專利名稱：提取相似子時間序列的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及時間序列處理領(lǐng)域，具體涉及用于從時間序列提取與基準(zhǔn)序列相似的子時間序列的方法和裝置。
背景技術(shù)：
相似子序列提取意味著提取與給定基準(zhǔn)類似的子序列。相似子時間序列提取是應(yīng)用于時間序列預(yù)測、聚類、異常檢測等任務(wù)的基礎(chǔ)技術(shù)。例如，時間序列預(yù)測中需要提取相似子序列，以用于訓(xùn)練。一般而言，相似子序列提取涉及兩個步驟。第一個步驟是時間序列分割，即，將時間序列分割為多個部分。第二個步驟是基于相似性計算來提取相似子序列。 對于現(xiàn)有的相似子序列提取技術(shù)主要存在以下三個問題(I)硬性分割使得候選設(shè)置??；(2)耗費(fèi)存儲空間和處理時間；以及(3)很少考慮物理意義。因此，期望提出一種能夠解決上述問題的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
在下文中給出關(guān)于本發(fā)明的簡要概述，以便提供關(guān)于本發(fā)明的某些方面的基本理解。應(yīng)當(dāng)理解，這個概述并不是關(guān)于本發(fā)明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發(fā)明的關(guān)鍵或重要部分，也不是意圖限定本發(fā)明的范圍。其目的僅僅是以簡化的形式給出某些構(gòu)思，以此作為稍后論述的更詳細(xì)描述的前序。本發(fā)明的一個主要目的在于，提供一種用于從時間序列提取與基準(zhǔn)序列相似的子時間序列的方法和裝置。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于從時間序列提取與基準(zhǔn)序列相似的子時間序列的方法，包括分別根據(jù)時間序列和基準(zhǔn)序列的變化趨勢對時間序列和基準(zhǔn)序列進(jìn)行變換；將變換后的時間序列分割成多個子時間序列；針對多個子時間序列中的每個子時間序列，計算每個子時間序列與變換后的基準(zhǔn)序列之間的編輯距離；以及根據(jù)計算出的編輯距離從多個子時間序列中提取與基準(zhǔn)序列相似的子時間序列。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種用于從時間序列提取與基準(zhǔn)序列相似的子時間序列的裝置，包括序列變換單元，被配置為分別根據(jù)時間序列和基準(zhǔn)序列的變化趨勢對時間序列和基準(zhǔn)序列進(jìn)行變換；子時間序列分割單元，被配置為將變換后的時間序列分割成多個子時間序列；編輯距離計算單元，被配置為針對多個子時間序列中的每個子時間序列，計算每個子時間序列與變換后的基準(zhǔn)序列之間的編輯距離；以及相似子時間序列提取單元，被配置為根據(jù)計算出的編輯距離從多個子時間序列中提取與基準(zhǔn)序列相似的子時間序列。另外，本發(fā)明的實施例還提供了用于實現(xiàn)上述方法的計算機(jī)程序。此外，本發(fā)明的實施例還提供了至少計算機(jī)可讀介質(zhì)形式的計算機(jī)程序產(chǎn)品，其上記錄有用于實現(xiàn)上述方法的計算機(jī)程序代碼。
通過以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的最佳實施例的詳細(xì)說明，本發(fā)明的這些以及其他優(yōu)點(diǎn)將更加明顯。


參照下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例的說明，會更加容易地理解本發(fā)明的以上和其它目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。附圖中的部件只是為了示出本發(fā)明的原理。在附圖中，相同的或類似的技術(shù)特征或部件將采用相同或類似的附圖標(biāo)記來表示。圖I是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于從時間序列提取與基準(zhǔn)序列相似的子時間序列的方法的流程圖；圖2是示出一周的負(fù)載時間序列的曲線圖；圖3是示出兩個負(fù)載子時間序列與一個基準(zhǔn)序列的曲線圖； 圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于從時間序列提取與基準(zhǔn)序列相似的子時間序列的裝置的框圖；以及圖5是示出可以用于實施本發(fā)明的用于從時間序列提取與基準(zhǔn)序列相似的子時間序列的方法和裝置的計算設(shè)備的舉例的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式下面參照附圖來說明本發(fā)明的實施例。在本發(fā)明的一個附圖或一種實施方式中描述的元素和特征可以與一個或更多個其它附圖或?qū)嵤┓绞街惺境龅脑睾吞卣飨嘟Y(jié)合。應(yīng)當(dāng)注意，為了清楚的目的，附圖和說明中省略了與本發(fā)明無關(guān)的、本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的部件和處理的表示和描述。以下參照圖I來描述根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于從時間序列提取與基準(zhǔn)序列相似的子時間序列的方法100。如圖I所示，在步驟S102中，可以分別根據(jù)時間序列和基準(zhǔn)序列的變化趨勢對時間序列和基準(zhǔn)序列進(jìn)行變換。具體地，可以根據(jù)時間序列中的當(dāng)前元素相對于前一元素或前多個元素的變化來對時間序列進(jìn)行變換。此外，可以根據(jù)基準(zhǔn)序列中的當(dāng)前元素相對于前一元素或前多個元素的變化來對基準(zhǔn)序列進(jìn)行變換。可替換地，可以根據(jù)時間序列中的當(dāng)前元素相對于后一元素或后多個元素的變化來對時間序列進(jìn)行變換。此外，可以根據(jù)基準(zhǔn)序列中的當(dāng)前元素相對于后一元素或后多個元素的變化來對基準(zhǔn)序列進(jìn)行變換。此處，對時間序列和基準(zhǔn)序列的變換采用相同的變換規(guī)則。此外，對時間序列和基準(zhǔn)序列的變換不局限于以上方式，而可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到的任何其他方式來變換時間序列和基準(zhǔn)序列，只要這種變換能夠反映序列的變化趨勢。接下來，在步驟S104中，可以將變換后的時間序列分割成多個子時間序列。可選地，可以按照允許與基準(zhǔn)序列的長度不同的預(yù)定分割步長將變換后的時間序列分割成多個子時間序列。此外，可以按照允許與基準(zhǔn)序列的長度不同的預(yù)定分割長度將變換后的時間序列分割成多個子時間序列。通過對時間序列執(zhí)行這樣的柔性分割,可以更加靈活地分割時間序列，以根據(jù)需要來得到相應(yīng)分割結(jié)果，進(jìn)而得到所需要的相似子序列。例如，可以獲得與基準(zhǔn)序列相似而長度不同于基準(zhǔn)序列的相似子序列。接下來，在步驟S106中，可以針對多個子時間序列中的每個子時間序列，計算每個子時間序列與變換后的基準(zhǔn)序列之間的編輯距離?？蛇x地，可以在上述計算中，計算每個子時間序列與變換后的基準(zhǔn)序列之間的加權(quán)編輯距離，其中可以滿足以下要求中的一個或多個對于插入操作，對不同元素的插入可以允許給予不同的權(quán)重；對于刪除操作，對不同元素的刪除可以允許給予不同的權(quán)重；以及對于替換操作，對不同元素對的替換可以允許給予不同的權(quán)重。相比于不使用權(quán)重的一些傳統(tǒng)方法，通過計算每個子時間序列與變換后的基準(zhǔn)序列之間的加權(quán)編輯距離，與基準(zhǔn)序列更加相似的子時間序列將具有到基準(zhǔn)序列的更短的編輯距離。在步驟S108中，可以根據(jù)計算出的編輯距離從多個子時間序列中提取與基準(zhǔn)序列相似的子時間序列。具體地，可以從多個子時間序列中提取具有小于預(yù)定閾值的編輯距離的一個或多個子時間序列作為與基準(zhǔn)序列相似的子時間序列?？蛇x地，從多個子時間序列中提取預(yù)定數(shù)量的、具有最小編輯距離的子時間序列作為與基準(zhǔn)序列相似的子時間序列。當(dāng)然，提取與基準(zhǔn)序列相似的子時間序列不一定要通過以上方式執(zhí)行，而可以通過本領(lǐng)域人員可以想到的任意其他方式來執(zhí)行。以下參照圖2和圖3來描述從負(fù)載時間序列提取與基準(zhǔn)序列相似的子時間序列的方法。其中，圖2是示出一周的負(fù)載時間序列的曲線圖，而圖3是示出兩個負(fù)載子時間序列與一個基準(zhǔn)序列的曲線圖。在圖2和圖3中，給出了與負(fù)荷相關(guān)聯(lián)的時間序列。但是，很容易理解到，與負(fù)荷相關(guān)聯(lián)的時間序列僅是一個例子。實際上，本發(fā)明所處理的時間序列可以是任意的時間序列而不限于圖2和3的形式。首先，可以分別根據(jù)時間序列和基準(zhǔn)序列的變化趨勢對時間序列和基準(zhǔn)序列進(jìn)行變換，即通過比較當(dāng)前元素與前一元素或前多個元素的變化進(jìn)行多種變換。例如，時間序列
ScpCyC3, ......，Cn,其中η為大于I的整數(shù)?；鶞?zhǔn)序列為bpby ......，bm,其中m為大于
I的整數(shù)。通常的情況下，m小于n，當(dāng)然也不排除m大于η的情況。例如，可以根據(jù)下式⑴來變換時間序列，而根據(jù)下式⑵來變換基準(zhǔn)序列
權(quán)利要求
1.一種用于從時間序列提取與基準(zhǔn)序列相似的子時間序列的方法，包括 分別根據(jù)所述時間序列和所述基準(zhǔn)序列的變化趨勢對所述時間序列和所述基準(zhǔn)序列進(jìn)行變換； 將變換后的時間序列分割成多個子時間序列； 針對所述多個子時間序列中的每個子時間序列，計算所述每個子時間序列與變換后的基準(zhǔn)序列之間的編輯距離；以及 根據(jù)計算出的編輯距離從所述多個子時間序列中提取與所述基準(zhǔn)序列相似的子時間序列。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述分別根據(jù)時間序列和所述基準(zhǔn)序列的變化趨勢對所述時間序列和所述基準(zhǔn)序列進(jìn)行變換的步驟包括 根據(jù)所述時間序列中的當(dāng)前元素相對于前一元素或前多個元素的變化來對所述時間序列進(jìn)行變換；以及 根據(jù)所述基準(zhǔn)序列中的當(dāng)前元素相對于前一元素或前多個元素的變化來對所述基準(zhǔn)序列進(jìn)行變換。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述分別根據(jù)時間序列和所述基準(zhǔn)序列的變化趨勢對所述時間序列和所述基準(zhǔn)序列進(jìn)行變換的步驟包括 根據(jù)所述時間序列中的當(dāng)前元素相對于后一元素或后多個元素的變化來對所述時間序列進(jìn)行變換；以及 根據(jù)所述基準(zhǔn)序列中的當(dāng)前元素相對于后一元素或后多個元素的變化來對所述基準(zhǔn)序列進(jìn)行變換。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述計算所述每個子時間序列與變換后的基準(zhǔn)序列之間的編輯距離的步驟包括計算所述每個子時間序列與變換后的基準(zhǔn)序列之間的加權(quán)編輯距離，其中滿足以下要求中的一個或多個 對于插入操作，對不同元素的插入允許給予不同的權(quán)重； 對于刪除操作，對不同元素的刪除允許給予不同的權(quán)重；以及 對于替換操作，對不同元素對的替換允許給予不同的權(quán)重。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述根據(jù)計算出的編輯距離從所述多個子時間序列中提取與所述基準(zhǔn)序列相似的子時間序列的步驟包括 從所述多個子時間序列中提取具有小于預(yù)定閾值的編輯距離的一個或多個子時間序列作為與所述基準(zhǔn)序列相似的子時間序列。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任一項所述的方法，其中，所述將變換后的時間序列分割成多個子時間序列的步驟包括 按照允許與所述基準(zhǔn)序列的長度不同的預(yù)定分割步長和/或允許與所述基準(zhǔn)序列的長度不同的預(yù)定分割長度將所述變換后的時間序列分割成所述多個子時間序列。
7.一種用于從時間序列提取與基準(zhǔn)序列相似的子時間序列的裝置，包括 序列變換單元，被配置為分別根據(jù)所述時間序列和所述基準(zhǔn)序列的變化趨勢對所述時間序列和所述基準(zhǔn)序列進(jìn)行變換； 子時間序列分割單元，被配置為將變換后的時間序列分割成多個子時間序列； 編輯距離計算單元，被配置為針對所述多個子時間序列中的每個子時間序列，計算所述每個子時間序列與變換后的基準(zhǔn)序列之間的編輯距離；以及 相似子時間序列提取單元，被配置為根據(jù)計算出的編輯距離從所述多個子時間序列中提取與所述基準(zhǔn)序列相似的子時間序列。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中，所述序列變換單元包括 時間序列變換子單元，被配置為根據(jù)所述時間序列中的當(dāng)前元素相對于前一元素或前多個元素的變化來對所述時間序列進(jìn)行變換；以及 基準(zhǔn)序列變換子單元，被配置為根據(jù)所述基準(zhǔn)序列中的當(dāng)前元素相對于前一元素或前多個元素的變化來對所述基準(zhǔn)序列進(jìn)行變換。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中，所述序列變換單元包括 時間序列變換子單元，被配置為根據(jù)所述時間序列中的當(dāng)前元素相對于后一元素或后多個元素的變化來對所述時間序列進(jìn)行變換；以及 基準(zhǔn)序列變換子單元，被配置為根據(jù)所述基準(zhǔn)序列中的當(dāng)前元素相對于后一元素或后多個元素的變化來對所述基準(zhǔn)序列進(jìn)行變換。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中，所述編輯距離計算單元被配置為計算所述每個子時間序列與變換后的基準(zhǔn)序列之間的加權(quán)編輯距離，其中滿足以下要求中的一個或多個 對于插入操作，對不同元素的插入允許給予不同的權(quán)重； 對于刪除操作，對不同元素的刪除允許給予不同的權(quán)重；以及 對于替換操作，對不同元素對的替換允許給予不同的權(quán)重。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于從時間序列提取與基準(zhǔn)序列相似的子時間序列的方法和裝置。其中，用于從時間序列提取與基準(zhǔn)序列相似的子時間序列的方法包括分別根據(jù)時間序列和基準(zhǔn)序列的變化趨勢對時間序列和基準(zhǔn)序列進(jìn)行變換；將變換后的時間序列分割成多個子時間序列；針對多個子時間序列中的每個子時間序列，計算每個子時間序列與變換后的基準(zhǔn)序列之間的編輯距離；以及根據(jù)計算出的編輯距離從多個子時間序列中提取與基準(zhǔn)序列相似的子時間序列。
文檔編號G06F17/30GK102880621SQ201110203979
公開日2013年1月16日 申請日期2011年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月14日
發(fā)明者楊宇航, 孟遙, 夏迎炬, 陸應(yīng)亮, 于浩 申請人:富士通株式會社