xi)1m-1,(y)1m),ddtw((xi)1m-1,(y)1m-1),ddtw((xi)1m,(y)1m-1)),]]>確定測(cè)試時(shí)間序列與預(yù)先獲得的訓(xùn)練時(shí)間序列集中每個(gè)訓(xùn)練時(shí)間序列的第一動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離其中，xi∈Rm為訓(xùn)練時(shí)間序列集中的第i個(gè)訓(xùn)練時(shí)間序列，y∈Rm為測(cè)試時(shí)間序列，為訓(xùn)練時(shí)間序列xi的子序列，為測(cè)試時(shí)間序列y的子序列，|xim-ym|表示訓(xùn)練時(shí)間序列xi的第m個(gè)元素和測(cè)試時(shí)間序列y的第m個(gè)元素的歐氏距離。在本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式中，高斯核變換矩陣獲得模塊320，可以具體用于：針對(duì)確定的每個(gè)第一動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離，根據(jù)公式Kdtw(xi,y)=exp(-ddtw(xi,y)2σ2),]]>確定基于該第一動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離的第一高斯核函數(shù)Kdtw(xi,y)；其中，σ2為函數(shù)寬度參數(shù)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，該裝置還可以包括：字典矩陣生成模塊，用于通過以下步驟預(yù)先生成訓(xùn)練時(shí)間序列集的字典矩陣：針對(duì)訓(xùn)練時(shí)間序列集中的每個(gè)訓(xùn)練時(shí)間序列，確定該訓(xùn)練時(shí)間序列與訓(xùn)練時(shí)間序列集中每一個(gè)訓(xùn)練時(shí)間序列的第二動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離；針對(duì)確定的每個(gè)第二動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離，確定基于該第二動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離的第二高斯核函數(shù)；根據(jù)獲得的第二高斯核函數(shù)，生成訓(xùn)練時(shí)間序列集的字典矩陣。在本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式中，字典矩陣生成模塊，可以具體用于：針對(duì)訓(xùn)練時(shí)間序列集中的每個(gè)訓(xùn)練時(shí)間序列，根據(jù)公式ddtw((xi)1m,(xj)1m)=|xim-xjm|+min(ddtw((xi)1m-1,(xj)1m),ddtw((xi)1m-1,(xj)1m-1),ddtw((xi)1m,(xj)1m-1)),]]>確定該訓(xùn)練時(shí)間序列與所述訓(xùn)練時(shí)間序列集中每一個(gè)訓(xùn)練時(shí)間序列的第二動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離其中，xj∈Rm為訓(xùn)練時(shí)間序列集中的第j個(gè)訓(xùn)練時(shí)間序列，|xim-xjm|表示訓(xùn)練時(shí)間序列xi的第m個(gè)元素和訓(xùn)練時(shí)間序列xj的第m個(gè)元素的歐氏距離。在本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式中，字典矩陣生成模塊，可以具體用于：針對(duì)確定的每個(gè)第二動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離，根據(jù)公式Kdtw(xi,xj)=exp(-ddtw(xi,xj)2σ2),]]>確定基于該第二動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離的第二高斯核函數(shù)。在本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式中，訓(xùn)練時(shí)間序列集的字典矩陣為：其中，Dj為訓(xùn)練時(shí)間序列集的第j個(gè)原子，Dj＝[Kdtw(x1,xj)Kdtw(x2,xj)…Kdtw(xi,xj)…Kdtw(xn,xj)]T。在本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式中，字典矩陣生成模塊，可以具體用于：針對(duì)每種類別，從字典矩陣中提取與該類別位置對(duì)應(yīng)的原子矩陣Dv，從稀疏表示系數(shù)矩陣中提取與該類別位置對(duì)應(yīng)的系數(shù)矩陣alphav；根據(jù)原子矩陣Dv和系數(shù)矩陣確定測(cè)試時(shí)間序列與該類別的殘差為：Y-Dv*alphav。其中，測(cè)試時(shí)間序列y的高斯核變換矩陣Y為：Y＝[Kdtw(x1,y)Kdtw(x2,y)…Kdtw(xi,y)…Kdtw(xn,y)]T。本說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其它實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同或相似部分互相參見即可。對(duì)于實(shí)施例公開的裝置而言，由于其與實(shí)施例公開的方法相對(duì)應(yīng)，所以描述的比較簡(jiǎn)單，相關(guān)之處參見方法部分說明即可。專業(yè)人員還可以進(jìn)一步意識(shí)到，結(jié)合本文中所公開的實(shí)施例描述的各示例的單元及算法步驟，能夠以電子硬件、計(jì)算機(jī)軟件或者二者的結(jié)合來實(shí)現(xiàn)，為了清楚地說明硬件和軟件的可互換性，在上述說明中已經(jīng)按照功能一般性地描述了各示例的組成及步驟。這些功能究竟以硬件還是軟件方式來執(zhí)行，取決于技術(shù)方案的特定應(yīng)用和設(shè)計(jì)約束條件。專業(yè)技術(shù)人員可以對(duì)每個(gè)特定的應(yīng)用來使用不同方法來實(shí)現(xiàn)所描述的功能，但是這種實(shí)現(xiàn)不應(yīng)認(rèn)為超出本發(fā)明的范圍。結(jié)合本文中所公開的實(shí)施例描述的方法或算法的步驟可以直接用硬件、處理器執(zhí)行的軟件模塊，或者二者的結(jié)合來實(shí)施。軟件模塊可以置于隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)、內(nèi)存、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、電可編程ROM、電可擦除可編程ROM、寄存器、硬盤、可移動(dòng)磁盤、CD-ROM、或
技術(shù)領(lǐng)域：
內(nèi)所公知的任意其它形式的存儲(chǔ)介質(zhì)中。以上對(duì)本發(fā)明所提供的一種時(shí)間序列分類方法及裝置進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3