基于AUC的非参数快速变点检测算法-论文.pdf

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1、计算机与现代化2015年第7期JISUANJIYUXIANDAIHUA第239期文章编号：1006—2475(2015)07-0005-04基于AUC的非参数快速变点检测算法吴学龙，徐维超(广东工业大学自动化学院，广东广州510006)摘要：目前，变点检测技术已经广泛应用到各个领域。然而，由于实际生产环境的复杂性，变点检测技术中的常用参数方法往往存在一定的局限性。为了克服这些问题，提出一种新的变点检测的非参数方法，通过互联网检索应为首次应用AUC(曲线下面积)对样本数据进行在线变点检测。该方法将变点检测分为2个阶段：预分析阶段，对样本数据进行加窗处理，通过计算窗1：2

2、中样本数据的AUC值的方式来间接得到其均值和方差；检测阶段，通过假设检验的方法对经过处理后的样本数据进行变点检测。通过实验仿真，可以观察到此算法与常规CUSUM算法相比，具有更好的稳健性，而且对检测多个突变点的情况同样有效。关键词：变点检测；非参数估计；AUC中图分类号：TP391．9文献标识码：Adoi：i0．3969／j．issn．1006-2475．2015．07．002ANonparametricFastAlgorithmforAbruptChangesDetectionBasedonAUCWUXue-long．XUWei—chao(SchoolofAutom

3、ation，GuangdongUniversityofTechnology，Guangzhou510006，China)Abstract：Recently，thetechnologiesfordetectingabruptchangeshavebeenprevalentinmanyfields．However，astheconven—tionalstrategy．parametricmethodhassomeinherentlimitationswhenitiSusedinrealproductionenvironment．Inordertosolvethesepro

4、blems，weproposeanovelnonparametricmethodforabruptchangesdetection，whichsolvestheproblembyAUC(AreaundertheCurve)．Wedividedtheprocessintotwophases：duringthepre—analysisperiod，wesettwocontinuousscanningwin—dowsandthencalculatetheAUCvaluesofthesamplesindifficultscanningwindowsinordertoobtai

5、nthemeansandvariances；duringthedetectionperiod，wedetectthechangesbyhypothesistesting．Insimulationexperiments，themethodweproposedout—performsCUSUMintermsofrobustnessandmultiplechangesdetection．Keywords：abruptchangesdetection；nonparametricmethod；areaunderthecurve(AUC)常见的变点检测方法根据过程的分布情况可以0

6、引言分为参数方法和非参数方法。文献[4]中所提出的目前，变点检测技术已经广泛应用到工业质量控累积和控制图(CUSUM)是一种常用的参数方法，而制、气候模拟、网络安全、欺诈检测等各个领域，具有文献[10]提出了一种改进的非参量的CUSUM算法，十分重要的研究意义。并将其应用到网络安全监测中。在实际生产环境的变点(也称异常点或孤立点)，即模型中某个或检测过程中，过程的分布或者参数往往是未知的，应某些量起突然变化的点，这种变化往往反映事物的某用参数方法检测变点，模型太清晰以至于在很多应用种质的变化H。例如，在工业生产过程中，电机转速场合中并不灵活。又由于历史数据不足、采样误

7、差、在某一时刻可能由于故障而突然变大或变小；在网络噪声等不确定因素的影响，直接通过历史数据来估计监测过程中，服务器接收的数据包可能因为分布式拒过程的参数往往也十分困难。为了解决上述参数方法的不足，本文提出一种新绝服务攻击(DDos)而突然激增。因而，及时准确地的非参数检测方法，从模式识别的角度出发，首次将检测出变点，并采取进一步处理就显得很重要。收稿日期：2015-03—12基金项目：国家自然科学基金资助项目(61271380)；广东省自然科学基金资助项目($2012010009870，1414050001981)作者简介：吴学龙(1990-)，男，