Cumulative Diversity Pattern Entropy (CDEn): A High-Performance, Almost-Parameter-Free Complexity Estimator for Nonstationary Time Series

估计员 熵(时间箭头) 系列(地层学) 数学 统计 时间序列 估计理论 统计物理学 计算机科学 应用数学 算法 物理 量子力学 生物 古生物学
作者
Yalin Wang,Minghui Liu,Yao Guo,Feng Shu,Chen Chen,Wei Chen
出处
期刊:IEEE Transactions on Industrial Informatics [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:19 (9): 9642-9653 被引量:7
标识
DOI:10.1109/tii.2022.3233652
摘要

Tedious parameter settings and poor performances seriously affect the entropy estimation's effectiveness in time series analysis. To solve these limits, we propose a conceptually novel definition, cumulative diversity pattern entropy (CDEn), focusing on eliminating parameter selections and improving quantization accuracy, stability, and robustness. The CDEn algorithm consists of three steps: 1) improved phase-space reconstruction (IPSR) with constant embedding dimension $m= 2$ and time delay $\tau =1$ ; 2) diversity pattern partition generated by the cosine similarity between adjacent vectors; and 3) entropy calculation based on the normalized cumulative probability distribution. Numerical experiments are performed using 7 synthetic datasets and 15 baseline entropy methods for comparative validation. The results confirm CDEn's best description of chaotic/stochastic dynamics with the highest quantization accuracy and the lowest error rate of 2.04%. The coefficient of variation (CV) results also verify CDEn's excellent quantization stability with CV lower than 10 −2 . The relative change rate results demonstrate that CDEn achieves the best robustness to data length and noise. Finally, the entropy algorithms are applied to a real-world dataset, i.e., neonatal sleep EEG analysis. The results further confirm that suggested CDEn outperforms the state-of-the-art entropy methods, with the minimum outliers and best statistical significance (highest mean of effect size, 1.22) in characterizing the neurodynamics of different sleep stages.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
平常天佑发布了新的文献求助10
刚刚
刚刚
1秒前
wang完成签到 ,获得积分10
1秒前
零度冰发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
乐观的海发布了新的文献求助10
2秒前
3秒前
开心的若血完成签到,获得积分10
4秒前
轻松的芯完成签到 ,获得积分10
5秒前
5秒前
脑洞疼应助姆问题采纳,获得10
6秒前
6秒前
池叙发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
7秒前
李Tt完成签到,获得积分10
8秒前
文静发布了新的文献求助10
9秒前
陈住气发布了新的文献求助10
9秒前
chunjianghua完成签到,获得积分10
9秒前
畅快手套发布了新的文献求助10
10秒前
炙热一凤应助hahaha采纳,获得20
10秒前
NexusExplorer应助666采纳,获得10
11秒前
FashionBoy应助油麦采纳,获得10
11秒前
Youdge发布了新的文献求助20
11秒前
晨晨完成签到 ,获得积分10
12秒前
12秒前
kbd发布了新的文献求助10
13秒前
13秒前
英俊的铭应助cumtlhy88采纳,获得10
15秒前
150350完成签到,获得积分10
15秒前
15秒前
小马甲应助甜美奇异果采纳,获得10
16秒前
16秒前
pzz发布了新的文献求助10
17秒前
17秒前
YY完成签到,获得积分10
18秒前
刻苦大门完成签到 ,获得积分10
18秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
18秒前
zw发布了新的文献求助30
18秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
World Nuclear Fuel Report: Global Scenarios for Demand and Supply Availability 2025-2040 800
The Social Work Ethics Casebook(2nd,Frederic G. R) 600
HEAT TRANSFER EQUIPMENT DESIGN Advanced Study Institute Book 500
Master Curve-Auswertungen und Untersuchung des Größeneffekts für C(T)-Proben - aktuelle Erkenntnisse zur Untersuchung des Master Curve Konzepts für ferritisches Gusseisen mit Kugelgraphit bei dynamischer Beanspruchung (Projekt MCGUSS) 500
A novel angiographic index for predicting the efficacy of drug-coated balloons in small vessels 500
Thomas Hobbes' Mechanical Conception of Nature 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 内科学 生物化学 物理 计算机科学 纳米技术 遗传学 基因 复合材料 化学工程 物理化学 病理 催化作用 免疫学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5113157
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4320580
关于积分的说明 13462775
捐赠科研通 4151924
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2275014
邀请新用户注册赠送积分活动 1276951
关于科研通互助平台的介绍 1215136