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과학

지수 가중 이동 평균

지수 가중 이동 평균과학
영문 약칭
EWMA
가중치 변화
데이터가 오래될수록 지수적 감소
관련 필터
IIR 필터
주요 조건
망각 계수와 초기화
지수 가중 이동 평균은 오래된 데이터에 지수적으로 작은 가중치를 주는 평균이다. 최근 관측을 더 크게 반영하면서 시간에 따른 변화를 부드럽게 볼 때 사용한다. 초기 구간의 정규화 방법에 따라 계산값이 달라질 수 있어 갱신식과 초기 조건을 함께 정한다.

같은 비율로 줄어드는 가중치

망각 계수를 λ로 두고 0보다 크고 1보다 작게 선택하면 현재 값, 한 시점 전 값, 두 시점 전 값의 상대 가중치는 1, λ, λ²가 된다. λ가 1에 가까울수록 과거의 영향이 오래 남고 작을수록 더 빨리 줄어든다.

합을 나누어 정규화하는 예

관측값이 순서대로 4, 8, 12이고 λ가 0.5라면 마지막 시점의 상대 가중치는 0.25, 0.5, 1이다. 가중합은 17이고 가중치 합은 1.75이므로 정규화한 평균은 약 9.714다. 단순 평균 8보다 최근 값 12의 영향이 크다.

이전 결과로 갱신한다

가중치 합 W와 가중합 S를 따로 유지하면 새 값 x마다 W를 λW + 1로, S를 λS + x로 갱신할 수 있다. 평균은 S / W다. 처음 W와 S를 0으로 시작하면 앞의 계산을 과거 표본 전체를 다시 읽지 않고 수행할 수 있다.

초기 조건을 구분한다

새 입력의 고정 비율과 이전 평균을 섞는 다른 표현도 널리 사용한다. 초기 평균을 어떻게 정하는지에 따라 앞서 설명한 유한 표본 정규화 방식과 시작 부분의 결과가 달라질 수 있다. 비교할 때는 계수 이름만 보지 말고 실제 갱신식과 표본 간격을 확인한다.

관련 문서

이동 평균 필터 / IIR 필터 / FIR 필터 / 중앙값 필터 / 평균 / 시계열 / 분산