Registration of multivariate functional data involves handling of both cross-component and cross-observation phase variations. Allowing for the two phase variations to be modelled as general diffeomorphic time warpings, in this work we focus on the hitherto unconsidered setting where phase variation of the component functions are spatially correlated. We propose an algorithm to optimize a metric-based objective function for registration with a novel penalty term that incorporates the spatial correlation between the component phase variations through a kriging estimate of an appropriate phase random field. The penalty term encourages the overall phase at a particular location to be similar to the spatially weighted average phase in its neighbourhood, and thus engenders a regularization that prevents over-alignment. Utility of the registration method, and its superior performance compared to methods that fail to account for the spatial correlation, is demonstrated through performance on simulated examples and two multivariate functional datasets pertaining to EEG signals and ozone concentrations. The generality of the framework opens up the possibility for extension to settings involving different forms of correlation between the component functions and their phases.


翻译:多变量功能数据的登记涉及处理跨构件和跨观察阶段的变化。允许两个阶段的变异模拟为一般的二光度时间扭曲,在这项工作中,我们侧重于迄今为止尚未考虑的、组成部分功能的阶段变异与空间相关的情况。我们建议一种算法,优化基于指标的登记目标功能,采用一个新的惩罚术语,通过对适当阶段随机场进行轮廓估计,纳入组成部分变异之间的空间相关性。惩罚一词鼓励特定地点的整个阶段类似于其周围的空间加权平均阶段,从而形成防止过度匹配的正规化。登记方法的效用及其优于不考虑空间相关性的方法,通过模拟实例的性能和两个与EEG信号和臭氧浓度有关的多变量功能数据集得到证明。框架的一般性使得有可能扩展到涉及组成部分功能及其阶段之间不同形式相互关系的场合。

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