Spatio-Temporal Alignments: Optimal transport through space and time

Auteurs : Hicham Janati, Marco Cuturi, Alexandre Gramfort

Résumé : Comparing data defined over space and time is notoriously hard, because it involves quantifying both spatial and temporal variability, while at the same time taking into account the chronological structure of data. Dynamic Time Warping (DTW) computes an optimal alignment between time series in agreement with the chronological order, but is inherently blind to spatial shifts. In this paper, we propose Spatio-Temporal Alignments (STA), a new differentiable formulation of DTW, in which spatial differences between time samples are accounted for using regularized optimal transport (OT). Our temporal alignments are handled through a smooth variant of DTW called soft-DTW, for which we prove a new property: soft-DTW increases quadratically with time shifts. The cost matrix within soft-DTW that we use are computed using unbalanced OT, to handle the case in which observations are not normalized probabilities. Experiments on handwritten letters and brain imaging data confirm our theoretical findings and illustrate the effectiveness of STA as a dissimilarity for spatio-temporal data.

Soumis à arXiv le 09 Oct. 2019

Explorez l'arbre d'article

Cliquez sur les nœuds de l'arborescence pour être redirigé vers un article donné et accéder à leurs résumés et assistant virtuel

Accédez également à nos Résumés, ou posez des questions sur cet article à notre Assistant IA.

Recherchez des articles similaires (en version bêta)

En cliquant sur le bouton ci-dessus, notre algorithme analysera tous les articles de notre base de données pour trouver le plus proche en fonction du contenu des articles complets et pas seulement des métadonnées. Veuillez noter que cela ne fonctionne que pour les articles pour lesquels nous avons généré des résumés et que vous pouvez le réexécuter de temps en temps pour obtenir un résultat plus précis pendant que notre base de données s'agrandit.