Time series classification (TSC) is a challenging task due to the diversity of types of feature that may be relevant for different classification tasks, including trends, variance, frequency, magnitude, and various patterns. To address this challenge, several alternative classes of approach have been developed, including similarity-based, features and intervals, shapelets, dictionary, kernel, neural network, and hybrid approaches. While kernel, neural network, and hybrid approaches perform well overall, some specialized approaches are better suited for specific tasks. In this paper, we propose a new similarity-based classifier, Proximity Forest version 2.0 (PF 2.0), which outperforms previous state-of-the-art similarity-based classifiers across the UCR benchmark and outperforms state-of-the-art kernel, neural network, and hybrid methods on specific datasets in the benchmark that are best addressed by similarity-base methods. PF 2.0 incorporates three recent advances in time series similarity measures -- (1) computationally efficient early abandoning and pruning to speedup elastic similarity computations; (2) a new elastic similarity measure, Amerced Dynamic Time Warping (ADTW); and (3) cost function tuning. It rationalizes the set of similarity measures employed, reducing the eight base measures of the original PF to three and using the first derivative transform with all similarity measures, rather than a limited subset. We have implemented both PF 1.0 and PF 2.0 in a single C++ framework, making the PF framework more efficient.


翻译:时间序列分类是一项具有挑战性的任务,因为不同的分类任务可能需要多种类型的特征,包括趋势、方差、频率、数量和各种模式。为了解决这一挑战,已经开发了几种替代方法,包括基于相似度的、基于特征和区间的、形状、字典、核、神经网络和混合方法。虽然核、神经网络和混合方法表现良好,但一些专业的方法更适合特定的任务。在本文中,我们提出了一种新的基于相似度的分类器,Proximity Forest 2.0(PF 2.0),它在UCR基准中优于以前的最先进的基于相似度的分类器,并在基准数据集的特定数据集上优于最先进的核、神经网络和混合方法,这些数据集最好使用基于相似度的方法。PF 2.0结合了时间序列相似度测量的三个最新进展——(1)计算效率高的早期放弃和修剪以加速弹性相似度计算;(2)一种新的弹性相似度测量,Amerced Dynamic Time Warping(ADTW);以及(3)成本函数调整。它合理化了所采用的相似性度量集,将原始PF的八个基本度量减少到三个,并在所有相似性度量中使用一阶导数变换,而不是有限的子集。我们在一个单一的C++框架中同时实现了PF 1.0和PF 2.0,使PF框架更高效。

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