Embeddings and delays as derived from quantification of recurrence plots

Zbilut, Joseph P.; Webber, Charles L.

doi:10.1016/0375-9601(92)90426-m

Cited by 939 publications

(624 citation statements)

References 8 publications

Supporting

Mentioning

589

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…The procedure of recurrence quantification analysis (RQA) was developed by Zbilut and Webber (1992) and ideally suited for physiological systems characterised by nonhomoeostatic transients and state changes (Zbilut et al, 2002). This method was performed for the measurement of the complexity of the time series in a symmetrical K-dimensional square matrix, which is calculated by computing the Euclidean distances of each vector Xi from all the others (Trulla et al, 1996) The vectors represent the RR interval time series as a trajectory in m dimensional space.…”

Section: Methods Of Measurement and Analysis Of Hr And Hrv In Dairy Cmentioning

confidence: 99%

Welfare implication of measuring heart rate and heart rate variability in dairy cattle: literature review and conclusions for future research

Kovács

Jurkovich

Bakony³

et al. 2014

Animal

View full text Add to dashboard Cite

Heart rate (HR) measurements have been used to determine stress in livestock species since the beginning of the 1970s. However, according to the latest studies in veterinary and behaviour-physiological sciences, heart rate variability (HRV) proved to be more precise for studying the activity of the autonomic nervous system. In dairy cattle, HR and HRV indices have been used to detect stress caused by routine management practices, pain or milking. This review provides the significance of HR and HRV measurements in dairy cattle by summarising current knowledge and research results in this area. First, the biological background and the interrelation of the autonomic regulation of cardiovascular function, stress, HR and HRV are discussed. Equipment and methodological approaches developed to measure interbeat intervals and estimate HRV in dairy cattle are described. The methods of HRV analysis in time, frequency and non-linear domains are also explained in detail emphasising their physiological background. Finally, the most important scientific results and potential possibilities for future research are presented.Keywords: heart rate, heart rate variability, stress, welfare, dairy cattle ImplicationsHousing and milking technology, health status and way of handling of animals influence the well-being of animals in intensive dairy farming. Non-invasive methods of assessing stress include heart rate and heart rate variability measurements that involve the monitoring of the autonomic nervous function by digital, high frequency, 24 h multi-channel electrocardiographic recorders. As high-producing cattle breeds are very sensitive to environmental factors, monitoring and decreasing stress is of major importance in terms of both animal welfare and production. IntroductionIn intensive dairy farming, housing and milking systems are main factors in determining the welfare of animals, as adaptation to environmental changes can be challenging for high-producing breeds.Important aspects in the improvement of dairy cattle management systems in respect of animal welfare are the recognition and evaluation of stress. The stressfulness of the technological environment has been examined in many different contexts. Certain welfare studies proved that for intensively farmed cattle, the milking technology (Rushen et al., 2001;Wenzel et al., 2003), fear from given routine treatments (Holst, 1998) and pain (Broom, 1991;Mellor et al., 2000) mean such load that may cause stress (Dantzer and Mormède, 1983;von Borell, 2001) having a negative impact also on milk production (Rushen et al., 2001). Effects of technology and of social interactions can be described not only by classical descriptive behavioural observations (e.g. Milmann, 2013;Theurer et al., 2013), but with physiological measures as well (Hopster and Blokhuis, 1994;Rietmann et al., 2004). Most dairy cattle studies have focused on the stress reactions of animals expressed in neuroendocrine changes that are considered to be reliable indicators of stress and pain in livestock species (...

show abstract

Section: Methods Of Measurement and Analysis Of Hr And Hrv In Dairy Cmentioning

confidence: 99%

Welfare implication of measuring heart rate and heart rate variability in dairy cattle: literature review and conclusions for future research

Kovács

Jurkovich

Bakony³

et al. 2014

Animal

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Otherwise R i,j = 0. It is possible to visualize values of R i,j by black and white dots (Marwan, 2003;Zbilut and Weber, 1992), but often the recurrence plot relates distances R i,j to colors, e.g. the larger the distance, the "cooler" the color.…”

Section: Phase Space Structures As Image Of Dynamicsmentioning

confidence: 99%

“…Qualitative patterns of an unknown dynamics presented as a fine structure of RP or CRP often are too difficult to be considered in detail. Zbilut and Webber have developed a tool which quantifies the structures in RPs called Recurrence Quantitative Analysis (RQA) (Zbilut and Weber, 1992). They define measures using the recurrence point density, the length of diagonal and vertical structures in the recurrence plot, the recurrence rate, the entropy of recurrent points distribution etc.…”

Section: Phase Space Structures As Image Of Dynamicsmentioning

confidence: 99%

Identification of Complex Processes Based on Analysis of Phase Space Structures

Matcharashvili

Chélidzé

Janiashvili³

Imaging for Detection and Identification

View full text Add to dashboard Cite

Abstract. The problem of investigation of temporal and/or spatial behavior of highly nonlinear or complex natural systems has long been of fundamental scientific interest. At the same time it is presently well understood that identification of dynamics of processes in complex natural systems, through their qualitative description and quantitative evaluation, is far from a purely academic question and has an essential practical importance. This is quite understandable as systems with complex dynamics abound in nature and examples can be found in very different areas such as medicine and biology (rhythms, physiological cycles, epidemics), atmosphere (climate and weather change), geophysics (tides, earthquakes, volcanoes, magnetic field variations), economy (financial markets behavior, exchange rates), engineering (friction, fracturing), communication (electronic networks, internet packet dynamics) etc. The past two decades of research on qualitative and especially quantitative investigations of dynamics of real processes of different origin brought significant progress in the understanding of behavior of natural processes. At the same time serious drawbacks have also been revealed. This is why exhaustive investigation of dynamical properties of complex processes for scientific, engineering or practical purposes is now recognized as one of the main scientific challenges. Much attention is paid to elaboration of appropriate methods aiming to measuring the complexity of both global and local dynamical behaviors from the observed data sets -time series. This chapter presents a short overview of modern methods of qualitative and quantitative evaluation of dynamics of complex natural processes such as calculation of Lyapunov exponents and fractal dimensions, recurrence plots and recurrence quantification analysis. Other related methods are also described. The traditional approach to studying dynamical behavior of complex nonlinear systems is to reconstruct from observation scalar time series state or phase space plot. This graph indicates how the systems behavior changes over the time. We focus on the methods of identification and quantitative evaluation of complex dynamics that are based on the testing of evolutionary and geometric properties of phase space graphs as images of investigated complex dynamics. For practical examples of the application c 2006 Springer. Printed in the Netherlands.of nonlinear methods for identification of complex natural processes, our results on medical, geophysical, hydrological, and stick-slip time series analysis are presented.

show abstract

“…Например, частоты, амплитуды и формы собственных колебаний могут изменяться в процессе измерения за счет нестационарности или быть неопре-делимыми в силу отсутствия принципа суперпозиции в нелинейных системах и, как следствие, неприменимости преобразования Фурье к таким системам вообще. Этих недостатков лишен используемый в настоящей работе метод рекуррентных графиков, специально разработан-ный для изучения поведения во времени нелинейных динамических систем.В работе [1] было предложено использовать метод рекуррентных графиков (RP) [2], в частности следующий из этого метода количественный рекуррентный анализ (RQA) [3], для изучения поврежденности материалов. В качестве модели материала с дефектами в [1] выступа-ла стальная плита с боковыми надрезами разной длины.…”

unclassified

“…В работе [1] было предложено использовать метод рекуррентных графиков (RP) [2], в частности следующий из этого метода количественный рекуррентный анализ (RQA) [3], для изучения поврежденности материалов. В качестве модели материала с дефектами в [1] выступа-ла стальная плита с боковыми надрезами разной длины.…”

unclassified

Применение Числовых Характеристик Рекуррентных Графиков Для Анализа Механической Поврежденности Материалов

Гиляров¹

2017

Физика Твердого Тела

View full text Add to dashboard Cite

Исследован отклик материала со случайным равномерным распределением пор на звуковой импульс. Изучено поведение числовых характеристик рекуррентных графиков (RQA) нормальной компоненты вектора смещения в зависимости от степени поврежденности. Показано, что RQA-параметры могут быть весьма информативными для звуковой дефектоскопии.Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 16-05-00237 А). DOI: 10.21883/FTT.2017.09.44848.044 Предупреждение природных и техногенных катастроф представляет собой чрезвычайно важную задачу. В част-ности, актуальным является проведение мониторинга работы агрегатов и конструкций с целью выявления неполадок в их функционировании. К таким методам мониторинга относится ультразвуковая дефектоскопия, представляющая собой один из самых распространенных способов неразрушающего контроля. В то же время разрушение материалов представляет собой нелиней-ный и нестационарный процесс, и обычные методы, используемые в дефектоскопии, могут оказаться неэф-фективными. Например, частоты, амплитуды и формы собственных колебаний могут изменяться в процессе измерения за счет нестационарности или быть неопре-делимыми в силу отсутствия принципа суперпозиции в нелинейных системах и, как следствие, неприменимости преобразования Фурье к таким системам вообще. Этих недостатков лишен используемый в настоящей работе метод рекуррентных графиков, специально разработан-ный для изучения поведения во времени нелинейных динамических систем.В работе [1] было предложено использовать метод рекуррентных графиков (RP) [2], в частности следующий из этого метода количественный рекуррентный анализ (RQA) [3], для изучения поврежденности материалов. В качестве модели материала с дефектами в [1] выступа-ла стальная плита с боковыми надрезами разной длины. В настоящей работе в качестве такого материала рас-сматривается плита со случайным распределением пор.Рекуррентный график определяется как множество точек, подчиняющихся соотношениюгде X i (m) -фазовая траектория динамической систе-мы в m-мерном фазовом пространстве, θ -функция Хевисайда, а -норма вектора. Таким образом, рекуррентный график представляет собой двумерное множество точек, отвечающих соотношению (1), состоя-щее из нулей и единиц, причем близкие (рекуррентные) точки принято отображать черным цветом, а далекие -белым. Близость точек определяется параметром ε i .Можно обобщить определение рекуррентного графи-ка [4] на случай совместного изменения двух динамиче-ских системПолученный таким способом кросс-рекуррентный гра-фик (CRP) позволяет изучить корреляции в поведении двух различных систем. В настоящей работе метод рекуррентных графиков применяется для изучения реакции материала на им-пульс механической силы. Объект исследования пред-ставляет собой прямоугольную стальную пластину раз-мером 2.4 × 1.6 m с толщиной 0.01 m. Рассматривается плоская нестационарная задача теории упругости. На двух длинных торцах установлены точечные звуковые датчики, один из которых считается излучающим (с ко-ординатами (0, −0.8)), а три других (на противополож-ном торце) -приемным...

show abstract

Embeddings and delays as derived from quantification of recurrence plots

Cited by 939 publications

References 8 publications

Welfare implication of measuring heart rate and heart rate variability in dairy cattle: literature review and conclusions for future research

Welfare implication of measuring heart rate and heart rate variability in dairy cattle: literature review and conclusions for future research

Identification of Complex Processes Based on Analysis of Phase Space Structures

Применение Числовых Характеристик Рекуррентных Графиков Для Анализа Механической Поврежденности Материалов

Contact Info

Product

Resources

About