論文の概要: PERCEPT: a new online change-point detection method using topological
data analysis
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2203.04246v1
- Date: Tue, 8 Mar 2022 18:05:52 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2022-03-09 15:42:56.419951
- Title: PERCEPT: a new online change-point detection method using topological
data analysis
- Title(参考訳): トポロジカルデータ解析を用いた新しいオンライン変化点検出手法PERCEPT
- Authors: Xiaojun Zheng, Simon Mak, Liyan Xie, Yao Xie
- Abstract要約: トポロジカルデータ分析(TDA)は、データセットから埋め込みトポロジカル構造を抽出する一連のデータ解析ツールを提供する。
そこで我々は,PERCEPT (Persistence diagram-based ChangE-PoinT Detection) と呼ばれる新しい手法を提案する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 10.49648038337544
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Topological data analysis (TDA) provides a set of data analysis tools for
extracting embedded topological structures from complex high-dimensional
datasets. In recent years, TDA has been a rapidly growing field which has found
success in a wide range of applications, including signal processing,
neuroscience and network analysis. In these applications, the online detection
of changes is of crucial importance, but this can be highly challenging since
such changes often occur in a low-dimensional embedding within high-dimensional
data streams. We thus propose a new method, called PERsistence diagram-based
ChangE-PoinT detection (PERCEPT), which leverages the learned topological
structure from TDA to sequentially detect changes. PERCEPT follows two key
steps: it first learns the embedded topology as a point cloud via persistence
diagrams, then applies a non-parametric monitoring approach for detecting
changes in the resulting point cloud distributions. This yields a
non-parametric, topology-aware framework which can efficiently detect online
changes from high-dimensional data streams. We investigate the effectiveness of
PERCEPT over existing methods in a suite of numerical experiments where the
data streams have an embedded topological structure. We then demonstrate the
usefulness of PERCEPT in two applications in solar flare monitoring and human
gesture detection.
- Abstract(参考訳): トポロジカルデータ解析(TDA)は、複雑な高次元データセットから埋め込みトポロジカル構造を抽出する一連のデータ解析ツールを提供する。
近年,tdaは信号処理,神経科学,ネットワーク分析など幅広い応用分野において,急速に成長している分野である。
これらのアプリケーションでは、変化のオンライン検出が重要であるが、高次元データストリーム内に低次元の埋め込みでこのような変化がしばしば発生するため、これは非常に困難である。
そこで我々は,TDA から学習したトポロジ構造を利用して変化を逐次検出する PERCEPT (Persistence diagram-based ChangE-PoinT Detection) という新しい手法を提案する。
PERCEPTは2つの重要なステップに従っている。まず、永続化ダイアグラムを通じてポイントクラウドとして組み込みトポロジを学習し、その後、結果のポイントクラウド分布の変化を検出するために非パラメトリックモニタリングアプローチを適用した。
これにより、高次元データストリームからのオンライン変更を効率的に検出できる非パラメトリックトポロジ対応フレームワークが得られる。
本研究では,データストリームが埋め込みトポロジ構造を持つ数値実験において,既存の手法に対するPERCEPTの有効性を検討する。
次に,太陽フレアモニタリングと人間のジェスチャー検出におけるPERCEPTの有用性を示す。
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