We present a new deep learning method, dubbed FibrilNet, for tracing chromospheric fibrils in Halpha images of solar observations. Our method consists of a data pre-processing component that prepares training data from a threshold-based tool, a deep learning model implemented as a Bayesian convolutional neural network for probabilistic image segmentation with uncertainty quantification to predict fibrils, and a post-processing component containing a fibril-fitting algorithm to determine fibril orientations. The FibrilNet tool is applied to high-resolution Halpha images from an active region (AR 12665) collected by the 1.6 m Goode Solar Telescope (GST) equipped with high-order adaptive optics at the Big Bear Solar Observatory (BBSO). We quantitatively assess the FibrilNet tool, comparing its image segmentation algorithm and fibril-fitting algorithm with those employed by the threshold-based tool. Our experimental results and major findings are summarized as follows. First, the image segmentation results (i.e., detected fibrils) of the two tools are quite similar, demonstrating the good learning capability of FibrilNet. Second, FibrilNet finds more accurate and smoother fibril orientation angles than the threshold-based tool. Third, FibrilNet is faster than the threshold-based tool and the uncertainty maps produced by FibrilNet not only provide a quantitative way to measure the confidence on each detected fibril, but also help identify fibril structures that are not detected by the threshold-based tool but are inferred through machine learning. Finally, we apply FibrilNet to full-disk Halpha images from other solar observatories and additional high-resolution Halpha images collected by BBSO/GST, demonstrating the tool's usability in diverse datasets.


翻译:我们提出了一个新的深层学习方法,称为FibrilNet,用于跟踪哈尔法太阳观测图像中的色平层纤维。我们的方法包括一个数据预处理组件,该组件从一个基于门槛的工具,即作为Bayesian convolual 神经网络,用于概率化图像分解的深度学习模型,并用不确定性量化来预测纤维纤维纤维,还有一个后处理组件,包含一个适合纤维结构的算法,用来确定纤维纤维方向。FibrilNet工具被应用到一个活跃区域的高分辨率 Halpha图像(AR 12665)。由1.6 m Goode SolarST Telescac(GST)收集的、配有高分级调调适应性光学工具的数据预处理组件。我们量化地评估了FibrilNet工具,将其图像分解算法和纤维调整算法的算法与基于门槛工具所使用的算法比较。我们实验结果和主要结论如下。首先,两个工具基于图像分解的结果(e.e,检测到fbribil fibil Net ) 也非常相似地应用了每个基的直路路路路路路路路路路路路比我们通过直路路路路路路路路路路路路路路路路路路路路路路路路路路路路路路路比越越高。

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