Multivariate functional data present theoretical and practical complications which are not found in univariate functional data. One of these is a situation where the component functions of multivariate functional data are positive and are subject to mutual time warping. That is, the component processes exhibit a similar shape but are subject to systematic phase variation across their time domains. We introduce a novel model for multivariate functional data that incorporates such mutual time warping via nonlinear transport functions. This model allows for meaningful interpretation and is well suited to represent functional vector data. The proposed approach combines a random amplitude factor for each component with population based registration across the components of a multivariate functional data vector and also includes a latent population function, which corresponds to a common underlying trajectory as well as subject-specific warping component. We also propose estimators for all components of the model. The proposed approach not only leads to a novel representation for multivariate functional data, but is also useful for downstream analyses such as Fr\'echet regression. Rates of convergence are established when curves are fully observed or observed with measurement error. The usefulness of the model, interpretations and practical aspects are illustrated in simulations and with application to multivariate human growth curves as well as multivariate environmental pollution data.


翻译:多变量功能数据的组成功能是积极的,并会相互时间扭曲。这就是说,多变量功能数据的组成功能显示相似的形状,但在不同的时间领域会发生系统性的阶段变化。我们为多变量功能数据引入了一个新颖的模式,其中纳入了通过非线性运输功能进行相互时间扭曲的功能数据。这一模式允许有意义的解释,并且非常适合代表功能矢量数据。拟议方法将每个组成部分的随机振幅系数与多变量功能数据矢量各组成部分之间基于人口的登记结合起来,还包含潜在人口功能,这与一个共同的基础轨迹和特定主题的扭曲部分相对应。我们还为模型的所有组成部分提出了估计值。拟议方法不仅导致多变量功能数据的新表述,而且对Fr\'echelse回归等下游分析有用。当曲线与测量错误完全观测或观测到曲线时,就确定了趋同率。模型、解释和实践变量的实用性,在模拟和多变量中展示了模型、多变量数据的作用,作为多变量的模型和多变量,作为人类的模型和多变量,并用于模拟和多变量。

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