Multivariate functional data can be intrinsically multivariate like movement trajectories in 2D or complementary like precipitation, temperature, and wind speeds over time at a given weather station. We propose a multivariate functional additive mixed model (multiFAMM) and show its application to both data situations using examples from sports science (movement trajectories of snooker players) and phonetic science (acoustic signals and articulation of consonants). The approach includes linear and nonlinear covariate effects and models the dependency structure between the dimensions of the responses using multivariate functional principal component analysis. Multivariate functional random intercepts capture both the auto-correlation within a given function and cross-correlations between the multivariate functional dimensions. They also allow us to model between-function correlations as induced by e.g.\ repeated measurements or crossed study designs. Modeling the dependency structure between the dimensions can generate additional insight into the properties of the multivariate functional process, improves the estimation of random effects, and yields corrected confidence bands for covariate effects. Extensive simulation studies indicate that a multivariate modeling approach is more parsimonious than fitting independent univariate models to the data while maintaining or improving model fit.


翻译:多变量功能数据可以本质上是多变量的,例如2D中的运动轨迹,或者在特定气象站的降水、温度和风速等时段间的互补。我们提出了一个多变量功能添加混合模型(MultiFAMM),并用体育科学(Snooker玩家运动轨迹)和语音科学(声频信号和配音的表达)等实例显示其适用于两种数据情况。该方法包括线性和非线性共变量效应和模型,以及使用多变量功能主元件分析来模拟反应各维度之间的依赖性结构。多变量功能随机拦截在给定函数和多变量功能维维度之间的交互关系中都捕捉到自动调节功能添加的功能添加模型(multiFMMMMM),并显示多变量功能和跨变量功能维度功能维度之间的交互关系。它们还允许我们用体育科学(如重复的测量或跨项研究设计)的模型来模拟不同维度之间的依赖性结构能够对多变量功能过程的特性产生更多的洞察力,改进随机效应的估算,并产生校正的互信带带效应。广泛的模拟研究表明多变量模型比适应模型更适合的模型。

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