Data augmentation for univariate time series forecasting with neural networks

单变量 增采样 计算机科学 人工神经网络 数据集 时间序列 机器学习 系列(地层学) 集合(抽象数据类型) 人工智能 数据挖掘 多元统计 生物 图像(数学) 古生物学 程序设计语言
作者
Artemios-Anargyros Semenoglou,Evangelos Spiliotis,Vassilios Assimakopoulos
出处
期刊:Pattern Recognition [Elsevier]
卷期号:134: 109132-109132 被引量:12
标识
DOI:10.1016/j.patcog.2022.109132
摘要

Neural networks have been proven particularly accurate in univariate time series forecasting settings, requiring however a significant number of training samples to be effectively trained. In machine learning applications where available data are limited, data augmentation techniques have been successfully used to generate synthetic data that resemble and complement the original train set. Since the potential of data augmentation has been largely neglected in univariate time series forecasting, in this study we investigate nine data augmentation techniques, ranging from simple transformations and adjustments to sophisticated generative models and a novel upsampling approach. We empirically evaluate the impact of data augmentation on forecasting accuracy considering both shallow and deep feed-forward neural networks and time series data sets of different sizes from the M4 and the Tourism competitions. Our results suggest that certain data augmentation techniques that build on upsampling and time series combinations can improve forecasting performance, especially when deep networks are used. However, these improvements become less significant as the initial size of the train set increases.

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