論文の概要: Finding Order in Chaos: A Novel Data Augmentation Method for Time Series in Contrastive Learning

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.13439v2
• Date: Thu, 21 Dec 2023 09:00:09 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-12-22 18:21:49.718344
• Title: Finding Order in Chaos: A Novel Data Augmentation Method for Time Series in Contrastive Learning
• Title（参考訳）: カオスにおける順序を見つける: コントラスト学習における時系列の新しいデータ拡張法
• Authors: Berken Utku Demirel and Christian Holz
• Abstract要約: 準周期的時系列タスクのための新しいデータ拡張手法を提案する。 提案手法は,新しい手法を取り入れた,よく知られた混合手法に基づいている。 本稿では,心拍数推定,人的活動認識,心血管疾患検出の3つの課題について検討した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 26.053496478247236
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: The success of contrastive learning is well known to be dependent on data augmentation. Although the degree of data augmentations has been well controlled by utilizing pre-defined techniques in some domains like vision, time-series data augmentation is less explored and remains a challenging problem due to the complexity of the data generation mechanism, such as the intricate mechanism involved in the cardiovascular system. Moreover, there is no widely recognized and general time-series augmentation method that can be applied across different tasks. In this paper, we propose a novel data augmentation method for quasi-periodic time-series tasks that aims to connect intra-class samples together, and thereby find order in the latent space. Our method builds upon the well-known mixup technique by incorporating a novel approach that accounts for the periodic nature of non-stationary time-series. Also, by controlling the degree of chaos created by data augmentation, our method leads to improved feature representations and performance on downstream tasks. We evaluate our proposed method on three time-series tasks, including heart rate estimation, human activity recognition, and cardiovascular disease detection. Extensive experiments against state-of-the-art methods show that the proposed approach outperforms prior works on optimal data generation and known data augmentation techniques in the three tasks, reflecting the effectiveness of the presented method. Source code: https://github.com/eth-siplab/Finding_Order_in_Chaos
• Abstract（参考訳）: コントラスト学習の成功は、データ拡張に依存することがよく知られている。 視覚などの領域で予め定義された技術を利用することで、データ拡張の程度は十分に制御されているが、時系列データ拡張の探求は少なく、心血管系に関わる複雑なメカニズムのようなデータ生成メカニズムの複雑さにより、依然として課題となっている。 さらに、異なるタスクにまたがって適用可能な、広く認識され、一般的な時系列拡張方法は存在しない。 本稿では,クラス内サンプルを結合し,潜在空間における順序を求めることを目的とした,準周期時系列タスクのための新しいデータ拡張手法を提案する。 本手法は,非定常時間系列の周期的性質を考慮に入れた新しい手法を取り入れた,よく知られた混合手法に基づく。 また,データ拡張によって生じるカオスの度合いを制御することにより,下流タスクにおける特徴表現の改善と性能向上につながる。 提案手法は心拍数推定,ヒューマンアクティビティ認識,心血管疾患検出の3つの課題について検討した。 提案手法は, 提案手法の有効性を反映して, 3つのタスクにおいて, 最適データ生成および既知のデータ拡張技術に関する先行研究より優れていることを示す。 ソースコード: https://github.com/eth-siplab/finding_order_in_chaos

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