JP2006031378A - Apparatus for complementing time-series data, its method, and its program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、時系列データにおいて欠落したデータを補完する時系列データ補完装置、その方法及びそのプログラムに関する。 The present invention relates to a time-series data complementing device that complements missing data in time-series data, a method thereof, and a program thereof.
従来、時系列に入力されるデータを扱う場合、任意の時点で欠落したデータのデータ値や、本来データの存在しないサンプリング点におけるデータ値を補完することで、欠落のない連続したデータ列、あるいは、任意の時点におけるデータ値を生成する補完技術が開示されている(特許文献1、特許文献2等)。
Conventionally, when handling data input in time series, the data value of missing data at any point in time, or the data value at the sampling point where data originally does not exist, is complemented, A complementary technique for generating a data value at an arbitrary time is disclosed (
例えば、特許文献1で開示されている補完技術では、映像信号として固体撮像素子の出力から得られる画素信号の時系列データにおいて、実データが有する周波数特性に着目し、周辺画素信号に対してsinc関数(補間関数)を用いることで、画素間の信号を生成している。
For example, in the complementary technique disclosed in
また、例えば、特許文献2で開示されている補完技術では、N次元空間における点群の補完を行う際に、予め既知の情報である点群のスカラ量及び空間微係数から、多項式で表した補間関数の係数を決定し、その補間関数によって、N次元空間の任意の点におけるスカラ量及び空間微係数を求めている。
なお、本明細書においては、「補間」と「補完」とを以下のように区別して使用している。すなわち、「補間」は、内挿や外挿によって、データとデータとの間の中割や外側のデータを生成することを意味し、ここでは、補間関数にのみ用いている。また、「補完」は、欠落したデータや、存在しないデータに対して値を補うことにより、データを完全にすることを意味し、例えば、補間関数によって得られた値によって、欠落したデータ等を補う場合に用いている。
In the present specification, “interpolation” and “complement” are distinguished from each other as follows. That is, “interpolation” means that data between the data and data outside the data is generated by interpolation or extrapolation, and is used only for the interpolation function here. In addition, “complement” means to complete the data by supplementing the value for missing data or non-existing data. For example, the missing data or the like is obtained by the value obtained by the interpolation function. Used when supplementing.
しかし、従来の補完技術において、例えば、特許文献1で開示されている技術では、データが欠落した場合、同一の補間関数に基づいて欠落データの生成を行うため、例えば、データの欠落が不等間隔で発生する場合、すべての不等間隔を同一の補間関数で表現できないため、適切なデータが生成されないという問題がある。
However, in the conventional complementary technique, for example, in the technique disclosed in
また、特許文献2で開示されている技術では、係数の異なる補間関数により、欠落したデータの補完を行っているが、欠落したデータを補完するために使用する実データの時間的変化(ある時間内における実データの個数、欠落したデータからの実データの距離等)を考慮していないため、必ずしも最適な補間関数が適用されるとは限らず、適切なデータが生成されないという問題がある。
Further, in the technique disclosed in
このように、従来の補完技術では、例えば、時系列データが投球されたボールの軌跡を示すデータであった場合、投球当初のボールの軌跡と、落下直前のボールの軌跡とでは、その軌跡形状が異なるにもかかわらず、1種類の補間関数による補完や、実データの時間的変化を考慮せずに補完を行うため、欠落したデータに対して、適切なデータが生成されず、滑らかな補完ができないという問題がある。 Thus, in the conventional complementary technology, for example, when the time-series data is data indicating the trajectory of the pitched ball, the trajectory shape between the initial trajectory of the ball and the trajectory of the ball immediately before the fall Despite the difference, since interpolation is performed without considering one type of interpolation function or considering temporal changes in actual data, appropriate data is not generated for missing data and smooth interpolation is performed. There is a problem that can not be.
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、データの欠落した時系列データにおいて、欠落したデータの近傍に存在する実データの時間的変化に適応的に補間関数を変化させることで、滑らかな補完を行うことが可能な時系列データ補完装置、その方法及びそのプログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. In time-series data with missing data, an interpolation function is adaptively applied to temporal changes in actual data existing in the vicinity of the missing data. It is an object of the present invention to provide a time-series data complementing apparatus, a method thereof, and a program thereof capable of performing smooth complementation by changing the values.
本発明は、前記目的を達成するために創案されたものであり、まず、請求項1に記載の時系列データ補完装置は、データの欠落した時系列データを入力し、その時系列データである実データに基づいて欠落したデータを補完する時系列データ補完装置であって、記憶手段と、データ入力手段と、データ補完手段と、データ出力手段とを備える構成とした。 The present invention was created to achieve the above object. First, the time-series data complementing apparatus according to claim 1 inputs time-series data lacking data, and is an actual time-series data. A time-series data complementing device that complements missing data based on data, and includes a storage unit, a data input unit, a data complementing unit, and a data output unit.
かかる構成によれば、時系列データ補完装置は、データ入力手段によって、時系列データを入力し、その時系列データを逐次時系列に記憶手段に書き込む。この時系列データは、不規則にデータが欠落したデータ列であって、記憶手段には、実データが順次書き込まれるが、欠落したデータは書き込まれないため、データ抜けの状態で記憶手段に記憶されることになる。この欠落したデータは、そのデータに時系列で前後する実データの時間的変化(ある時間内における実データの個数、欠落したデータからの実データの距離等)と強い相関を持っている。 According to such a configuration, the time series data complementing device inputs time series data by the data input means, and sequentially writes the time series data in the storage means in time series. This time-series data is a data string in which data is irregularly lost, and the actual data is sequentially written in the storage means, but since the missing data is not written, it is stored in the storage means in a data missing state. Will be. This missing data has a strong correlation with the temporal change of the actual data preceding and following the data (the number of actual data within a certain time, the distance of the actual data from the missing data, etc.).
そこで、時系列データ補完装置は、データ補完手段によって、予め定めた時間区間内における時系列上で、欠落したデータの前又は後の少なくともいずれか一方に入力された実データの個数に対応した補間関数により、欠落したデータを補完し、補完データを生成する。そして、データ補完手段が、その補間データを記憶手段に書き込む。なお、補間関数は、予め定めた時間区間内における実データの個数により、多項式の次数や係数を決定することとしてもよいし、予め補間関数を複数用意しておき、選択することとしてもよい。これによって、欠落したデータを、前後の実データの時間的変化に応じて補完することが可能になる。 Therefore, the time series data complementing device performs interpolation corresponding to the number of actual data input before or after the missing data on the time series within a predetermined time interval by the data complementing means. A function is used to supplement missing data and generate supplementary data. Then, the data complementing means writes the interpolation data in the storage means. It should be noted that the interpolation function may be determined by determining the degree and coefficient of the polynomial according to the number of actual data within a predetermined time interval, or by preparing a plurality of interpolation functions in advance. As a result, the missing data can be complemented in accordance with temporal changes in the actual data before and after.
そして、時系列データ補完装置は、データ出力手段によって、時系列データを記憶手段から時系列に読み出して出力する。なお、記憶手段に記憶されている時系列データは、欠落したデータが補完データで補完されているため、出力されるデータは、欠落のない連続した時系列データとなる。 Then, the time series data complementing device reads the time series data from the storage means in time series by the data output means and outputs it. Note that the time-series data stored in the storage means is such that the missing data is supplemented with the supplemental data, so that the output data is continuous time-series data without any missing data.
また、請求項2に記載の時系列データ補完装置は、請求項1に記載の時系列データ補完装置において、前記データ補完手段が、補完区間抽出手段と、実データ計数手段と、補間関数決定手段と、補完データ生成手段と、データ更新手段とを備える構成とした。 According to a second aspect of the present invention, there is provided the time series data complementing apparatus according to the first aspect, wherein the data complementing means includes a supplementary interval extracting means, an actual data counting means, and an interpolation function determining means. And a complementary data generation means and a data update means.
かかる構成によれば、時系列データ補完装置は、補完区間抽出手段によって、記憶手段に記憶されている時系列データの中で、データの欠落した補完区間を抽出する。この補完区間は、欠落したデータが連続している場合、1つの区間とみなす。
この欠落データが1つ以上連続する補完区間は、その補完区間の時系列で前後する実データの時間的変化と強い相関を持っている。
そこで、時系列データ補完装置は、実データ計数手段によって、補完区間抽出手段で抽出された補完区間の時系列上前又は後の少なくともいずれか一方において、予め定めた時間区間内の実データの個数を計測し、補間関数決定手段によって、実データの個数と、その実データの値とに基づいて、補間関数を決定する。
According to such a configuration, the time-series data complementing device extracts a supplemental section lacking data from the time-series data stored in the storage unit by the supplementary section extracting unit. This complementary section is regarded as one section when missing data is continuous.
The supplementary section in which one or more missing data is continuous has a strong correlation with the temporal change of the actual data that precedes and follows the time series of the supplementary section.
Therefore, the time-series data complementing apparatus is configured so that the actual data counting unit counts the number of actual data in a predetermined time interval at least before or after the supplemental interval extracted by the supplementary interval extraction unit. The interpolation function is determined by the interpolation function determination means based on the number of actual data and the value of the actual data.
そして、時系列データ補完装置は、補完データ生成手段によって、補間関数決定手段で決定された補間関数に基づいて、補完区間における欠落したデータを補完した補完データを生成する。これによって、補完データは、前後する実データの時間的変化に適応したデータとなる。なお、欠落したデータが連続している場合であっても、その区間は同一の補間関数を用いて補完データを生成する。
そして、時系列データ補完装置は、データ更新手段によって、補完データ生成手段で生成された補完データにより、欠落したデータを補完することで、記憶手段に記憶されている時系列データを更新する。これによって、記憶手段に記憶されている時系列データは、欠落のない連続した時系列データとなる。
Then, the time-series data complementing device generates complementing data that complements the missing data in the complementing section based on the interpolation function determined by the interpolation function determining unit by the complementing data generating unit. As a result, the complementary data becomes data adapted to the temporal change of the actual data before and after. Even if the missing data is continuous, complementary data is generated in the section using the same interpolation function.
Then, the time-series data complementing device updates the time-series data stored in the storage unit by complementing the missing data with the complement data generated by the supplement data generation unit by the data updating unit. As a result, the time series data stored in the storage means becomes continuous time series data with no omission.
さらに、請求項3に記載の時系列データ補完装置は、請求項1又は請求項2に記載の時系列データ補完装置において、前記データ入力手段が、前記記憶手段に時系列に前記時系列データを書き込む際に、当該時系列データを、予め定めた遅延時間分だけ過去にずらした領域に書き込むこととした。
Furthermore, the time-series data complementing apparatus according to
かかる構成によれば、時系列データ補完装置は、データ入力手段において、入力されたデータを、記憶手段の予め定めた遅延時間分だけ過去にずらした領域に書き込むため、データ出力手段が読み出すデータは、その書き込まれたデータに対して、逆に遅延時間分だけ未来のデータを読み出すことになる。これによって、時系列データ補完装置は、入力されたデータに対して、未来のデータを補完することになる。 According to such a configuration, the time series data complementing device writes the input data in the data input unit in the area shifted in the past by the predetermined delay time of the storage unit, so the data read by the data output unit is On the contrary, future data is read by the delay time with respect to the written data. As a result, the time-series data complementing device complements future data with respect to the input data.
また、請求項4に記載の時系列データ補完装置は、請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の時系列データ補完装置において、前記データ出力手段は、前記記憶手段から時系列に前記時系列データを読み出す際に、当該時系列データを、予め定めた遅延時間分だけ過去にずらした領域から読み出すこととした。
The time-series data complementing apparatus according to
かかる構成によれば、時系列データ補完装置は、データ出力手段において、出力すべきデータを、記憶手段の予め定めた遅延時間分だけ過去にずらした領域から読み出すため、入力されたデータに対して、過去のデータを逐次出力することになる。
このデータ出力手段における遅延時間や、データ入力手段における遅延時間を変えることで、時系列データ補完装置は、現在時刻に対して、任意の時間の時系列データを出力することができる。
According to such a configuration, the time-series data complementing apparatus reads out the data to be output from the area shifted in the past by the predetermined delay time of the storage unit in the data output unit. The past data is sequentially output.
By changing the delay time in the data output means and the delay time in the data input means, the time series data complementing device can output time series data of an arbitrary time with respect to the current time.
さらに、請求項5に記載の時系列データ補完方法は、データの欠落した時系列データを入力し、その時系列データである実データに基づいて欠落したデータを補完する時系列データ補完方法であって、データ入力ステップと、データ補完ステップと、データ出力ステップとを含んでいることを特徴とする。
Furthermore, the time-series data complementing method according to
この手順によれば、時系列データ補完方法は、データ入力ステップで、時系列データを入力し、その時系列データを逐次時系列に記憶手段に書き込む。この時系列データは、不規則にデータが欠落したデータ列であって、記憶手段には、実データが順次書き込まれるが、欠落したデータは書き込まれないため、データ抜けの状態で記憶手段に記憶されることになる。 According to this procedure, in the time series data complementing method, in the data input step, time series data is input, and the time series data is sequentially written in the storage means in a time series. This time-series data is a data string in which data is irregularly lost, and the actual data is sequentially written in the storage means, but since the missing data is not written, it is stored in the storage means in a data missing state. Will be.
そして、時系列データ補完方法は、データ補完ステップで、予め定めた時間区間内における時系列上で、欠落したデータの前又は後の少なくともいずれか一方に入力された実データの個数に対応した補間関数により、欠落したデータを補完した補完データを生成し、その補完データを記憶手段に書き込む。これによって、欠落したデータを、前後の実データの時間的変化に応じて補完することが可能になる。
そして、時系列データ補完方法は、データ出力ステップで、時系列データを記憶手段から時系列に読み出して出力する。なお、記憶手段に記憶されている時系列データは、欠落したデータが補完データで補完されているため、欠落のない連続した時系列データとなる。
Then, the time series data complementing method is an interpolation corresponding to the number of actual data input before or after the missing data on the time series within a predetermined time interval in the data complementing step. Complement data that complements the missing data is generated by the function, and the supplement data is written to the storage means. As a result, the missing data can be complemented in accordance with temporal changes in the actual data before and after.
In the time series data complementing method, in the data output step, the time series data is read from the storage means in time series and output. Note that the time-series data stored in the storage means is continuous time-series data with no omission because the missing data is complemented with the complement data.
また、請求項6に記載の時系列データ補完プログラムは、データの欠落した時系列データを入力し、その時系列データである実データに基づいて欠落したデータを補完するために、コンピュータを、データ入力手段、補完区間抽出手段、実データ計数手段、補間関数決定手段、補完データ生成手段、データ更新手段、データ出力手段として機能させることを特徴とする。
The time-series data supplement program according to
かかる構成によれば、時系列データ補完プログラムは、データ入力手段によって、時系列データを入力し、その時系列データを逐次時系列に記憶手段に書き込む。
そして、時系列データ補完プログラムは、補完区間抽出手段によって、記憶手段に記憶されている時系列データの中で、データの欠落した補完区間を抽出し、実データ計数手段によって、その補完区間の時系列上前又は後の少なくともいずれか一方において、予め定めた時間区間内の実データの個数を計測する。さらに、時系列データ補完プログラムは、補間関数決定手段によって、実データの個数と、その実データの値とに基づいて、補間関数を決定する。
According to such a configuration, the time series data complementing program inputs time series data by the data input means, and sequentially writes the time series data to the storage means in time series.
Then, the time series data complementing program extracts the supplementary section lacking data from the time series data stored in the storage means by the supplementary section extracting means, and the actual data counting means at the time of the supplementary section. The number of actual data in a predetermined time interval is measured at least either before or after the series. Further, the time series data complementing program determines the interpolation function based on the number of actual data and the value of the actual data by the interpolation function determining means.
そして、時系列データ補完プログラムは、補完データ生成手段によって、補間関数決定手段で決定された補間関数に基づいて、補完区間における欠落したデータを補完した補完データを生成する。これによって、補完データは、前後する実データの時間的変化に適応したデータとなる。 Then, the time series data complementing program generates complementing data that complements the missing data in the complementing section based on the interpolation function determined by the interpolation function determining unit by the complementing data generating unit. As a result, the complementary data becomes data adapted to the temporal change of the actual data before and after.
さらに、時系列データ補完プログラムは、データ更新手段によって、補完データ生成手段で生成された補完データにより、記憶手段における欠落したデータを補完することで、時系列データを更新する。これによって、記憶手段に記憶されている時系列データは、欠落のない連続した時系列データとなる。そして、時系列データ補完プログラムは、データ出力手段によって、時系列データを記憶手段から時系列に読み出して出力する。 Further, the time series data supplement program updates the time series data by supplementing the missing data in the storage means with the supplement data generated by the supplement data generation means by the data updating means. As a result, the time series data stored in the storage means becomes continuous time series data with no omission. Then, the time series data complementing program reads out the time series data from the storage means in time series by the data output means and outputs it.
請求項1又は請求項5に記載の発明によれば、データが欠落した時系列データであっても、個々の欠落したデータを前後の実データの時間変化に基づいて、補間関数を変えて補完することができるので、欠落したデータに対して、滑らかな補完を行うことが可能になる。また、本発明は、時系列データにおいて、データの欠落が不等間隔に発生したり、連続して発生したりする場合であっても、それぞれ異なる補間関数を用いて、データの補完を行うことができるので、滑らかでかつ抜けのない補完を行うことができる。
According to the invention described in
請求項2又は請求項6に記載の発明によれば、時系列データにおけるデータの欠落した部分を補完区間として抽出し、その区間毎に補間関数を決定するため、連続してデータが欠落した場合、その欠落したデータは同一の補間関数によって補間が行われることになる。これによって、補完処理を行う際の演算量を減らすことができる。
According to the invention described in
請求項3に記載の発明によれば、入力されたデータに対して、未来のデータを補完することが可能になる。
請求項4に記載の発明によれば、入力されたデータに対して、過去のデータを逐次出力することが可能になる。
According to the third aspect of the present invention, it becomes possible to supplement future data with respect to the input data.
According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to sequentially output past data for the input data.
このように、本発明は、一定の時刻の範囲内であれば、任意の時刻のデータを入力し、任意の時刻のデータを出力することが可能になる。これによって、本発明は、例えば、映像内でボールが移動した位置を時系列データで取得した場合、そのボールの移動後の一定時間後にボールの軌跡を描画したり等の映像効果を発生させるために活用することができる。 Thus, according to the present invention, it is possible to input data at an arbitrary time and output data at an arbitrary time as long as it is within a certain time range. Thus, for example, when the position where the ball has moved in the video is acquired as time-series data, the present invention generates a video effect such as drawing the trajectory of the ball after a certain time after the movement of the ball. It can be used for.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
[時系列データ補完装置の構成]
まず、図1を参照して、本発明に係る時系列データ補完装置の構成について説明する。図1は、時系列データ補完装置の構成を示したブロック図である。
図1に示したように、時系列データ補完装置1は、時系列データを入力し、その時系列データで欠落したデータを補完するものである。ここでは、時系列データ補完装置1は、記憶手段10と、データ入力手段20と、データ出力手段30と、データ補完手段40とを備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Configuration of time-series data complementing device]
First, the configuration of the time-series data complementing device according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a time-series data complementing apparatus.
As shown in FIG. 1, the time-series
記憶手段10は、後記するデータ入力手段20で入力された時系列データを、少なくとも欠落したデータであるか又は実データであるかを示す属性に対応付けて記憶するもので、メモリ(RAM:Random Access Memory)やハードディスク等の記憶装置である。
ここで、図2を参照して、記憶手段10に記憶されるデータの構成について説明する。図2は、記憶手段に記憶されるデータの配列構造を示す構成図である。
ここでは、記憶手段10に記憶されるデータの構造を、アドレスAdが「0」〜「N−1」のN個の要素を有する配列構造としている。具体的には、記憶手段10は、データの数値を格納する配列D[0]〜D[N−1]を有するデータ領域Daと、データの属性を格納する配列A[0]〜A[N−1]を有する属性領域Aaとによって構成される。
このデータ領域Daに格納されているデータは、データ入力手段20から入力される実際のデータ(実データ)、又は後記するデータ補完手段40によって補完された補完データである。
The storage means 10 stores time-series data input by the data input means 20 described later in association with at least an attribute indicating whether it is missing data or actual data, and is stored in a memory (RAM: Random). (Access Memory) or a storage device such as a hard disk.
Here, the configuration of data stored in the
Here, the structure of the data stored in the storage means 10 is an array structure having N elements whose addresses Ad are “0” to “N−1”. Specifically, the
The data stored in the data area Da is actual data (actual data) input from the
また、属性領域Aaに格納される属性は、データ領域Daに格納されているデータが、格納されていない状態であるか、実データが格納された状態であるか、又は補完データが格納された状態であるかを示す情報である。ここでは、データ領域Daに格納されているデータが、格納されていない状態(欠落データ)を表す場合は“0”、実データが格納された状態である場合は“1”、補完データが格納された状態である場合は“2”という数値を、一例として、属性領域Aaに格納することとする。
また、以降では、アドレスAdがn(n=0,1,…,N−1とする)のデータ領域Daの内容(データ値)をD[n]、属性領域Aaの内容(属性値)をA[n]と表すこととする。
なお、記憶手段10の属性領域Aaは、図示していない初期化手段によって、すべて実データではないことを示す属性の値(例えば“0”)で初期化されるものとする。
図1に戻って説明を続ける。
In addition, the attribute stored in the attribute area Aa indicates whether the data stored in the data area Da is not stored, actual data is stored, or complementary data is stored. It is information indicating whether or not the state is present. Here, “0” is stored when the data stored in the data area Da represents a state where data is not stored (missing data), “1” is stored when actual data is stored, and complementary data is stored. In this case, the numerical value “2” is stored in the attribute area Aa as an example.
Further, hereinafter, the content (data value) of the data area Da having the address Ad of n (n = 0, 1,..., N−1) is D [n], and the content (attribute value) of the attribute area Aa. This is expressed as A [n].
It is assumed that the attribute area Aa of the
Returning to FIG. 1, the description will be continued.
データ入力手段20は、外部から時系列データを入力するものである。ここで入力されたデータは、逐次記憶手段10に書き込まれる。
ここでは、データ入力手段20には、現在時刻t(以降ではtを非負の正数値とする)において、外部からtよりe単位時間過去、すなわち時刻(t−e)におけるデータ値Din(t−e)が入力されることとする。なお、現在時刻tからの遅延時間である遡及量eは、0≦e<N(Nは、記憶手段10の配列要素数(図2参照))の整数である。この遡及量eについては、後でさらに説明を行うこととする。
The data input means 20 inputs time series data from the outside. The data input here is sequentially written into the storage means 10.
Here, the
また、このデータ入力手段20は、データ値Din(t−e)が入力されたときに、そのデータ値Din(t−e)を記憶手段10のデータ領域Daに書き込むとともに、属性領域Aaに実データであることを示す属性値を書き込む。なお、記憶手段10における書き込み先のアドレスwは、例えば、以下の(1)式に示す演算によって求められるアドレスとする。ここで、(mod N)は、Nで除算したときの剰余を示す。 In addition, when the data value D in (te) is input, the data input means 20 writes the data value D in (te) in the data area Da of the storage means 10 and at the same time the attribute area Aa. The attribute value indicating that it is actual data is written in. Note that the write destination address w in the storage means 10 is, for example, an address obtained by the calculation shown in the following equation (1). Here, (mod N) indicates a remainder when dividing by N.
これによって、データ入力手段20は、記憶手段10におけるアドレス「0」〜「N−1」を環状に使用することになる。
そして、データ入力手段20は、この(1)式で算出されたアドレスwに対して、以下の(2)式に示すように、データ値Din(t−e)と、実データを示す属性値“1”とを書き込む。
As a result, the data input means 20 uses the addresses “0” to “N−1” in the storage means 10 in a ring shape.
Then, the data input means 20 uses the data value D in (te) and the attribute indicating the actual data, as shown in the following expression (2), for the address w calculated in the expression (1). Write the value “1”.
また、データ入力手段20は、現在時刻tにおいて、データが入力されなかったとき(欠落データ)、記憶手段10の属性領域Aaにデータが実データでない(欠落データ)ことを示す属性値を書き込む。例えば、記憶手段10における書き込み先のアドレスを、前記(1)式のアドレスwとしたとき、データ入力手段20は、アドレスwに対して、以下の(3)式に示すように、欠落データを示す属性値“0”を書き込む。このとき、データ値は、任意の値とする。 In addition, when no data is input at the current time t (missing data), the data input means 20 writes an attribute value indicating that the data is not actual data (missing data) in the attribute area Aa of the storage means 10. For example, when the address of the write destination in the storage means 10 is the address w in the above expression (1), the data input means 20 can store missing data with respect to the address w as shown in the following expression (3). The indicated attribute value “0” is written. At this time, the data value is an arbitrary value.
そして、データ入力手段20は、前記(2)式及び前記(3)式に示すように、記憶手段10にデータを書き込んだ段階で、データ補完手段40にその旨の通知「書き込み完了通知」を通知する。 Then, as shown in the equations (2) and (3), the data input means 20 sends a notification “write completion notice” to the data complementing means 40 at the stage of writing the data in the storage means 10. Notice.
データ出力手段30は、記憶手段10に記憶されている時系列データである実データ又は補完データを逐次読み出して、外部に出力するものである。なお、このデータ出力手段30は、後記するデータ補完手段40から、欠落データの補完を完了した旨の通知「補完完了通知」を通知されるごとに、データ(実データ又は補完データ)を出力する。
The data output means 30 sequentially reads actual data or complementary data that is time-series data stored in the storage means 10 and outputs it to the outside. The
また、このデータ出力手段30は、現在時刻tからd単位時間過去、すなわち時刻(t−d)におけるデータ値Dout(t−d)を記憶手段10から読み出して出力することとする。なお、現在時刻tからの遅延時間である遡及量dは、0≦d<N(Nは、記憶手段10の配列要素数(図2参照))の整数である。この遡及量dをどのように利用するかについては、後で説明を行うこととする。 Further, the data output means 30 reads out and outputs the data value D out (td) at the d unit time past from the current time t, that is, the time (td), from the storage means 10. The retroactive amount d, which is a delay time from the current time t, is an integer of 0 ≦ d <N (N is the number of array elements in the storage means 10 (see FIG. 2)). How to use the retroactive amount d will be described later.
また、データ出力手段30が記憶手段10におけるデータを読み出す際のアドレスrは、例えば、以下の(4)式に示す演算によって求められるアドレスとする。ここで、(mod N)は、Nで除算したときの剰余を示す。 Further, the address r when the data output means 30 reads the data in the storage means 10 is, for example, an address obtained by the calculation shown in the following equation (4). Here, (mod N) indicates a remainder when dividing by N.
そして、データ出力手段30は、以下の(5)式に示すように、アドレスrにおける属性値A[r]が、欠落データを示す属性値“0”のときは、非数(NaN:Not a Number)を、データ値Dout(t−d)として出力し、それ以外の属性値のときは、データ値D[r]をデータ値Dout(t−d)として出力する。 Then, as shown in the following equation (5), when the attribute value A [r] at the address r is the attribute value “0” indicating missing data, the data output means 30 is not a number (NaN: Not a Number) is output as the data value D out (t−d), and for other attribute values, the data value D [r] is output as the data value D out (t−d).
ここでは、属性値A[r]が、欠落データを示す属性値“0”となる場合を想定しているが、後記するデータ補完手段40が動作することで、長時間でデータが欠落した場合を除いては、欠落データは補完され、補完データ(属性値“2”)に変更されることになる。
なお、データ出力手段30は、前記(5)式の代わりに、以下の(6)式に示すように、アドレスrにおけるデータ値D[r]及び属性値A[r]を、それぞれ、時刻(t−d)におけるデータ値Dout(t−d)及び属性値Aout(t−d)として出力することとしてもよい。
Here, it is assumed that the attribute value A [r] is an attribute value “0” indicating missing data. However, when data complementing means 40 described later operates, data is lost for a long time. Except for, missing data is complemented and changed to complemented data (attribute value “2”).
Note that the data output means 30 replaces the data value D [r] and the attribute value A [r] at the address r with the time (as shown in the following expression (6) instead of the expression (5), respectively. It is good also as outputting as data value Dout (td) and attribute value Aout (td) in td).
ここで、図3を参照(適宜図1参照)して、データ入力手段20が行う記憶手段10に対するデータの書き込みと、データ出力手段30が行う記憶手段10からのデータの読み出しの関係について説明する。図3は、記憶手段に記憶される配列において、データの書き込み及び読み出しの関係を説明するための説明図である。
ここでは、記憶手段10のアドレス「0」〜「N−1」に対応するデータ領域Daの配列をD[0]〜D[N−1]、属性領域Aaの配列をA[0]〜A[N−1]とし、現在時刻tに対応するデータ値及び属性値等が、アドレス「i」に対応する領域(D[i]及びA[i])に書き込まれているとする。
Here, with reference to FIG. 3 (refer to FIG. 1 as appropriate), the relationship between the data writing to the storage means 10 performed by the data input means 20 and the data reading from the storage means 10 performed by the data output means 30 will be described. . FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the relationship between data writing and reading in the array stored in the storage means.
Here, the array of the data area Da corresponding to the addresses “0” to “N−1” of the storage means 10 is D [0] to D [N−1], and the array of the attribute area Aa is A [0] to A. It is assumed that [N−1] and the data value and attribute value corresponding to the current time t are written in the area (D [i] and A [i]) corresponding to the address “i”.
ここで、データ入力手段20に、現在時刻tよりe単位時間過去のデータが入力されると、データ入力手段20は、前記(1)式により書き込みアドレス「w」を算出(ここではw=i−e)し、e単位時間遅延した過去のデータとして、配列D[i−e]にデータ値を、配列A[i−e]にその属性値を書き込む。
また、データ入力手段20は、現在時刻tよりd単位時間遅延した過去のデータを、記憶手段10から読み出す。すなわち、データ入力手段20は、前記(4)式により読み出しアドレス「r」を算出(ここではr=i−d)し、d単位時間過去のデータ値となるD[i−d]を読み出す。
Here, when data e unit time past from the current time t is input to the data input means 20, the data input means 20 calculates the write address “w” by the above equation (1) (here w = i). -E), and as past data delayed by e unit time, the data value is written in the array D [ie] and the attribute value is written in the array A [ie].
Further, the data input means 20 reads past data delayed by d unit time from the current time t from the storage means 10. That is, the data input means 20 calculates the read address “r” by the above equation (4) (here, r = id), and reads D [id] that is a data value in the past d unit time.
ここで、データ入力手段20に入力されるデータの現在時刻tからの遅延時間である遡及量e、及び、データ出力手段30が出力する際の現在時刻tからの遅延時間である遡及量dをどのように利用するかについて説明する。
例えば、「遡及量e<遡及量d」の関係を満たすときは、データ出力手段30から出力されるデータのデータ値Dout(t−d)(図3中D[i−d]の値)は、データ入力手段20に入力されるデータのデータ値Din(t−e)(図3中D[i−e]の値)よりも相対的に過去の情報となる。
Here, the retroactive amount e which is the delay time from the current time t of the data input to the data input means 20 and the retroactive amount d which is the delay time from the current time t when the data output means 30 outputs are set. How to use is explained.
For example, when the relationship “retroactive amount e <retroactive amount d” is satisfied, the data value D out (t−d) of the data output from the data output means 30 (the value of D [id] in FIG. 3) Is past information relative to the data value D in (te) of the data input to the data input means 20 (value of D [ie] in FIG. 3).
また、「遡及量e=遡及量d」の関係を満たすときは、データ出力手段30から出力されるデータのデータ値Dout(t−d)が、データ入力手段20に入力されるデータのデータ値Din(t−e)と相対的に同時刻の情報となる。
また、「遡及量e>遡及量d」の関係を満たすときは、データ出力手段30から出力されるデータのデータ値Dout(t−d)は、データ入力手段20に入力されるデータのデータ値Din(t−e)よりも相対的に未来の情報となる。
When the relationship of “retroactive amount e = retroactive amount d” is satisfied, the data value D out (t−d) of the data output from the data output means 30 is the data of the data input to the data input means 20. It becomes information at the same time relative to the value D in (te).
When the relationship of “retroactive amount e> retroactive amount d” is satisfied, the data value D out (t−d) of the data output from the data output means 30 is the data of the data input to the data input means 20. It becomes information of the future relative to the value D in (te).
このように、時系列データ補完装置1は、0≦e<Nかつ0≦d<Nを満たす限り、任意の時間の情報を入力し、また、任意の時間の情報を出力することができる。なお、遡及量e及び遡及量dは、データ入力手段20及びデータ出力手段30に予め定数として設定されていることとしてもよいし、変数として外部から設定されることとしてもよい。
As described above, the time-series
例えば、遡及量e及び遡及量dを変えることで、サッカーのボールを追跡し、その軌跡を時系列データとして取得可能な場合、シュートを行った瞬間の映像が画面上に映っていなくても、そのシュートシーンに画面が切り替わった段階で、時系列データを遡ってシュートを行った瞬間からのボールの軌跡を取得することができる。これによって、画面上にシュートを行った瞬間からのボールの軌跡を表示させることができる。また、野球における打球軌跡を時系列データとして取得可能な場合、e>dとすることにより、未来のボール軌跡を画面上に表示させることができる。
図1に戻って説明を続ける。
For example, by tracking the soccer ball by changing the retroactive amount e and the retroactive amount d, and the trajectory can be acquired as time-series data, even if the video at the moment of shooting is not displayed on the screen, When the screen is switched to the shooting scene, the trajectory of the ball from the moment when the shooting is performed by tracing back the time series data can be acquired. As a result, the trajectory of the ball from the moment of shooting can be displayed on the screen. Further, when it is possible to acquire a hit ball trajectory in baseball as time series data, a future ball trajectory can be displayed on the screen by setting e> d.
Returning to FIG. 1, the description will be continued.
データ補完手段40は、記憶手段10に記憶される時系列データで、欠落したデータを、その欠落したデータの少なくとも前又は後の実データに基づいて補間関数を変えて補完するものである。このデータ補完手段40は、データ入力手段20から記憶手段10にデータを書き込んだ旨の通知「書き込み完了通知」があった段階で動作を行う。ここでは、データ補完手段40は、補完区間抽出手段41と、補完手段42と、データ更新手段43とを備えている。 The data complementing means 40 is time-series data stored in the storage means 10 and supplements missing data by changing the interpolation function based on actual data at least before or after the missing data. The data complementing means 40 operates when there is a notification “writing completion notice” indicating that data has been written from the data input means 20 to the storage means 10. Here, the data complementing means 40 includes a complementing section extracting means 41, a complementing means 42, and a data updating means 43.
補完区間抽出手段41は、記憶手段10に記憶されている時系列データの属性値を参照して、実データの有無を検出することで、欠落したデータの補完を行う補完区間を抽出するものである。
The complementary
この補完区間抽出手段41は、現在時刻tから実データが何単位時間過去のデータであるかを、予め定めた実データの個数分探索し、その実データ間の区間を補完区間として抽出する。この抽出された補完区間は、補完手段42に通知される。なお、補完区間抽出手段41は、実データの値も同時に補完手段42に通知することとする。
The supplementary section extracting means 41 searches for a predetermined number of actual data to find out how many hours past the actual data is from the current time t, and extracts a section between the actual data as a supplementary section. The extracted supplementary section is notified to the supplementing
ここで、図4を参照(適宜図1参照)して、補完区間抽出手段41が抽出する補完区間について説明する。図4は、補完区間の概念を説明するための説明図であって、(a)は入力された欠落のある時系列データを示し、(b)はその時系列データに対して補完区間を抽出した例を示している。 Here, with reference to FIG. 4 (refer to FIG. 1 as appropriate), the complementary section extracted by the complementary section extraction means 41 will be described. FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the concept of a supplementary section, where (a) shows input time-series data with missing parts, and (b) shows a supplementary section extracted from the time-series data. An example is shown.
図4(a)では、データ入力手段20から記憶手段10に書き込まれた欠落のある時系列データを模式的に示し、右側の方が過去のデータを示している。なお、図4では、○印は欠落しているデータ(欠落データ)を示し、●印は実データを示している。
このとき、補完区間抽出手段41は、現在時刻tから過去に遡って、実データが存在する遡及量(何単位時間過去のデータであるかを表す値)を順次探索する。そして、現在時刻tからs番目の実データが存在したときの遡及量u(TR[s])を抽出する。
In FIG. 4A, time-series data with missing data written from the data input means 20 to the storage means 10 is schematically shown, and the right side shows past data. In FIG. 4, the ◯ mark indicates missing data (missing data), and the ● mark indicates actual data.
At this time, the complementary section extracting means 41 sequentially searches the retroactive amount (value indicating how many unit time the past data) exists in the actual data from the current time t to the past. Then, the retroactive amount u (T R [s]) when the s-th actual data exists from the current time t is extracted.
例えば、図4(b)に示すように、補完区間抽出手段41は、現在時刻tから0番目の実データが1単位時間過去のデータであった場合は、遡及量TR[0]=1とし、1番目の実データが4単位時間過去のデータであった場合は、遡及量TR[1]=4とする。このように、補完区間抽出手段41は、順次、遡及量TR[s]を探索する。
また、このとき、補完区間抽出手段41は、現在時刻tからs番目の実データのデータ値(DR[s])を抽出する。
For example, as shown in FIG. 4B, the supplementary
At this time, the complementary
なお、補完区間抽出手段41は、予め定めた最大遡及量Nlim(0≦Nlim<N:Nは記憶手段10に記憶されるデータの配列数)を超える遡及は行わないこととする。また、補完区間抽出手段41は、予め定めた実データの個数Sが探索された段階で以降の探索を行わないこととする。このとき、実データの個数が、S個に満たないS´個であった場合には、補完区間抽出手段41は、TR[S´]=TR[S´+1]=…=TR[S−1]=Nlim+1と設定する。
このように抽出(設定)された各遡及量TR[s](s=0,1,…,S−1)に基づいて、以下の(7)式に示すように、(S+1)個の区間U0〜USを開空間として設定することで、欠落したデータの区間、すなわち補完区間を表すことができる。
It is assumed that the complementary
Based on each retroactive amount T R [s] (s = 0, 1,..., S−1) extracted (set) in this way, as shown in the following equation (7), (S + 1) By setting the sections U 0 to U S as open spaces, it is possible to represent a missing data section, that is, a complementary section.
この設定された区間U0〜USは、図4(b)に示すように、欠落したデータが連続している区間が1つの区間となる。なお、この区間は開区間でかつ整数の集合であるため、実データが連続する領域(例えば、図4(b)中のU2)では、欠落したデータが空(空集合φ)である。
図1に戻って説明を続ける。
In the set sections U 0 to U S , as shown in FIG. 4B, a section in which missing data is continuous becomes one section. Since this section is an open section and a set of integers, the missing data is empty (empty set φ) in a region where actual data continues (for example, U 2 in FIG. 4B).
Returning to FIG. 1, the description will be continued.
補完手段42は、補完区間抽出手段41で抽出された補完区間(区間U0〜US)毎に、補完対象となる区間の少なくとも前又は後に存在する実データに基づいて、欠落したデータの補完を行うものである。なお、補完手段42は、すべての区間が空集合φ、すなわち欠落したデータがない場合は、補完処理を行わず、補完完了通知をデータ出力手段30に通知するものとする。
また、ここでは、補完手段42は、実データ計数手段42aと、補間関数決定手段42bと、補完データ生成手段42cとを備えている。
The complementing means 42 supplements the missing data for each of the supplementary sections (sections U 0 to U S ) extracted by the supplementary section extracting means 41 based on actual data existing at least before or after the section to be supplemented. Is to do. Note that the complementing
Here, the complementing means 42 includes an actual data counting means 42a, an interpolation function determining means 42b, and a complementary data generating means 42c.
実データ計数手段42aは、補完区間抽出手段41で抽出された補完対象となる区間の時系列で前後の予め定めた時間区間に存在する実データの個数を計測するものである。この実データ計数手段42aで計測された実データの個数は、補間関数決定手段42bに出力される。なお、ここでは、実データ計数手段42aは、実データの個数を、補完対象となる、ある区間Usに対して、時系列で前に入力された実データの個数Nbeforeと、区間Usに対して、時系列で後に入力された実データの個数Nafterとに分けて計測する。
The actual data counting means 42a measures the number of actual data existing in a predetermined time section before and after the time series of the sections to be complemented extracted by the supplementary
この区間Usの後に入力された実データの個数Nafter(s)は、以下の(8)式に示すように、区間Usの下限値(inf(Us))よりも小さい遡及量(dafterとする)で、0<dafter<inf(Us)に存在する属性値が“1”の要素(遡及量)からなる集合の要素数(s個)となる。 The number N after (s) of actual data input after this section U s is a retroactive amount smaller than the lower limit value (inf (U s )) of the section U s , as shown in the following equation (8). d after ), the number of elements (s) of the set consisting of elements (retroactive amounts) having an attribute value “1” existing in 0 <d after <inf (U s ).
一方、区間Usの前に入力された実データの個数Nbefore(s)は、以下の(9)式に示すように、区間Usの上限値(sup(Us))よりも大きい遡及量(dbeforeとする)で、sup(Us)<dbefore≦Nlimに存在する属性値が“1”の要素(遡及量)からなる集合の要素数となる。 On the other hand, the number N before (s) of the actual data input before the interval U s, as shown in the following equation (9), larger than the upper limit value of the interval U s (sup (U s)) retrospectively The quantity (assumed to be d before ) is the number of elements in the set composed of elements (retroactive quantities) having an attribute value “1” existing in sup (U s ) <d before ≦ N lim .
すなわち、実データ計数手段42aは、前記(8)式及び(9)式の要素数を計測することで、時間区間0〜Nlimにおける実データの個数を計測する。
That is, actual
補間関数決定手段42bは、実データ計数手段42aで計測された、補完対象となる区間における前後の実データの個数及びそのデータ値に基づいて、その区間の欠落したデータを補完するための補間関数を決定するものである。
以下、補間関数決定手段42bが、多項式の補間関数を決定する例について説明する。
ここでは、補間関数決定手段42bは、補完対象となる区間における前後の実データの個数に基づいて、以下の(10)式に示したK次の多項式による補間関数P(u)を決定することとする。
The interpolation
Hereinafter, an example in which the interpolation
Here, the interpolation
そして、補間関数決定手段42bは、前記(10)式に示した多項式による補間関数P(u)の次数K及び係数ak(k=0,1,…,K)を決定する。
例えば、補間関数決定手段42bは、ある区間Usにおいて、遡及量が“0”からNlim(最大遡及量)に存在する実データの個数(総数)から“1”を減じた値を次数Kとする。この場合、補間関数決定手段42bは、区間Usの前後に入力された実データの個数であるNafter(s)((8)式参照)と、Nbefore(s)((9)式参照)とに基づいて、以下の(11)式により、次数Kを算出する。
Then, the interpolation
For example, the interpolation
なお、Nafter(s)及びNbefore(s)の両方が“0”で、次数Kの値が“−1”となった場合は、補間関数決定手段42bは、補間関数を決定せず、区間Usに対しては補完処理を行わないこととする。
そして、補間関数決定手段42bは、以下の(12)式に示した行列演算により、係数ak(k=0,1,…,K)を算出する。なお、TR(k)(k=0,1,…,K)は、補完区間抽出手段41で設定された、現在時刻からk番目の実データが存在したときの遡及量を示す。また、DR(k)(k=0,1,…,K)は、遡及量TR(k)における実データの値を示す。
When both N after (s) and N before (s) are “0” and the value of the order K is “−1”, the interpolation
Then, the interpolation
これによって、前記(10)式の補間関数P(u)は、実データを点列としたときの、実データの全点(K+1)を通るK次の多項式となる。そして、この補間関数P(u)を用いることで、後記する補完データ生成手段42cにおいて、欠落したデータの値を算出することが可能になる。
なお、ここでは、補間関数決定手段42bは、次数Kを前記(11)式で示したように、(実データ数−1)で算出したが、以下の(13)式に示すように、予め定めた最高次数Kmaxで、次数Kを制限することとしてもよい。
As a result, the interpolation function P (u) of the equation (10) becomes a K-th order polynomial passing through all points (K + 1) of the actual data when the actual data is a point sequence. Then, by using this interpolation function P (u), it is possible to calculate the value of the missing data in the complementary data generation means 42c described later.
Here, the interpolation
この場合も、次数Kの値が“−1”となった場合は、補間関数決定手段42bは、補間関数を決定せず、区間Usに対しては補完処理を行わないこととする。
また、補間関数決定手段42bは、前記(12)式で示したように、現在時刻から過去に遡って、予め定めた最大遡及量内の実データの値に基づいて、多項式の係数を算出したが、算出に利用する実データを、補完対象となる補完区間の近傍に限定することとしてもよい。
Again, if the value of order K becomes "-1", the interpolation
Further, the interpolation
例えば、補間関数決定手段42bは、区間Usより遡及量が小さい側において区間Usに近い側から最大Mafter個まで、区間Usより遡及量が大きい側において区間Usに近い側から最大Mbefore個までの実データを使用する。ここで、補完対象となる補完区間の近傍の実データがL個、各実データのある時点までの遡及量をb0〜bL-1とする。なお、次数Kは、以下の(14)式に示すように、予め定めた最高次数Kmaxと、(L−1)との小さい値とする。 Maximum example, the interpolation function determining means 42b from the side close to the section U s at the side retroactive amount is smaller than the interval U s up to M after pieces, from the side close to the section U s at the side retroactive amount is larger than the interval U s Use up to M before actual data. Here, it is assumed that L pieces of actual data in the vicinity of the complement section to be complemented and the retroactive amount up to a certain point of each real data are b 0 to b L−1 . The order K is a small value between a predetermined maximum order K max and (L−1), as shown in the following equation (14).
この場合、補間関数決定手段42bは、以下の(15)式に示した行列演算により、係数ak(k=0,1,…,K)を算出する。なお、TR(k)(k=b0,b1,…,bL-1)は、補完区間抽出手段41で設定された、現在時刻からk番目の実データが存在したときの遡及量を示す。また、DR(k)(k=b0,b1,…,bL-1)は、遡及量TR(k)における実データの値を示す。 In this case, the interpolation function determination means 42b calculates the coefficient a k (k = 0, 1,..., K) by the matrix calculation shown in the following equation (15). T R (k) (k = b 0 , b 1 ,..., B L-1 ) is a retroactive amount when the k-th actual data from the current time set by the complementary section extracting means 41 exists. Indicates. Further, D R (k) (k = b 0 , b 1 ,..., B L-1 ) indicates the value of actual data in the retroactive amount T R (k).
補完データ生成手段42cは、補間関数決定手段42bで決定された補間関数を用いて、実データを合成することで、欠落したデータを補完するための補完データを生成するものである。
ここで、補完対象となる区間Usに着目すると、補間関数がP(u)の場合、現在時刻よりj∈Usだけ遡及した時刻における補完データ値Dins(j)は、Dins(j)=P(j)となる。そこで、補完データ生成手段42cは、補完対象となるすべての補完区間に対して、補間関数を用いることで補完データを生成する。
そして、補完データ生成手段42cは、補完データと、その補完データを生成したときの遡及時刻(遡及量)とを、データ更新手段43に出力する。
The complementary
Here, focusing on the interval U s to be complemented, when the interpolation function is P (u), the complement data value D ins (j) at a time retroactive by j∈U s from the current time is D ins (j ) = P (j). Therefore, the complementary
Then, the complementary
データ更新手段43は、補完手段42の補完データ生成手段42cによって生成された補完データを、記憶手段10に書き込むことで、欠落したデータを補完データに更新するものである。なお、データ更新手段43は、補完データ生成手段42cから出力される時刻の遡及量に基づいて、記憶手段10のデータ領域に補完データを書き込み、属性領域に、そのデータが補完データであることを示す属性値“2”を書き込む。
すなわち、データ更新手段43は、時刻の遡及量jにおける補完データの値がDins(j)であるとき、記憶手段10に対して、以下の(16)式に示すように、データ領域の値と、属性領域の値を書き込む。
The
That is, when the value of the complementary data in the retroactive amount j of time is D ins (j), the
ここで、tは現在時刻、Nは記憶手段10の配列要素数、(mod N)はNで除算したときの剰余を示す。
そして、データ更新手段43は、欠落データの補完が完了した段階で、補完が完了した旨の通知「補完完了通知」を、データ出力手段30に通知する。これによって、データ出力手段30は、逐次補完済みの時系列データを出力することが可能になる。
Here, t is the current time, N is the number of array elements in the storage means 10, and (mod N) is the remainder when dividing by N.
Then, the
以上説明したように、時系列データ補完装置1を構成することで、時系列に順次入力される時系列データにおいて、欠落したデータがあった場合でも、その欠落したデータの少なくとも前又は後の実データに基づいて、補完データを生成することができる。
また、時系列データ補完装置1は、欠落したデータの近傍に存在する実データの時間的変化によって、補間関数を変えて補完データを生成するため、実データに対して滑らかに補完を行うことが可能になる。
As described above, by configuring the time-series
In addition, the time-series
なお、時系列データ補完装置1は、一般的なコンピュータを、前記した各手段として機能させる時系列データ補完プログラムとして実現することもできる。この時系列データ補完プログラムは、通信回線を介して配布することも可能であるし、CD−ROM等の記録媒体に書き込んで配布することも可能である。
Note that the time-series
[時系列データ補完装置の動作]
次に、図5を参照(適宜図1参照)して、本発明に係る時系列データ補完装置の動作について説明する。図5は、時系列データ補完装置の全体動作を示すフローチャートである。
[Operation of time-series data complementer]
Next, the operation of the time-series data complementing apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. 5 (refer to FIG. 1 as appropriate). FIG. 5 is a flowchart showing the overall operation of the time-series data complementing apparatus.
(初期化ステップ)
まず、時系列データ補完装置1は、図示していない初期化手段によって、記憶手段10に対する書き込みアドレス、読み出しアドレスを初期化するとともに、属性領域に初期値を設定する(ステップS1)。
(Initialization step)
First, the time-series
なお、図示していない初期化手段は、現在時刻に対して、予め定めた遡及量分ずらして、書き込みアドレス、読み出しアドレスを初期化する。また、初期化手段は、記憶手段10の属性領域に対して、「実データ」ではないことを示す属性を書き込むことで、初期化を行う。このように、書き込みアドレス及び読み出しアドレスを、それぞれ予め現在時刻からの遡及量分だけずらして初期化することで、任意の時刻のデータを入力し、任意の時刻のデータを出力することが可能になる。
Note that an initialization unit (not shown) initializes the write address and the read address by shifting a predetermined retroactive amount with respect to the current time. Further, the initialization unit performs initialization by writing an attribute indicating that it is not “real data” in the attribute area of the
(データ入力ステップ)
この初期化後、時系列データ補完装置1は、データ入力手段20によって、外部から逐次データを入力する(ステップS2)。
そして、時系列データ補完装置1は、実データが入力された場合、記憶手段10のデータ領域に、実データの値を書き込むとともに、属性領域に、実データを示す属性値(例えば、“1”)を書き込む。また、時系列データ補完装置1は、実データが入力されなかった場合、記憶手段10の属性領域に、データが実データでない(欠落データ)ことを示す属性値(例えば、“0”)を書き込む(ステップS3)。
(Data entry step)
After this initialization, the time-series
Then, when real data is input, the time-series
(データ補完ステップ)
その後、時系列データ補完装置1は、データ補完手段40の補完区間抽出手段41によって、記憶手段10に記憶されている時系列データの属性値を参照して、実データの有無を検出することで、欠落したデータの補完を行う補完区間を抽出する(ステップS4)。なお、この補完区間抽出の動作(ステップS4)については、後で詳述することにする。
(Data completion step)
Thereafter, the time-series
次に、時系列データ補完装置1は、補完手段42の実データ計数手段42aによって、ステップS4で抽出された補完対象となる区間(補完区間)の時系列で前後の予め定めた時間区間に存在する実データの個数を計測する(ステップS5)。この補完対象の区間における補完すべきデータの値は、その区間の前後に存在する実データの個数に強い相関を持っている。
Next, the time series
そこで、時系列データ補完装置1は、補間関数決定手段42bによって、ステップS5で計測された実データの個数によって、欠落データの値を算出するための補間関数を決定する(ステップS6)。なお、このステップS6においては、補間関数を多項式とした場合、その係数を、前記(12)式又は前記(15)式に示したように、現在時刻から実データが存在するまでの遡及量と、実データの値とに基づいて決定することで、さらに滑らかな補完が可能になる。
Therefore, the time-series
そして、時系列データ補完装置1は、補完データ生成手段42cによって、ステップS6で決定された補間関数によって、補完対象となる区間の欠落データの値を算出し、補完データを生成する(ステップS7)。
そして、時系列データ補完装置1は、データ更新手段43によって、ステップS7で生成された補完データを記憶手段10のデータ領域に書き込むとともに、属性領域に補完データであることを示す属性値(例えば、“2”)を書き込む(ステップS8)。
Then, the time-series
Then, the time-series
(データ出力ステップ)
このように、記憶手段10に補完データが書き込まれた段階で、時系列データ補完装置1は、データ出力手段30によって、現時点の読み出しアドレスからデータを読み出して出力する(ステップS9)。
その後、データ入力手段20及びデータ出力手段30は、記憶手段10に対する書き込みアドレス及び読み出しアドレスを更新する(ステップS10)。
(Data output step)
In this way, at the stage where the complementary data is written in the storage means 10, the time series
Thereafter, the data input means 20 and the data output means 30 update the write address and the read address for the storage means 10 (step S10).
そして、データ入力手段20が、データがさらに継続して入力されるかどうかを判定し(ステップS11)、継続入力される場合(Yes)は、ステップS2に戻って補完動作を継続する。一方、データが継続入力されなくなった場合(No)は、時系列データ補完装置1は、動作を終了する。なお、ステップS11における判定は、例えば、データの欠落が予め定めた時間以上継続した場合、データが入力されなくなったものと判定する。
Then, the data input means 20 determines whether or not data is continuously input (step S11). If the data is continuously input (Yes), the process returns to step S2 to continue the complementing operation. On the other hand, when the data is not continuously input (No), the time series
このように、時系列データ補完装置1を動作させることで、欠落のある時系列データが入力された場合、時系列データ補完装置1は、欠落部分の前後の実データに基づいて補間関数を変えて、欠落部分の補完データを生成する。これによって、時系列データ補完装置1は、欠落のない時系列データを出力することが可能になる。
As described above, when time-series data having a missing part is input by operating the time-series
(補完区間抽出動作)
次に、図6を参照(適宜図1参照)して、補完区間抽出手段41の動作(図5におけるステップS4の動作)について詳述する。図6は、補完区間抽出手段で行う補完区間抽出の動作を示すフローチャートである。
(Extraction period extraction operation)
Next, referring to FIG. 6 (refer to FIG. 1 as appropriate), the operation of the complementary section extracting means 41 (the operation in step S4 in FIG. 5) will be described in detail. FIG. 6 is a flowchart showing an operation of extracting a complementary section performed by the complementary section extracting unit.
まず、補完区間抽出手段41は、現在時刻からの実データの遡及量を表す、予め定めた実データの個数S分の配列であるTR[0]、TR[1]、…、TR[S−1]を初期化する。ここでは、各配列の要素に対して、予め定めた最大遡及量Nlimを代入することで初期化を行う。
First, the supplementary
さらに、補完区間抽出手段41は、現在時刻からの実データのインデックスを示すデータインデックスsを初期化(値“0”)し、さらに、現在時刻からの遡及量iを初期化(値“0”)する(ステップS41)。
そして、補完区間抽出手段41は、記憶手段10の属性領域を参照し、属性領域のi番目の属性値が“1”(実データ)であるかどうかを判定する(ステップS42)。
Further, the complementary
Then, the complementary
ここで、属性領域のi番目の属性値が“1”でない場合(ステップS42でNo)は、ステップS46に進む。
一方、属性領域のi番目の属性値が“1”である場合(ステップS42でYes)、補完区間抽出手段41は、配列TR[s]にi、すなわち遡及量を設定する。また、このときの実データの値を、DR[s]に設定する。これによって、個々の補完区間が設定される(ステップS43)。
If the i-th attribute value in the attribute area is not “1” (No in step S42), the process proceeds to step S46.
On the other hand, when the i-th attribute value of the attribute area is “1” (Yes in step S42), the complementary
そして、補完区間抽出手段41は、データインデックスsに1を加算することで、データインデックスsを更新する(ステップS44)。
ここで、補完区間抽出手段41は、更新されたデータインデックスsと、予め定めた実データの個数Sとを比較し(ステップS45)、データインデックスsがS以上となった段階(ステップS45でNo)で動作を終了する。
一方、データインデックスsがS未満の場合(ステップS45でYes)は、遡及量iに1を加算することで、遡及量iを更新する(ステップS46)。
Then, the complementary
Here, the complementary section extraction means 41 compares the updated data index s with the predetermined number of actual data S (step S45), and the stage where the data index s becomes S or more (No in step S45). ) To finish the operation.
On the other hand, when the data index s is less than S (Yes in step S45), the retroactive amount i is updated by adding 1 to the retroactive amount i (step S46).
ここで、補完区間抽出手段41は、更新された遡及量iと、最大遡及量Nlimとを比較し(ステップS47)、遡及量iが最大遡及量Nlim以下の場合(ステップS47でYes)は、ステップS42に戻って動作を続ける。
一方、遡及量iが最大遡及量Nlimを超過した場合(ステップS47でNo)は、補完区間抽出の動作を終了する。
Here, the complementary section extraction means 41 compares the updated retroactive amount i with the maximum retroactive amount Nlim (step S47), and when the retroactive amount i is equal to or less than the maximum retroactive amount Nlim (Yes in step S47). Returns to step S42 to continue the operation.
On the other hand, when the retroactive amount i exceeds the maximum retroactive amount Nlim (No in step S47), the operation of extracting the complementary section is ended.
以上の動作によって、補完区間抽出手段41は、前記(7)式に示す区間U0〜USを設定することができる。このように抽出された補完区間、並びに、ステップS43で設定された実データの値DR[s]は、図5のステップS6における補間関数を決定する際に使用されることになる。 With the above operation, the supplementary interval extracting means 41 can set the intervals U 0 to U S shown in the above equation (7). The complementary section extracted in this way and the actual data value D R [s] set in step S43 are used when determining the interpolation function in step S6 of FIG.
[データ補完動作の具体例]
次に、図7乃至図15を参照(適宜図1参照)して、時系列データ補完装置1における補間動作の具体例について説明する。図7乃至図15は、時系列データが入力されるたびに更新される記憶手段の内容と、そのときの補完区間の抽出内容とを示している。
なお、ここでは、記憶手段10におけるデータ領域Da及び属性領域Aa(図2参照)の配列の大きさNを“10”、最大遡及量Nlimを“9”、データ入力手段20における現在時刻からの遡及量eを“0”、データ出力手段30における現在時刻からの遡及量dを“2”とする。
また、ここでは、補間関数P(u)を線形関数又は零次ホールドとする。この補間関数の次数と係数は、以下の(規則i)〜(規則vi)の規則により決定するものとする。
[Specific example of data completion operation]
Next, a specific example of the interpolation operation in the time-series
Here, the array size N of the data area Da and the attribute area Aa (see FIG. 2) in the storage means 10 is “10”, the maximum retroactive amount N lim is “9”, and the current time in the data input means 20 Is set to “0”, and the retroactive amount d from the current time in the data output means 30 is set to “2”.
Here, the interpolation function P (u) is a linear function or zero-order hold. The order and coefficient of this interpolation function are determined according to the following rules (Rule i) to (Rule vi).
(規則i)Nafter(s)=0かつNbefore(s)=0の場合
…補完せず
(規則ii)Nafter(s)=1かつNbefore(s)=0の場合
…DR[s−1]の零次ホールドにより補完
(規則iii)Nafter(s)=0かつNbefore(s)=1の場合
…DR[s]の零次ホールドにより補完
(規則iv)Nafter(s)≧1かつNbefore(s)≧1の場合
…DR[s−1]とDR[s]とを通る直線(線形関数)により補完
(規則v)Nafter(s)≧2かつNbefore(s)=0の場合
…DR[s−1]とDR[s−2]とを通る直線(線形関数)により補完
(規則vi)Nafter(s)=0かつNbefore(s)≧2の場合
…DR[s]とDR[s+1]とを通る直線(線形関数)により補完
(Rule i) N after (s) = 0 and N before (s) = 0 ... No complement (Rule ii) N after (s) = 1 and N before (s) = 0 ... D R [ Complement by zero-order hold of s-1] (Rule iii) When N after (s) = 0 and N before (s) = 1 ... D R Complement by zero-order hold of [s] (Rule iv) N after ( When s) ≧ 1 and N before (s) ≧ 1, it is complemented by a straight line (linear function) passing through D R [s−1] and D R [s] (rule v) N after (s) ≧ 2 and When N before (s) = 0: complemented by a straight line (linear function) passing through D R [s-1] and D R [s-2] (rule vi) N after (s) = 0 and N before ( s) In case of ≧ 2: complemented by a straight line (linear function) passing through D R [s] and D R [s + 1]
ここで、Nafter(s)は、ある区間の後に入力された実データの個数(前記(8)式参照)で、Nbefore(s)は、ある区間の前に入力された実データの個数(前記(9)式参照)である。また、DR[s]等は現在時刻からs番目(遡及量TR(s))の実データの値である。
また、ここでは、入力される時系列データは、{5,7,NaN,13,NaN,NaN,16,NaN,NaN}(NaNはデータが欠落していることを示す)であったとする。
Here, N after (s) is the number of actual data input after a certain section (see the above equation (8)), and N before (s) is the number of actual data input before a certain section. (Refer to the formula (9)). D R [s] and the like are actual data values of the sth (retroactive amount T R (s)) from the current time.
Here, it is assumed that the input time series data is {5, 7, NaN, 13, NaN, NaN, 16, NaN, NaN} (NaN indicates that data is missing).
図7(a)の<データ入力時>に示すように、現在時刻t=0において、データDin=5が入力されると、データ入力手段20は、書き込みアドレスw(ここではアドレスAd「00」)のデータ領域Daに“5”、属性領域Aaに実データを示す属性値“1”を書き込む。なお、図中●印はデータが書き込まれたことを示す。
すると、データ補完手段40は、前記(7)式により、図7(b)に示すように、区間U0=φ(空集合)、区間U1=(0,Nlim+1)となる補完区間を抽出し、区間U1に対して補完を実行する。
このとき、前記(8)式よりNafter(1)=1、前記(9)式よりNbefore(1)=0で、前記(規則ii)の場合に合致するため、補間関数P(u)は零次ホールドP(u)=DR[00]=5となる。
As shown in <data input time> in FIG. 7A, when the data Din = 5 is input at the current time t = 0, the data input means 20 causes the write address w (here, the address Ad "00"). ")" Is written in the data area Da, and the attribute value "1" indicating the actual data is written in the attribute area Aa. In the figure, ● indicates that data has been written.
Then, as shown in FIG. 7 (b), the data complementing means 40 uses the above equation (7) to obtain a complementing section in which the section U 0 = φ (empty set) and the section U 1 = (0, N lim +1). Is extracted, and the interpolation is performed on the section U 1 .
At this time, N after (1) = 1 from the above equation (8), N before (1) = 0 from the above equation (9), and in the case of (rule ii), the interpolation function P (u) Is zero-order hold P (u) = D R [00] = 5.
従って、データ補完手段40は、図7(a)の<補完処理結果>に示すように、データ領域DaのD[01]〜D[09]に、D[00]の値の零次ホールド、すなわちコピー値(“5”)を書き込む。なお、図中■印は補完処理によりデータが更新されたことを示す。また、このとき、データ補完手段40は、属性領域AaのA[01]〜A[09]に、データ値が補間データであることを示す属性値“2”を書き込む。
そして、データ出力手段30は、遡及量d=2であるため、現在時刻t−2(tout=−2)の時点である読み出しアドレスr(ここではアドレスAd「08」)におけるデータ領域Daの値“5”を読み出して出力する。
Therefore, as shown in <Complementary processing result> in FIG. 7A, the data complementing means 40 holds zero-order hold of the value of D [00] in D [01] to D [09] of the data area Da. That is, the copy value (“5”) is written. In the figure, ■ indicates that data has been updated by the complement processing. At this time, the data complementing means 40 writes an attribute value “2” indicating that the data value is interpolation data in A [01] to A [09] of the attribute area Aa.
Since the data output means 30 has the retroactive amount d = 2, the data output means 30 stores the data area Da at the read address r (here, address Ad “08”) at the current time t−2 (t out = −2). The value “5” is read and output.
次に、図8(a)の<データ入力時>に示すように、現在時刻t=1において、データDin=7が入力されると、データ入力手段20は、書き込みアドレスw(ここではアドレスAd「01」)のデータ領域Daに“7”、属性領域Aaに実データを示す属性値“1”を書き込む。
すると、データ補完手段40は、前記(7)式により、図8(b)に示すように、区間U0=U1=φ(空集合)、区間U2=(1,Nlim+1)となる補完区間を抽出し、区間U2に対して補完を実行する。
このとき、前記(8)式よりNafter(2)=2、前記(9)式よりNbefore(2)=0で、前記(規則v)の場合に合致するため、補間関数P(u)は線形関数P(u)=7−2uとなる。
Next, as shown in <data input time> in FIG. 8A, when data D in = 7 is input at the current time t = 1, the data input means 20 reads the write address w (in this case, the address "7" is written in the data area Da of "Ad" 01 "), and the attribute value" 1 "indicating the actual data is written in the attribute area Aa.
Then, as shown in FIG. 8B, the data complementing means 40 uses the equation (7) to obtain the section U 0 = U 1 = φ (empty set) and the section U 2 = (1, N lim +1). Is extracted, and the interpolation is performed on the section U 2 .
At this time, N after (2) = 2 from the above equation (8), N before (2) = 0 from the above equation (9), and in the case of (rule v), the interpolation function P (u) Is a linear function P (u) = 7-2u.
従って、データ補完手段40は、図8(a)の<補完処理結果>に示すように、データ領域DaのD[02]〜D[09]にデータ値を書き込む。また、このとき、データ補完手段40は、属性領域AaのA[02]〜A[09]に、データ値が補間データであることを示す属性値“2”を書き込む。
そして、データ出力手段30は、遡及量d=2であるため、現在時刻t−2(tout=−1)の時点である読み出しアドレスr(ここではアドレスAd「09」)におけるデータ領域Daの値“3”を読み出して出力する。
Therefore, the data complementing means 40 writes the data values in D [02] to D [09] of the data area Da as shown in <Complementary processing result> in FIG. At this time, the data complementing means 40 writes the attribute value “2” indicating that the data value is interpolation data in A [02] to A [09] of the attribute area Aa.
Since the data output means 30 has the retroactive amount d = 2, the data output means 30 in the data area Da at the read address r (here, address Ad “09”) at the current time t−2 (t out = −1). The value “3” is read and output.
次に、図9(a)の<データ入力時>に示すように、現在時刻t=2において、データDin=NaN、すなわちデータが欠落したとき、データ入力手段20は、書き込みアドレスw(ここではアドレスAd「02」)のデータ領域Daに任意の値、属性領域Aaに欠落データを示す属性値“0”を書き込む。なお、データ領域Daには必ずしもデータ値を書き込む必要はない。
すると、データ補完手段40は、前記(7)式により、図9(b)に示すように、区間U0=(−1,1)、区間U1=φ、区間U2=(2,Nlim+1)となる補完区間を抽出し、区間U0及び区間U2に対して補完を実行する。
このとき、区間U0においては、前記(8)式よりNafter(2)=2、前記(9)式よりNbefore(2)=0で、前記(規則vi)の場合に合致するため、補間関数P(u)は線形関数P(u)=9−2uとなる。また、区間U2においては、前記(8)式よりNafter(1)=2、前記(9)式よりNbefore(2)=0で、前記(規則v)の場合に合致するため、補間関数P(u)は線形関数P(u)=9−2uとなる。
Next, as shown in <data entry> in FIG. 9 (a), at the current time t = 2, the data D in = NaN, that is, when data is lost, the
Then, as shown in FIG. 9B, the data complementing means 40 uses the equation (7) to obtain the section U 0 = (− 1, 1), the section U 1 = φ, and the section U 2 = (2, N lim + 1) is extracted, and the interpolation is performed on the sections U 0 and U 2 .
At this time, in section U 0 , N after (2) = 2 from the equation (8), N before (2) = 0 from the equation (9), and the above (rule vi) is satisfied, The interpolation function P (u) is linear function P (u) = 9-2u. In the section U 2 , N after (1) = 2 from the above equation (8), N before (2) = 0 from the above equation (9), which matches the above (rule v), the interpolation is performed. The function P (u) is a linear function P (u) = 9-2u.
従って、データ補完手段40は、図9(a)の<補完処理結果>に示すように、データ領域DaのD[02]〜D[09]にデータ値を書き込む。また、このとき、データ補完手段40は、属性領域AaのA[02]〜A[09]に、データ値が補間データであることを示す属性値“2”を書き込む。
そして、データ出力手段30は、遡及量d=2であるため、現在時刻t−2(tout=0)の時点である読み出しアドレスr(ここではアドレスAd「00」)におけるデータ領域Daの値“5”を読み出して出力する。
Therefore, the data complementing means 40 writes the data value in D [02] to D [09] of the data area Da as shown in <Complementary processing result> in FIG. At this time, the data complementing means 40 writes the attribute value “2” indicating that the data value is interpolation data in A [02] to A [09] of the attribute area Aa.
Since the data output means 30 has the retroactive amount d = 2, the value of the data area Da at the read address r (here, address Ad “00”) at the current time t−2 (t out = 0). Read and output “5”.
さらに、図10(a)の<データ入力時>に示すように、現在時刻t=3において、データDin=13が入力されると、データ入力手段20は、書き込みアドレスw(ここではアドレスAd「03」)のデータ領域Daに“13”、属性領域Aaに実データを示す属性値“1”を書き込む。 Further, as shown in <data input time> in FIG. 10A, when data D in = 13 is input at the current time t = 3, the data input means 20 causes the write address w (here, the address Ad). “13” is written in the data area Da of “03” and the attribute value “1” indicating the actual data is written in the attribute area Aa.
すると、データ補完手段40は、前記(7)式により、図10(b)に示すように、区間U0=φ(空集合)、区間U1=(0,2)、区間U2=φ、区間U3=(3,Nlim+1)となる補完区間を抽出し、区間U1及び区間U3に対して補完を実行する。
この区間U1においては、前記(8)式よりNafter(1)=1、前記(9)式よりNbefore(1)=2で、前記(規則iv)の場合に合致するため、補間関数P(u)は線形関数P(u)=13−3uとなる。
また、区間U3においては、前記(8)式よりNafter(3)=3、前記(9)式よりNbefore(3)=0で、前記(規則v)の場合に合致するため、補間関数P(u)は線形関数P(u)=11−2uとなる。
Then, as shown in FIG. 10B, the data complementing means 40 calculates the section U 0 = φ (empty set), the section U 1 = (0, 2), and the section U 2 = φ from the equation (7). Then, a supplementary section in which the section U 3 = (3, N lim +1) is extracted, and the supplement is executed on the sections U 1 and U 3 .
In this section U 1 , N after (1) = 1 from the equation (8), N before (1) = 2 from the equation (9), and the above (rule iv), the interpolation function is satisfied. P (u) is a linear function P (u) = 13-3u.
In the section U 3 , N after (3) = 3 from the above equation (8), N before (3) = 0 from the above equation (9), and the above (rule v) is met. The function P (u) is a linear function P (u) = 11-2u.
従って、データ補完手段40は、図10(a)の<補完処理結果>に示すように、データ領域DaのD[02]、D[04]〜D[09]にデータ値を書き込む。また、このとき、データ補完手段40は、属性領域AaのA[02]、A[04]〜A[09]に、データ値が補間データであることを示す属性値“2”を書き込む。
そして、データ出力手段30は、遡及量d=2であるため、現在時刻t−2(tout=1)の時点である読み出しアドレスr(ここではアドレスAd「01」)におけるデータ領域Daの値“7”を読み出して出力する。
Therefore, the data complementing means 40 writes the data value in D [02], D [04] to D [09] of the data area Da as shown in <Complementary processing result> in FIG. At this time, the data complementing means 40 writes the attribute value “2” indicating that the data value is interpolation data in A [02], A [04] to A [09] of the attribute area Aa.
Since the data output means 30 has the retroactive amount d = 2, the value of the data area Da at the read address r (here, address Ad “01”) at the current time t−2 (t out = 1). Read and output “7”.
以下、図11〜図15においても図7〜図10と同様に、補完区間毎に補間関数を決定し、その補間関数に基づいて、逐次欠落したデータの補完を行う。
これによって、入力された時系列データ{5,7,NaN,13,NaN,NaN,16,NaN,NaN}に対して、{5,3,5,7,10,13,14,15,16}の時系列データが生成される。ここでは、出力データが入力データから2単位時間遅れて出力される(遡及量e=0、遡及量d=2)ので、入力された時系列データの先頭の7つ、すなわち{5,7,NaN,13,NaN,NaN,16}は、出力データで2単位時間遅れたデータ、すなわち{5,7,10,13,14,15,16}に補完されて出力されることになる。このように、入力された時系列データのうちで、実データはそのまま保持され、欠落したデータ(NaN)に対してのみ適切に補完されたデータ列が生成されることになる。
In the following, in FIGS. 11 to 15, similarly to FIGS. 7 to 10, an interpolation function is determined for each complement section, and the missing data is complemented sequentially based on the interpolation function.
As a result, {5, 3, 5, 7, 10, 13, 14, 15, 16 for the input time-series data {5, 7, NaN, 13, NaN, NaN, 16, NaN, NaN}. } Time-series data is generated. Here, since the output data is output with a delay of 2 unit times from the input data (retroactive amount e = 0, retroactive amount d = 2), the first seven of the input time-series data, that is, {5, 7, NaN, 13, NaN, NaN, 16} are complemented with data delayed by 2 unit times in the output data, that is, {5,7,10,13,14,15,16} and output. In this way, the actual data is held as it is among the input time-series data, and a data string that is appropriately complemented only for the missing data (NaN) is generated.
1 時系列データ補完装置
10 記憶手段
20 データ入力手段
30 データ出力手段
40 データ補完手段
41 補完区間抽出手段
42 補完手段
42a 実データ計数手段
42b 補間関数決定手段
42c 補完データ生成手段
43 データ更新手段
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記時系列データを記憶するための記憶手段と、
前記時系列データを入力し、前記記憶手段に前記時系列データを時系列に書き込むデータ入力手段と、
前記記憶手段に記憶されている時系列データにおいて、予め定めた時間区間内における時系列上で、前記欠落したデータの前又は後の少なくともいずれか一方に入力された前記実データの個数に対応した補間関数により、前記欠落したデータを補完した補完データを生成し、前記記憶手段に記憶するデータ補完手段と、
このデータ補完手段によって補完された補完データ又は前記実データを、前記記憶手段から時系列に読み出して出力するデータ出力手段と、
を備えていることを特徴とする時系列データ補完装置。 A time-series data complementing device that inputs time-series data with missing data and supplements the missing data based on actual data that is the time-series data,
Storage means for storing the time-series data;
Data input means for inputting the time series data and writing the time series data in the time series in the storage means;
In the time-series data stored in the storage unit, the time-series data in a predetermined time interval corresponds to the number of the actual data input before or after the missing data. A data complementing unit that generates complemented data that complements the missing data by an interpolation function, and stores the data in the storage unit;
Data output means for reading out the complementary data supplemented by the data complementing means or the actual data in time series from the storage means;
A time-series data complementing device comprising:
前記記憶手段に記憶されている時系列データに基づいて、前記データの欠落した補完区間を抽出する補完区間抽出手段と、
この補完区間抽出手段で抽出された補完区間の時系列上前又は後の少なくともいずれか一方において、予め定めた時間区間内の前記実データの個数を計測する実データ計数手段と、
この実データ計数手段によって計測された実データの個数と、当該実データの値とに基づいて、前記補間関数を決定する補間関数決定手段と、
この補間関数決定手段によって決定された補間関数に基づいて、前記補完区間における前記欠落したデータを補完した補完データを生成する補完データ生成手段と、
この補完データ生成手段で生成された補完データにより、前記記憶手段における前記欠落したデータを更新するデータ更新手段と、
を備えていることを特徴とする請求項1に記載の時系列データ補完装置。 The data complementing means is:
Based on the time-series data stored in the storage means, a complementary interval extracting means for extracting the complementary interval lacking the data;
Real data counting means for measuring the number of the actual data in a predetermined time interval at least either before or after the time series of the complementary interval extracted by the complementary interval extraction means;
Interpolation function determining means for determining the interpolation function based on the number of actual data measured by the actual data counting means and the value of the actual data;
Based on the interpolation function determined by the interpolation function determining means, complementary data generating means for generating complementary data that complements the missing data in the complementary section;
Data updating means for updating the missing data in the storage means by means of the complementary data generated by the complementary data generating means;
The time-series data complementing device according to claim 1, comprising:
前記時系列データを入力し、記憶手段に前記時系列データを時系列に書き込むデータ入力ステップと、
前記記憶手段に記憶されている時系列データにおいて、予め定めた時間区間内における時系列上で、前記欠落したデータの前又は後の少なくともいずれか一方に入力された前記実データの個数に対応した補間関数により、前記欠落したデータを補完した補完データを生成し、前記記憶手段に記憶するデータ補完ステップと、
このデータ補完ステップによって補完された補完データ又は前記実データを、前記記憶手段から時系列に読み出して出力するデータ出力ステップと、
を含んでいることを特徴とする時系列データ補完方法。 A time series data complementing method that inputs time series data with missing data and supplements the missing data based on the actual data that is the time series data,
A data input step of inputting the time series data and writing the time series data in a time series in a storage means;
In the time-series data stored in the storage unit, the time-series data in a predetermined time interval corresponds to the number of the actual data input before or after the missing data. A data complementing step of generating complementing data that complements the missing data by an interpolation function, and storing it in the storage means;
A data output step of reading out and outputting the complemented data or the actual data complemented in this data complementing step in time series from the storage means;
A time series data complementing method characterized by comprising:
前記時系列データを入力し、記憶手段に前記時系列データを時系列に書き込むデータ入力手段、
前記記憶手段に記憶されている時系列データに基づいて、前記データの欠落した補完区間を抽出する補完区間抽出手段、
この補完区間抽出手段で抽出された補完区間の時系列上前又は後の少なくともいずれか一方において、予め定めた時間区間内の前記実データの個数を計測する実データ計数手段、
この実データ計数手段によって計測された実データの個数と、当該実データの値とに基づいて、前記補間関数を決定する補間関数決定手段、
この補間関数決定手段によって決定された補間関数に基づいて、前記補完区間における前記欠落したデータを補完した補完データを生成する補完データ生成手段、
この補完データ生成手段で生成された補完データにより、前記記憶手段における前記欠落したデータを更新するデータ更新手段、
このデータ更新手段によって更新された補完データ又は前記実データを、前記記憶手段から時系列に読み出して出力するデータ出力手段、
として機能させることを特徴とする時系列データ補完プログラム。 To input time series data with missing data, and to supplement the missing data based on the actual data that is the time series data,
Data input means for inputting the time series data and writing the time series data to the storage means in time series,
Based on the time-series data stored in the storage means, a complementary interval extracting means for extracting the complementary interval lacking the data;
Real data counting means for measuring the number of the actual data in a predetermined time interval at least either before or after the time series of the complementary interval extracted by the complementary interval extraction means;
Interpolation function determining means for determining the interpolation function based on the number of actual data measured by the actual data counting means and the value of the actual data;
Based on the interpolation function determined by the interpolation function determining means, complementary data generating means for generating complementary data that complements the missing data in the complementary section;
Data updating means for updating the missing data in the storage means by means of the complementary data generated by the complementary data generating means;
Data output means for reading the complementary data updated by the data update means or the actual data in time series from the storage means, and outputting the data,
A time series data complementing program characterized by functioning as
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