The paper presents the results from a multi-year effort to develop and validate image processing methods for selecting the best physical models based on solar image observations. The approach consists of selecting the physical models based on their agreement with coronal holes extracted from the images. Ultimately, the goal is to use physical models to predict geomagnetic storms. We decompose the problem into three subproblems: (i) coronal hole segmentation based on physical constraints, (ii) matching clusters of coronal holes between different maps, and (iii) physical map classification. For segmenting coronal holes, we develop a multi-modal method that uses segmentation maps from three different methods to initialize a level-set method that evolves the initial coronal hole segmentation to the magnetic boundary. Then, we introduce a new method based on Linear Programming for matching clusters of coronal holes. The final matching is then performed using Random Forests. The methods were carefully validated using consensus maps derived from multiple readers, manual clustering, manual map classification, and method validation for 50 maps. The proposed multi-modal segmentation method significantly outperformed SegNet, U-net, Henney-Harvey, and FCN by providing accurate boundary detection. Overall, the method gave a 95.5% map classification accuracy.


翻译:本文介绍了基于太阳图像观测,为选择最佳物理模型而开发并验证基于太阳图像观测的最佳物理模型而进行多年努力的图像处理方法的结果。方法包括根据与从图像中提取的日冕孔的约定选择物理模型。最终目标是使用物理模型预测地磁风暴。我们将问题分解成三个子问题:(一)基于物理限制的日冕洞分解,(二)匹配不同地图之间的日冕洞群集,(三)物理地图分类。在对日冕洞进行分解时,我们开发了一种多模式方法,从三种不同方法中选择分解图,以启动一种将最初的日冕洞分解演变到磁界的定级法。然后,我们引入了一种基于线性编程编程的新方法,以匹配日冕孔群。最后的配对随后使用随机森林进行。这些方法经过仔细验证,使用了从多重阅读、手工组合、人工地图分类、人工地图分类和50份地图的方法。拟议的多式分解法方法大大超过SegNet、U-net、HenI、Han imal-rois、Henal-rois、Fn imety-Hain-Hain-Hain-Hain-Hain-Hain-Hain-Hain-Hegrolationxxxxx。

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