Quickest Change Detection with Confusing Change
University of Massachusetts Amherst(马萨诸塞大学阿默斯特分校);University of Illinois at Urbana-Champaign(伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校)
本文针对最速变化检测中需区分坏变化与混淆变化的问题,提出S-CuSum和J-CuSum两种基于累积和的检测程序,可在避免虚警的同时快速检测坏变化,并给出性能保证。
2024-05-01 cs.IT cs.LG eess.SP
Real-time financial surveillance via quickest change-point detection methods
我们考虑的问题,有效的金融监管,旨在“在去”检测的结构性断裂(异常)在“活”监测金融时间序列。随着问题的统计接近,即。作为多循环顺序(最快)的变点检测,我们提出了一个半参数的多循环变点检测程序,以及时发现异常,因为它们发生在时间序列的监督。建议的程序是一个衍生的似然比为基础的Shiryaev-罗伯茨(SR)的程序,后者是一个准贝叶斯监测方法已知提供最快的(在多循环意义上)的检测速度,无论是虚警频率。我们提供了一个案例研究,我们首先进行,一步一步,统计分析的一组现实世界的金融数据,然后设置和设计(a)建议SR为基础的异常检测程序和(b)著名的累积和(Cumulative Sum,Cumulative SUM)图来检测数据中的结构性突变。虽然这两种方法都表现良好,但符合直觉的建议SR衍生物似乎稍好一些。
2015-12-03 stat.AP stat.ME
A Numerical Approach to Performance Analysis of Quickest Change-Point Detection Procedures
对于最流行的顺序变化检测规则,如EWMA,和Shiryaev-Roberts测试,我们开发了积分方程和一个简洁的数值方法来计算一些性能指标,包括平均检测延迟和平均误报时间。我们特别注意Shiryaev-Roberts过程,并评估其性能的各种初始化策略。关于Pollak提出的随机化初始化变量,已知是渐近最优的顺序-3,我们提供了一种手段,用于数值计算的Shiryaev-罗伯茨统计量的准平稳分布,即初始化随机变量的分布,从而使该测试适用于实践。我们的计算技术的一个重要的副产品是观察到的Shiryaev-Roberts过程的确定性初始化也可以享受相同的顺序3最优性属性的Pollak的随机测试,经过仔细选择,甚至一致优于它。
2009-12-08 stat.CO
Quickest Change-point Detection in Generalized Linear Models with Variational Estimation
H. Milton Stewart School of Industrial and Systems Engineering, Georgia Institute of Technology(乔治亚理工学院 H. 米尔顿·斯图尔特工业与系统工程学校)
针对广义线性模型变后参数未知的最快变点检测问题,提出窗口受限的CUSUM程序,采用变分不等式估计,经理论分析和数值实验验证其检测性能与最优性。
2026-10-14 stat.ME stat.ML
Quickest Change Detection under Transient Dynamics: Theory and Asymptotic Analysis
研究了瞬态动力学下的最快变化检测(quickest change detection,QCD)问题,其中从初始分布到最终持久分布的变化不是瞬时发生的,而是经过一系列瞬态阶段的。不同阶段内的观测值由不同的分布生成。我们的目标是尽可能快地检测到的变化,同时控制的平均游程长度(ARL)的虚警,当瞬态阶段的持续时间是完全未知的。两个算法被认为是动态累积和(CuSum)算法,在早期的工作中提出的,和一个新构造的加权动态CuSum算法。这两种算法承认递归,方便他们的实际实施,他们是自适应的未知的瞬态持续时间。具体而言,他们的渐近最优性建立相对于Lorden的和Pollak的标准作为ARL虚警和瞬态阶段的持续时间去无穷大,在任何相对速率。数值结果证明了所提出的算法的自适应性,并验证了理论结果。
2018-12-12 cs.IT math.IT math.ST
Quickest detection in coupled systems
这项工作考虑的问题,最快的检测信号的耦合系统中的$N$传感器,从环境中接收连续的顺序观察。它是假设的信号,这是由一般伊藤过程建模,耦合跨传感器,但其发病时间可能会有所不同,从传感器到传感器。考虑两种主要情况;在第一种情况下,信号强度在传感器之间是相同的,而在第二种情况下,它们相差一个常数。目标是系统中的任何传感器接收信号的第一时间的最佳检测。该问题被配制成一个随机最优化问题,其中扩展的最小Kullback-Leibler发散准则被用作检测延迟的测量,与第一个虚警的平均时间的约束。考虑了传感器采用累积和策略的情况,证明了当到达第一个虚警的平均时间无限增加时,$N$累积和的最小值是渐近最优的.特别地,在传感器之间的信号强度相等的情况下,可以看出,随着到第一假警报的平均时间无限制地增加,$N$ -$N$ -UM停止规则和未知的最优停止方案的检测延迟的差趋向于与传感器的数量相关的常数。可替换地,在信号强度不相等的情况下,可以看出该差趋于零。
2014-03-16 cs.IT math.IT math.OC
Quickest Change Detection with Non-Stationary Post-Change Observations
考虑了一个独立观测序列的分布变化的最快检测问题。假设变更前的观测值是平稳的,具有已知的分布,而允许变更后的观测值是非平稳的,其分布中可能存在一些参数不确定性。特别是,它是假设的变化后和变化前的分布之间的累积Kullback-Leibler分歧增长在一定的方式随着时间的变化点后。对于变化后的分布是已知的情况下,一个普遍的渐近下界的延迟推导出,作为虚警率为零。此外,一个窗口有限的累积和(CuSum)的程序开发,并实现了渐近下界。对于变化后的分布具有参数不确定性的情况下,一个窗口有限(WL)广义似然比(GLR)CuSum程序的开发和渐近实现的普遍下界。扩展的情况下,与相关的意见进行了讨论。通过对合成数据的数值结果验证了分析。还展示了WL-GLR-CuSum程序在监测大流行病中的使用。
2022-10-17 eess.SP math.ST stat.AP
Data-Efficient Quickest Change Detection in Minimax Settings
最快变化检测的经典问题进行了研究,在检测过程中使用的观测成本的额外约束。变点被建模为一个未知的常数,并提出了极大极小公式的问题。在这些配方的目的是找到一个停时和一个开-关的观察控制策略的观察序列,以尽量减少最坏的可能的平均延迟的版本,受约束的虚警率和时间的观察的分数之前采取的变化。一个算法称为DE-CuSum的建议,并证明是渐近最优的建议配方,误报率为零。数值结果表明,DE-CuSum算法具有良好的权衡曲线,并表现出显着优于分数采样的方法,在分数采样中,观察被跳过使用的硬币投掷序列的结果,独立的观察过程。这项工作是指导的见解,从早期的研究贝叶斯版本的这个问题。
2012-11-15 cs.IT math.IT math.OC
On Multi-entity, Multivariate Quickest Change Point Detection
Department of Electrical and Computer Engineering, Tufts University(电气与计算机工程系,塔夫茨大学);Department of Computer Science, Tufts University(计算机科学系,塔夫茨大学)
针对传统传感方法不可行的人群监测场景,提出多实体多元时间序列在线变化点检测框架,通过个体偏离常态(IDfN)与系统范围异常分数(SWAS)结合CUSUM检测变化,无需标记数据,还提供新数据集填补空白。
2025-09-22 cs.LG eess.SP stat.AP
Quickest Change Detection with Controlled Sensing
本文研究了参数不确定与受控感知下的最快变化检测问题,提出基于自适应CuSum统计量的WCC方法,通过近期观测估计参数并最大化Kullback-Leibler散度选择动作,在Lorden极小化极大准则下证明其一阶渐近最优性。
2023-10-26 cs.IT math.IT math.ST
Comparative Performance Analysis of the Cumulative Sum Chart and the Shiryaev-Roberts Procedure for Detecting Changes in Autocorrelated Data
我们考虑的问题,最快的变点检测的观察形成一阶自回归(AR)过程驱动的时间独立的标准高斯噪声。AR(1)过程的漂移($μ$)及其相关系数($λ$)都是已知的,可能会发生变化。这种变化是突然而持久的,并且具有已知的幅度,整个过程都伴随着$\vertλ\vert<1$。对于这种情况下,我们进行了比较性能分析流行的累积和(Cumulative Sum,简称CUM)图和它的不太知名的,但值得竞争对手-Shiryaev-Roberts(SR)程序。具体而言,性能是通过Pollak的最大(条件)平均检测延迟(SADD)约束到一个预先指定的水平的平均游程长度(ARL)虚警。特别注意每个程序的SADD和ARL相对于变更前后$λ$值的敏感性。通过蒙特卡罗模拟获得的相应积分更新方程的解决方案的性能进行了研究。模拟的目的是估计所寻求的性能指标在一个公正的和渐近强一致的方式,并在规定的比例接近(也渐近)。我们的广泛的数值研究表明,无论是EQUUM图和SR程序是渐近二阶最优的,即使EQUUM图被发现是略好于SR程序,无论模型参数。此外,存在的最坏情况下的变化后的相关参数对应于最差的可检测性的变化为一个给定的ARL虚警建立。据我们所知,这是第一次研究自相关数据的SR过程的性能。
2017-06-02 stat.CO
Asymptotically Optimal Sampling Policy for Quickest Change Detection with Observation-Switching Cost
我们考虑信号中的最快变化检测(QCD)问题,其中使用一组动作获得其观测值,并且从一个动作切换到另一个动作是有代价的。我们的目标是设计一个停止规则组成的采样策略,以确定用于观察信号和停时的动作序列,以快速检测的变化,受平均观测切换成本的约束。我们提出了一个有限窗口的开环抽样策略和广义似然比(GLR)累积和(CuSum)停时。我们表明,GLR的CuSum停时是渐近最优的适当设计的抽样政策,并制定作为一个二次规划问题的抽样政策的设计。我们证明,在设计有限窗口大小的策略时,考虑窗口大小不超过一个的策略就足够了,并提出了几种具有理论保证的算法来解决这个最优化问题。对于依赖于观测的策略,我们提出了一个$2$ -阈值停时和一个依赖于观测的采样策略。在开环采样策略的基础上,提出了一种基于观测值的采样策略设计方法。最后,我们将我们的方法应用于部分观察到的图形信号的QCD问题,并实证证明了我们提出的停时的性能。
2021-01-21 math.OC math.ST stat.TH
Inductive Conformal Martingales for Change-Point Detection
我们考虑在数据流中的最快变点检测的问题。经典的变点检测方法,如DSPUM、Shiryaev-Roberts和后验概率统计等,只有在已知变点模型的情况下才是最优的,而这在典型的应用问题中是不切实际的假设。相反,我们提出了一种新的方法的基础上归纳共形鞅的变点检测,它只需要独立和相同的分布的观察。我们将所提出的方法与标准方法以及变点检测预言机进行比较,当我们只有关于变化前和变化后数据分布的不精确(尽管是参数)信息时,该方法模拟了一个典型的实际情况。比较结果表明,基于归纳共形鞅的变点检测是一种有效的工具,能够在相当一般的条件下工作,不同于传统的方法。
2017-06-11 stat.CO stat.ME stat.ML
Quickest Change Detection for Multiple Data Streams Using the James-Stein Estimator
Aalto University(阿尔托大学);University of Illinois at Urbana-Champaign(伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校)
本文研究了在多个独立高斯数据流中检测任意未知均值偏移的最快变化检测问题,提出使用詹姆斯-斯蒂文估计器构建检测方案,实现非渐近和渐近性能的提升,通过仿真实验验证了其在大数量数据流时的优越性。
2025-04-04 cs.IT math.IT math.ST
Distributionally Robust Quickest Change Detection using Wasserstein Uncertainty Sets
针对变化后分布仅由少量标注数据获知的最快变化检测问题,提出基于 Wasserstein 不确定集和最不利指数倾斜分布的 DR-CuSum 渐近鲁棒检验,并推广到多场景情形。
2023-09-28 math.ST stat.TH
Quickest Change Detection with Cost-Constrained Experiment Design
本文针对成本约束下的快速变化检测问题,提出2E-CUSUM算法并迭代扩展至多实验场景,在满足误报率和成本约束下实现接近最优的检测延迟,并探讨了数据效率。
2025-10-06 cs.SY eess.SP eess.SY
Score-Based Change-Point Detection and Region Localization for Spatio-Temporal Point Processes
Carnegie Mellon University(卡内基梅隆大学);University of Minnesota(明尼苏达大学)
本文提出一种基于评分的时空点过程变化点检测方法,能够实时定位变化发生的空间区域,提供理论保证和实证验证。
2026-02-04 stat.ME stat.ML
Robustness of the ${N}$-CUSUM stopping rule in a Wiener disorder problem
研究了在相关噪声耦合的$N$观测通道中检测$N$变点最小值的Wiener无序问题。假设每个维度中的观测值可以具有不同的强度,并且变点可以因通道而异。目标是最快地检测$N$变化点的最小值。我们采用最小-最大的方法,并考虑扩展的Lorden的标准,这是最小化的约束的平均时间到第一个虚警。结果表明,在噪声中具有一般非奇异随机相关结构和变化后漂移的部分信息下,当到达第一个虚警的平均时间无限制地增加时,$N$累积和停止规则的最小值是渐近最优的.我们进一步讨论了这一结果的应用,强调其影响的效率,分散与集中系统的意见,出现在工程。
2015-10-28 math.ST stat.ME stat.TH
Conditional Score Learning for Quickest Change Detection in Markov Transition Kernels
本文针对转移核未知的马尔可夫过程,提出通过直接学习条件得分并构造基于得分的截断 CUSUM 统计量来实现最快变化检测,同时给出虚警时间下界和检测延迟上界的理论保证。
2025-11-06 cs.LG eess.SP math.ST
Optimal Sequential Detection of Signals with Unknown Appearance and Disappearance Points in Time
Moscow Institute of Physics and Technology(莫斯科物理技术学院);AGT StatConsult(AGT统计咨询公司);Université de Technologie de Troyes(特鲁瓦技术大学)
本文讨论了一个连续的变点检测问题,假设变化的持续时间可能是有限的和未知的。该问题对于许多应用是重要的,例如,用于信号和图像处理,其中信号在时间或空间中的未知点出现和消失。与传统的最快变化检测的最优性标准,需要最小化的预期延迟检测一个给定的平均游程长度的虚警,我们专注于一个可靠的最大最小变化检测标准,最大化的最小检测概率在给定的时间(或空间)窗口中的一个给定的局部最大概率的虚警在规定的窗口。我们表明,最佳的检测程序是一个修改的CRACUUM程序。然后,我们比较操作特性的最佳程序与流行的工程有限移动平均(FMA)检测算法和普通的CRAMUM程序使用Monte Carlo模拟,这表明,通常后者的算法具有几乎相同的性能作为最佳的。与此同时,FMA过程有一个很大的优点--与信号强度无关,而信号强度通常是未知的。最后,将FMA算法应用于光学图像中卫星的微弱条纹检测。
2021-04-02 cs.LG math.ST stat.TH
High Probability Latency Sequential Change Detection over an Unknown Finite Horizon
针对未知有限时域上的快速变化检测问题,提出一种阈值随时间对数增长的CuSum检验变体,并推导信息论下界以证明其渐近最优性,实验验证了性能。
2024-09-18 cs.DS cs.SY eess.SY
Asymptotically optimal sequential change detection for bounded means
Carnegie Mellon University(卡内基梅隆大学)
本文提出了一种在有界均值条件下,能够达到渐近最优性能的序列变化检测方法,通过推导并证明了严格的下界和上界,实现了在低I型误差下的最优检测延迟。
2026-02-05 math.PR math.ST stat.ML