論文の概要: Exact Recovery of Non-Random Missing Multidimensional Time Series via Temporal Isometric Delay-Embedding Transform
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.10191v1
- Date: Thu, 11 Dec 2025 01:04:27 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-12-12 16:15:42.141538
- Title: Exact Recovery of Non-Random Missing Multidimensional Time Series via Temporal Isometric Delay-Embedding Transform
- Title(参考訳): 時間的等尺遅延埋め込み変換による非ランダム欠落時系列の厳密な復元
- Authors: Hao Shu, Jicheng Li, Yu Jin, Ling Zhou,
- Abstract要約: 非ランダムな欠落データは、多次元時系列において、ユビキタスだが未処理の欠陥である。
本稿では, ハンケルテンソルの低ランク化は, 基礎となる時系列の滑らかさと周期性によって自然に引き起こされる, 時間等尺遅延埋め込み変換を提案する。
提案モデルでは, 様々な非ランダム欠落パターン下でのシミュレーション実験により, 正確な回復が得られた。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 6.015902220215394
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Non-random missing data is a ubiquitous yet undertreated flaw in multidimensional time series, fundamentally threatening the reliability of data-driven analysis and decision-making. Pure low-rank tensor completion, as a classical data recovery method, falls short in handling non-random missingness, both methodologically and theoretically. Hankel-structured tensor completion models provide a feasible approach for recovering multidimensional time series with non-random missing patterns. However, most Hankel-based multidimensional data recovery methods both suffer from unclear sources of Hankel tensor low-rankness and lack an exact recovery theory for non-random missing data. To address these issues, we propose the temporal isometric delay-embedding transform, which constructs a Hankel tensor whose low-rankness is naturally induced by the smoothness and periodicity of the underlying time series. Leveraging this property, we develop the \textit{Low-Rank Tensor Completion with Temporal Isometric Delay-embedding Transform} (LRTC-TIDT) model, which characterizes the low-rank structure under the \textit{Tensor Singular Value Decomposition} (t-SVD) framework. Once the prescribed non-random sampling conditions and mild incoherence assumptions are satisfied, the proposed LRTC-TIDT model achieves exact recovery, as confirmed by simulation experiments under various non-random missing patterns. Furthermore, LRTC-TIDT consistently outperforms existing tensor-based methods across multiple real-world tasks, including network flow reconstruction, urban traffic estimation, and temperature field prediction. Our implementation is publicly available at https://github.com/HaoShu2000/LRTC-TIDT.
- Abstract(参考訳): 非ランダムな欠落データは、多次元時系列において、ユビキタスだが未処理の欠陥であり、データ駆動分析と意思決定の信頼性を脅かす。
古典的データ回復法として、純粋な低ランクテンソル完備化は、方法論的にも理論的にも、非ランダムな欠如を扱うには不十分である。
ハンケル構造テンソル完備化モデルは、ランダムに欠落するパターンを持つ多次元時系列を復元するための実現可能なアプローチを提供する。
しかし、ハンケルをベースとした多次元データ復元手法の多くは、ハンケルテンソルの低ランク性の不明瞭な情報源に悩まされ、非ランダムなデータに対する正確な回復理論が欠如している。
これらの問題に対処するために, ハンケルテンソルの低ランク化は, 基礎となる時系列の滑らかさと周期性によって自然に引き起こされる時間等尺遅延埋め込み変換を提案する。
この特性を生かして,<textit{Low-Rank Tensor Completion with Temporal Isometric Delay-embedding Transform} (LRTC-TIDT) モデルを開発した。
所定の非ランダムサンプリング条件と軽度の不整合仮定が満たされると、LRTC-TIDTモデルは、様々な非ランダム欠落パターンのシミュレーション実験により、正確な回復を達成する。
さらに、LRTC-TIDTは、ネットワークフロー再構成、都市交通推定、温度場予測など、複数の実世界のタスクにおいて、既存のテンソルベースの手法よりも一貫して優れている。
私たちの実装はhttps://github.com/HaoShu2000/LRTC-TIDTで公開されています。
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