論文の概要: Solar Active Regions Detection Via 2D Circular Kernel Time Series Transformation, Entropy and Machine Learning Approach
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.08270v2
- Date: Mon, 26 Aug 2024 10:26:28 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-08-28 01:17:09.297135
- Title: Solar Active Regions Detection Via 2D Circular Kernel Time Series Transformation, Entropy and Machine Learning Approach
- Title(参考訳): 2次元円形カーネル時系列変換・エントロピー・機械学習による太陽活動領域検出
- Authors: Irewola Aaron Oludehinwa, Andrei Velichko, Maksim Belyaev, Olasunkanmi I. Olusola,
- Abstract要約: 本研究では,太陽活動領域(AR)検出のための既存手法の強化を提案する。
NASAのソーラー・ダイナミクス・オブザーバトリー(SDO)の大気イメージングアセンブリ(AIA)の画像を使ってARを追跡する。
SDO AIA画像の円周面積を1次元時系列(1-DTS)に変換する技術
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: This study proposes an enhancement to the existing method for detecting Solar Active Regions (ARs). Our technique tracks ARs using images from the Atmospheric Imaging Assembly (AIA) of NASA's Solar Dynamics Observatory (SDO). It involves a 2D circular kernel time series transformation, combined with Statistical and Entropy measures, and a Machine Learning (ML) approach. The technique transforms the circular area around pixels in the SDO AIA images into one-dimensional time series (1-DTS). Statistical measures (Median Value, Xmed; 95th Percentile, X95) and Entropy measures (Distribution Entropy, DisEn; Fuzzy Entropy, FuzzyEn) are used as feature selection methods (FSM 1), alongside a method applying 1-DTS elements directly as features (FSM 2). The ML algorithm classifies these series into three categories: no Active Region (nARs type 1, class 1), non-flaring Regions outside active regions with brightness (nARs type 2, class 2), and flaring Active Regions (ARs, class 3). The ML model achieves a classification accuracy of 0.900 and 0.914 for Entropy and Statistical measures, respectively. Notably, Fuzzy Entropy shows the highest classification accuracy (AKF=0.895), surpassing DisEn (AKF=0.738), X95 (AKF=0.873), and Xmed (AKF=0.840). This indicates the high effectiveness of Entropy and Statistical measures for AR detection in SDO AIA images. FSM 2 captures a similar distribution of flaring AR activities as FSM 1. Additionally, we introduce a generalizing characteristic of AR activities (GSA), finding a direct agreement between increased AR activities and higher GSA values. The Python code implementation of the proposed method is available in supplementary material.
- Abstract(参考訳): 本研究は、太陽活動領域(AR)の検出方法の強化について提案する。
我々の技術は、NASAのソーラー・ダイナミクス・オブザーバ(SDO)の大気イメージング・アセンブリ(AIA)の画像を用いてARを追跡する。
これは2次元の円形カーネル時系列変換と統計的およびエントロピー測度、機械学習(ML)アプローチを組み合わせたものである。
この技術は、SDO AIA画像の画素周辺の円周面積を1次元時系列(1-DTS)に変換する。
特徴選択法 (FSM1) には統計測度 (Median Value, Xmed, 95th Percentile, X95) とエントロピー測度 (Distribution Entropy, DisEn, Fuzzy Entropy, FuzzyEn) が用いられる。
MLアルゴリズムはこれらのシリーズを3つのカテゴリに分類する:no Active Region (nARs type 1, class 1), non-flaring Regions outside active Region with brightness (nARs type 2, class 2), and flaring Active Regions (ARs, class 3)。
MLモデルはエントロピーと統計測度に対してそれぞれ0.900と0.914の分類精度を達成する。
特にファジィ・エントロピーは最も高い分類精度(AKF=0.895)を示し、DisEn(AKF=0.738)、X95(AKF=0.873)、Xmed(AKF=0.840)を上回っている。
このことは、SDO AIA画像におけるエントロピーと統計測定のAR検出に対する高い効果を示している。
FSM 2はFSM 1と同様の炎症性AR活動の分布を捉えている。
さらに,AR活動の一般化特性を導入し,AR活動の増加と高いGSA値との直接的な一致を見出した。
提案手法のPythonコード実装は補足資料で利用可能である。
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