In this paper, two robust, nonparametric methods for multiple change-point detection in the covariance matrix of a multivariate sequence of observations are introduced. We demonstrate that changes in ranks generated from data depth functions can be used to detect certain types of changes in the covariance matrix of a sequence of observations. In order to detect more than one change, the first algorithm uses methods similar to that of wild-binary segmentation. The second algorithm estimates change-points by maximizing a penalized version of the classical Kruskal Wallis ANOVA test statistic. We show that this objective function can be maximized via the well-known PELT algorithm. Under mild, nonparametric assumptions both of these algorithms are shown to be consistent for the correct number of change-points and the correct location(s) of the change-point(s). We demonstrate the efficacy of these methods with a simulation study, where we compare our new methods to an competing method. We are able to estimate changes accurately when the data is heavy tailed or skewed. We are also able to detect second order change-points in a time series of multivariate financial returns, without first imposing a time series model on the data.


翻译:在本文中,在多变量观测序列的共变矩阵中引入了两种强势、非参数的多变点检测方法。我们证明,数据深度函数产生的等级变化可用于检测观测序列共变矩阵的某些类型变化。为了检测不止一种变化,第一种算法使用类似于野生二元分离法的方法。第二个算法通过最大限度地增加经典Kruskal Wallis ANOVA测试统计数据的受罚版本来估计变化点。我们显示,通过众所周知的 PELT算法,可以最大限度地发挥这一目标功能。在轻度、非参数假设下,这两种算法对于变化点的正确数量和变化点的正确位置都具有一致性。我们用模拟研究来展示这些方法的功效,在模拟研究中我们将我们的新方法与竞争方法进行比较。当数据被严重尾注或扭曲时,我们能够准确估计变化点。我们还能够在多变量金融回报的时间序列中检测到第二顺序变化点,而没有将第一个时间序列强加于数据。

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