Mainfold-valued functional data analysis (FDA) recently becomes an active area of research motivated by the raising availability of trajectories or longitudinal data observed on non-linear manifolds. The challenges of analyzing such data comes from many aspects, including infinite dimensionality and nonlinearity, as well as time domain or phase variability. In this paper, we study the amplitude part of manifold-valued functions on $\mathbb{S}^2$, which is invariant to random time warping or re-parameterization of the function. Utilizing the nice geometry of $\mathbb{S}^2$, we develop a set of efficient and accurate tools for temporal alignment of functions, geodesic and sample mean calculation. At the heart of these tools, they rely on gradient descent algorithms with carefully derived gradients. We show the advantages of these newly developed tools over its competitors with extensive simulations and real data, and demonstrate the importance of considering the amplitude part of functions instead of mixing it with phase variability in mainfold-valued FDA.


翻译:分析这些数据的挑战来自许多方面,包括无限的维度和非线性,以及时间域或阶段变异性。在本文中,我们研究了多重价值功能的振幅部分,其价值为$\mathbb{S ⁇ 2$,它不易随机时间扭曲或重新校准功能。我们利用$\mathbb{S ⁇ 2$这一不错的几何方法,开发了一套高效和准确的工具,用于功能、大地测量和样本平均计算的时间一致。在工具的核心,这些工具依赖于梯度梯度的梯度下降算法。我们用广泛的模拟和真实数据展示这些新开发的工具相对于其竞争者的优势,并表明考虑这些功能的振幅部分而不是与主要价值林业发展局的阶段变异性相结合的重要性。

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