Διασυσχέτιση χρονοσειρών με χρήση της Δυναμικής Χρονικής Στρέβλωσης (DTW):
Creators: name: Πανδριά, Νίκη Θωμά
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2013
Subjects: Αλγόριθμος Δυναμικής Χρονικής Στρέβλωσης
Διασυσχέτιση
Συντελεστής Συσχέτισης
DTW Algorithm
Cross-correlation
Correlation coefficient

description: Η παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζει τον αλγόριθμο Δυναμικής Χρονικής Στρέβλωσης ως ένα εργαλείο διασυσχέτισης αλλά και ταξινόμησης χρονοσειρών. Αρχικά, παρουσιάσαμε τον κλασικό DTW αλγόριθμο καθώς και τους περιορισμούς της βιβλιογραφίας που τον πλαισιώνουν (γενικοί, τοπικοί και μέτρα-συναρτήσεις κατώτερης οριοθέτησης). Ακολούθως, παραθέσαμε δέκα παραλλαγές του αλγορίθμου καθώς και κάποιες εφαρμογές του. Επιπλέον, υλοποιήσαμε δυο ερευνητικές διαδικασίες. Στην πρώτη, εφαρμόσαμε μια νέα μέθοδο τυχαιοποίησης η οποία συνδυάζει το DTW αλγόριθμο και τη διασυσχέτιση των χρονοσειρών προκειμένου να ελέγξουμε την εγκυρότητα του εν λόγω αλγορίθμου. Έτσι, εντοπίσαμε την εσφαλμένη ευαισθησία του αλγορίθμου στην ύπαρξη σημαντικής αυτοσυσχέτισης των χρονοσειρών. Κατόπιν, εφαρμόσαμε τον εν λόγω αλγόριθμο σε είκοσι ένα επεισόδια επιληπτικών εκφορτίσεων εκ των οποίων τα δώδεκα είναι επεισόδια από πολυκάναλα ηλεκτροεγκεφαλογραφήματα ενός ασθενούς χωρίς την παρέμβαση του ιατρού με τη χρήση διακρανιακού μαγνητικού ερεθισμού. Στα υπόλοιπα εννέα επεισόδια ίδιου τύπου, ο ιατρός παρεμβαίνει με τη χορήγηση μιας πεντάδας διακρανιακών μαγνητικών ερεθισμών. Ο στόχος της παραπάνω εφαρμογής ήταν να εξετάσουμε το DTW αλγόριθμο ως ένα εργαλείο ταξινόμησης των επεισοδίων σε δυο ομάδες. Η μια εκ των δυο να περιλαμβάνει τα επεισόδια χωρίς ερεθισμό, ενώ η άλλη τα επεισόδια που αντιμετωπίζονται με την παρέμβαση του ιατρού. Δυστυχώς, η αρχική μας θεώρηση περί διάκρισης των κατανομών φαίνεται τελικά να μην ευοδώνεται. Ωστόσο, το γεγονός ότι ο προσδιορισμός λήξης ενός επιληπτικού επεισοδίου είναι εμπειρικός όπως και η πιθανή ύπαρξη πολλών ειδών επιληπτικών εκφορτίσεων δυσχέραιναν την επίτευξη του επιθυμητού στόχου.
description: This thesis is dealing with the classic DTW (Dynamic Time Warping) algorithm, the proposed constraints of the literature (global, local, lower bounding functions) and several modifications of the classic algorithm. Also, we included some applications of DTW. Furthermore, we conducted two simulation studies in order to further investigate if this algorithm could be a reliable correlation coefficient and moreover a classification tool for time series. In our first study we introduced a novel randomization significance test which combines classic DTW algorithm and cross- correlation in order to prove that DTW is a valid correlation coefficient. Eventually, we found that in general DTW behaves effectively but it has sensitivity to any significant autocorrelation of time series. In the second one we applied DTW on twenty one epileptic discharges of which twelve episodes regard multichannel electroencephalogram (EEG) of a patient during epileptic discharge and without the intervention of the doctor with the administration of transcranial magnetic stimulation (TMS). The remaining nine episodes are EEG of the same type but the doctor interfered by administering a pentad of TMS. The aim was to test if it could act as classification tool for real data problem and specially to distinguish the episodes in two groups. One of which will contain the episodes without TMS while the other will include episodes with TMS administration. However, our initial goal might not be achieved because the determination of the expiration of an epileptic episode is empirical and also there were probably several types of epileptic discharges.