Due to the importance of the lower bounding distances and the attractiveness of symbolic representations, the family of symbolic aggregate approximations (SAX) has been used extensively for encoding time series data. However, typical SAX-based methods rely on two restrictive assumptions; the Gaussian distribution and equiprobable symbols. This paper proposes two novel data-driven SAX-based symbolic representations, distinguished by their discretization steps. The first representation, oriented for general data compaction and indexing scenarios, is based on the combination of kernel density estimation and Lloyd-Max quantization to minimize the information loss and mean squared error in the discretization step. The second method, oriented for high-level mining tasks, employs the Mean-Shift clustering method and is shown to enhance anomaly detection in the lower-dimensional space. Besides, we verify on a theoretical basis a previously observed phenomenon of the intrinsic process that results in a lower than the expected variance of the intermediate piecewise aggregate approximation. This phenomenon causes an additional information loss but can be avoided with a simple modification. The proposed representations possess all the attractive properties of the conventional SAX method. Furthermore, experimental evaluation on real-world datasets demonstrates their superiority compared to the traditional SAX and an alternative data-driven SAX variant.


翻译:由于限制距离较低和象征性表示方式具有吸引力的重要性,对编码时间序列数据广泛使用了象征性总近似(SAX)的组合,但典型的SAX方法依赖于两种限制性假设:高山分布和可装备的符号。本文提出了两种新的数据驱动的SAX象征性表示,其区别在于其离散步骤。第一个表示,以一般数据压缩和指数化假设为导向,其依据是内核密度估计和劳埃德-马克思量化相结合,以尽量减少信息损失和离散步骤中的平均正方差错误。第二种方法,以高级采矿任务为导向,采用中度-湿重组合法,并显示可加强低度空间的异常探测。此外,我们从理论上核查了以前观察到的内在过程现象,其结果低于预期的中间小巧总近似值差异。这种现象造成额外信息损失,但可以简单地加以避免。拟议的表示具有传统的SAX方法的所有吸引力。此外,关于实际-X数据的实验性评价显示其传统高度与传统的变异性。

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在数据挖掘中,异常检测(英语:anomaly detection)对不符合预期模式或数据集中其他项目的项目、事件或观测值的识别。通常异常项目会转变成银行欺诈、结构缺陷、医疗问题、文本错误等类型的问题。异常也被称为离群值、新奇、噪声、偏差和例外。 特别是在检测滥用与网络入侵时,有趣性对象往往不是罕见对象,但却是超出预料的突发活动。这种模式不遵循通常统计定义中把异常点看作是罕见对象,于是许多异常检测方法(特别是无监督的方法)将对此类数据失效,除非进行了合适的聚集。相反,聚类分析算法可能可以检测出这些模式形成的微聚类。 有三大类异常检测方法。[1] 在假设数据集中大多数实例都是正常的前提下,无监督异常检测方法能通过寻找与其他数据最不匹配的实例来检测出未标记测试数据的异常。监督式异常检测方法需要一个已经被标记“正常”与“异常”的数据集,并涉及到训练分类器(与许多其他的统计分类问题的关键区别是异常检测的内在不均衡性)。半监督式异常检测方法根据一个给定的正常训练数据集创建一个表示正常行为的模型,然后检测由学习模型生成的测试实例的可能性。
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