Skip to main content

2021 | OriginalPaper | Buchkapitel

Empirically Driven Orthonormal Bases for Functional Data Analysis

verfasst von : Hiba Nassar, Krzysztof Podgórski

Erschienen in: Numerical Mathematics and Advanced Applications ENUMATH 2019

Verlag: Springer International Publishing

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

In implementations of the functional data methods, the effect of the initial choice of an orthonormal basis has not been properly studied. Typically, several standard bases such as Fourier, wavelets, splines, etc. are considered to transform observed functional data and a choice is made without any formal criteria indicating which of the bases is preferable for the initial transformation of the data. In an attempt to address this issue, we propose a strictly data-driven method of orthonormal basis selection. The method uses B-splines and utilizes recently introduced efficient orthornormal bases called the splinets. The algorithm learns from the data in the machine learning style to efficiently place knots. The optimality criterion is based on the average (per functional data point) mean square error and is utilized both in the learning algorithms and in comparison studies. The latter indicate efficiency that could be used to analyze responses to a complex physical system.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Wirtschaft"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 340 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Versicherung + Risiko




Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
1.
Zurück zum Zitat Andrén, P.: Power spectral density approximations of longitudinal road profiles. Int. J. Vehicle Design 40, 2–14 (2006)CrossRef Andrén, P.: Power spectral density approximations of longitudinal road profiles. Int. J. Vehicle Design 40, 2–14 (2006)CrossRef
2.
Zurück zum Zitat De Boor, C.: A practical guide to splines, Applied Mathematical Sciences, vol. 27, revised edn. Springer-Verlag New York (2001) De Boor, C.: A practical guide to splines, Applied Mathematical Sciences, vol. 27, revised edn. Springer-Verlag New York (2001)
3.
Zurück zum Zitat Ferraty, F., Vieu, P.: Nonparametric functional data analysis: theory and practice. Springer Science and Business Media (2006) Ferraty, F., Vieu, P.: Nonparametric functional data analysis: theory and practice. Springer Science and Business Media (2006)
4.
Zurück zum Zitat Guo J., H.J.J.B.Y., Zhang, Z.: Spline-lasso in high-dimensional linear regression. Journal of the American Statistical Association 111(513), 288–297 ((2016)) Guo J., H.J.J.B.Y., Zhang, Z.: Spline-lasso in high-dimensional linear regression. Journal of the American Statistical Association 111(513), 288–297 ((2016))
6.
Zurück zum Zitat Hsing, T., Eubank, R.: Theoretical foundations of functional data analysis, with an introduction to linear operators. John Wiley and Sons (2015) Hsing, T., Eubank, R.: Theoretical foundations of functional data analysis, with an introduction to linear operators. John Wiley and Sons (2015)
7.
Zurück zum Zitat Johannesson, P., Speckert, M. (eds.): Guide to Load Analysis for Durability in Vehicle Engineering. Wiley, Chichester. (2013) Johannesson, P., Speckert, M. (eds.): Guide to Load Analysis for Durability in Vehicle Engineering. Wiley, Chichester. (2013)
8.
Zurück zum Zitat Karhunen, K.: Über lineare Methoden in der Wahrscheinlichkeitsrechnung. Ann. Acad. Sci. Fennicae. Ser. A. 37, 1–79 (1947)MathSciNetMATH Karhunen, K.: Über lineare Methoden in der Wahrscheinlichkeitsrechnung. Ann. Acad. Sci. Fennicae. Ser. A. 37, 1–79 (1947)MathSciNetMATH
9.
Zurück zum Zitat Liu, X., Nassar, H., Podgórski, K.: Splinets—efficient orthonormalization of the b-splines. ArXiv abs/1910.07341 (2019) Liu, X., Nassar, H., Podgórski, K.: Splinets—efficient orthonormalization of the b-splines. ArXiv abs/1910.07341 (2019)
11.
Zurück zum Zitat Ramsay, J.O.: Functional data analysis. Encyclopedia of Statistical Sciences 4 (2004) Ramsay, J.O.: Functional data analysis. Encyclopedia of Statistical Sciences 4 (2004)
12.
Zurück zum Zitat Schumaker, L.: Spline functions: basic theory. Cambridge University Press (2007) Schumaker, L.: Spline functions: basic theory. Cambridge University Press (2007)
Metadaten
Titel
Empirically Driven Orthonormal Bases for Functional Data Analysis
verfasst von
Hiba Nassar
Krzysztof Podgórski
Copyright-Jahr
2021
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-030-55874-1_76