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研究生: 蔡佳銘
Tsai, Chia-Ming
論文名稱: RFID 環境下病人行為模式之探勘與比較
Mining Behavior Patterns of Patients in RFID Environments
指導教授: 曾新穆
Tseng, Vincent S.
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電機資訊學院 - 資訊工程學系
Department of Computer Science and Information Engineering
論文出版年: 2007
畢業學年度: 95
語文別: 中文
論文頁數: 65
中文關鍵詞: RFID資料探勘行為模式關聯樣式序列型樣差異性計算.
外文關鍵詞: Association Pattern, Sequential Pattern, RFID, Variation., Data mining, Behavior model, Behavior pattern
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  • 本篇論文中我們提出一個在RFID的環境架構下觀察使用者兩段時期行為變化性的方法,一開始先以欲觀察的檢查點將使用者連續的移動紀錄分成兩段,然後利用資料探勘技術針對兩段時期的記錄分別進行多種常見的行為模式探勘以建立出使用者的行為模組,最後以計算模組之間差異性的方式來分析行為的變化性並且以數值量化出變化的程度。在本篇的研究方法中,我們共使用了資料探勘領域中最為熱門的關聯樣式與序列型樣,以及位移頻率與速度三種常見的行為模式,並且提出各自的差異性計算方法,對於兩段時期的變化每種行為模式都會算出一個代表的數值,最後再以權重分配的方式整合就可得到模組之間的整體差異性。在過去的研究中,基於多種的研究目的,已有許多學者提出數種針對關聯樣式以及序列型樣的差異性計算方法,本篇中我們是以較為常見的方法加以修改,再加入新的行為模式的差異性計算,就目前所知,本篇是最早提出在RFID環境架構下,藉由整合多種行為模式探勘來計算以及分析使用者變化性的研究,所以在本篇論文的後半段,我們也會利用貼近真實情況的模擬環境及一系列相關的實驗,來證明這些計算方式是合理的。

    In this paper, we propose a novel hybrid approach for analysis of patient behaviors by mining the streamed movement log obtained in RFID environments. The proposed approach can discover the regular behavior models of patients using data mining techniques. Moreover, the variation between two behavior models under different periods can also be obtained. We propose three kinds of novel variation evaluation strategies, namely association pattern, sequential pattern, and location change frequency/velocity that utilize the evaluation result to objectively evaluate the variation between two periods on patients. To our best knowledge, this is the first work on evaluating the behavior variation of patients by mining behavior patterns in RFID-based patient monitoring environments. Through a series of experimental evaluations, the proposed hybrid method is shown to be promisingly effective under different system conditions.

    目錄 ABSTRACT III 摘要 IV 目錄 VI 表目錄 IX 圖目錄 X 第一章 導論 1 1.1 研究背景 1 1.2 研究動機 1 1.3 問題描述 2 1.4 研究方法 3 1.5 論文貢獻 5 1.6 論文架構 6 第二章 文獻探討 7 2.1. RFID環境介紹 7 2.1.1. RFID於物體定位上的研究 7 2.1.2. 環境上的問題 8 2.2. 常見的多種項目集比較 9 2.3. 關聯樣式 10 2.3.1. 關聯樣式之定義 10 2.3.2. Apriori 演算法 10 2.4. 序列型樣探勘 12 2.4.1. AprioriAll 演算法 13 2.5. 最大移動序列 16 2.6. 差異性計算 17 2.6.1. 關聯樣式的差異性計算 18 2.6.2. 序列型樣的差異性計算 18 2.7. 封閉項目集 20 2.8. 本章總結 20 第三章 研究方法 22 3.1. 資料前處理 22 3.2. 關聯樣式 24 3.3. 序列型樣 27 3.4. 位移頻率與位移速度 31 3.5. 行為模式的整合式差異性計算 32 第四章 實驗分析 33 4.1. 模擬N x N cells矩形環境 33 4.2. 模擬矩形環境下的實驗結果 36 4.2.1. 加入封閉項目集前後各種行為模式項目集個數的比較 36 4.2.2. 加入封閉項目集前後的執行時間比較 38 4.2.3. 不同支持度下的探勘執行時間比較 39 4.2.4. 病患分群的準確率 41 4.2.5. 移動習慣強弱不同下的差異性 43 4.3. 模擬真實環境 – 健康中心 47 4.4. 模擬真實環境下的實驗結果 50 4.4.1. 加入封閉項目集前後各種行為模式項目集個數的比較 50 4.4.2. 加入封閉項目集前後的執行時間比較 51 4.4.3. 不同支持度下的探勘執行時間 52 4.4.4. 病患分群的準確率 53 4.4.5. 移動習慣強弱不同下的差異性 54 第五章 結論 58 5.1 研究結論 58 5.2 未來發展 59 參考文獻 60 自述 65 表目錄 表一 不同項目集的限制條件比較 10 表二 顧客交易資料庫 14 表三 排序後的顧客交易資料庫 14 表四 Large 1-sequence 14 表五 轉換過後的顧客交易資料庫 15 表六 序列M及MR的相似度計算 19 表七 病患的移動路徑 22 表八 經過資料前處理後的RFID Log 23 表九 病患的移動路徑 28 表十 兩筆序列型樣的alignment計算過程 30 表十一 Alignment結果 31 表十二 不同病患類型的參數設定表 34 表十三 矩型環境的參數設定表 34 表十四 不同行為模式找出來的項目集個數 37 表十五 加入封閉項目集概念後的項目集個數 38 表十六 病患分群準確率 41 表十七 相同病患在不同類型的設定條件下彼此之間的差異性 43 表十八 矩型環境與真實環境的比較表 49 表十九 不同行為模式找出來的項目個數 50 表二十 加入封閉項目集後各種行為模式找出來的項目個數 51 表二十一 病患分群準確率 54 表二十二 同一位病患在不同類型的設定條件下類型之間的差異性 55 圖目錄 圖一 RFID環境下病患建立常規模組的流程圖 3 圖二 系統架構圖 4 圖三 RFID無線感測環境示意圖 8 圖四 Apriori 演算法 11 圖五 Apriori 範例 12 圖六 AprioriAll演算法 13 圖七 AprioriAll探勘流程圖 16 圖八 病患的移動紀錄 17 圖九 MM演算法 17 圖十 不同s2下計算出的支持度差異性 25 圖十一 兩個樣式集的互相配對關係圖 26 圖十二 兩筆關聯樣式集的差異性計算 27 圖十三 序列型樣探勘流程圖 29 圖十四 在固定f1及v1的情況下,變動f2及v2的差異性分布情形 32 圖十五 病患移動模型 35 圖十六 加入封閉項目集前後所需執行時間比較 38 圖十七 不同最小支持度下關聯樣式探勘所需執行時間 39 圖十八 不同最小支持度下流覽型樣探勘所需執行時間 40 圖十九 不同最小支持度下序列型樣探勘所需執行時間 40 圖二十 資料1,Jaccard Coefficient = 0.862的分群結果 42 圖二十三 不同的移動習慣機率下關聯樣式的差異性比較 44 圖二十四 不同的移動習慣機率下序列型樣的差異性比較 44 圖二十五 不同的移動習慣機率下位移頻率與速度的差異性比較 44 圖二十六 不同的移動習慣機率下行為模式合併的整體差異性比較 45 圖二十七 不同移動習慣下各種行為模式的差異性比較 46 圖二十八 不同活動力下各種行為模式的差異性比較 46 圖二十九 臺灣成大醫院附設健康中心1F~4F平面圖 48 圖三十 健康中心內各個區域的連通情形圖 49 圖三十一 加入封閉項目集前後的所需執行時間比較 51 圖三十二 不同最小支持度下關聯樣式探勘所需執行時間 52 圖三十三 不同最小支持度下流覽型樣探勘所需執行時間圖 52 圖三十四 不同最小支持度下序列型樣探勘所需執行時間 53 圖三十五 不同的移動習慣機率下關聯樣式的差異性比較 55 圖三十六 不同的移動習慣機率下序列型樣的差異性比較 56 圖三十七 不同的移動習慣機率下位移頻率與速度的差異性比較 56 圖三十八 不同的移動習慣機率下行為模式合併的整體差異性比較 57 圖三十九 不同移動習慣下各種行為模式的差異性比較 57 圖四十 不同活動力下各種行為模式的差異性比較 57

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