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Erschienen in:

02.08.2022

High Resolution Solar Image Generation Using Generative Adversarial Networks

verfasst von: Ankan Dash, Junyi Ye, Guiling Wang, Huiran Jin

Erschienen in: Annals of Data Science | Ausgabe 5/2024

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Abstract

Der Artikel geht der Bedeutung von Sonnenphänomenen wie Sonneneruptionen und koronalen Massenauswürfen für die Vorhersage des Weltraumwetters nach. Er diskutiert die Rolle von NASA-Missionen wie SDO bei der Erfassung von Sonnenbeobachtungen und die Herausforderung, Sonnenereignisse aufgrund von Datenlücken vorherzusagen. Die Studie stellt den Einsatz von Generative Adversarial Networks (GANs) vor, insbesondere des Pix2PixHD-Modells, um hochauflösende SDO / AIA0304-Bilder aus SDO / HMI-Magnetogrammen zu erzeugen. Die Autoren modifizieren und vergleichen die Pix2Pix- und Pix2PixHD-Algorithmen und zeigen die überlegene Leistung von Pix2PixHD bei der Erfassung komplexer Merkmale und feiner Details. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass GANs die Vorhersagefähigkeiten von Sonnenereignissen deutlich verbessern können, was den Artikel zu einer fesselnden Lektüre für diejenigen macht, die sich für die Schnittmenge von Solarphysik und fortgeschrittenen maschinellen Lerntechniken interessieren.

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Literatur
6.
Zurück zum Zitat Reames DV (2020) Solar energetic particles (Second Edition) Reames DV (2020) Solar energetic particles (Second Edition)
7.
Zurück zum Zitat Marov MY et al (2014) Solar flares and impact on earth. In: Allahdadi F, Pelton J (eds) handbook of cosmic hazards and planetary defense. Springer, Cham Marov MY et al (2014) Solar flares and impact on earth. In: Allahdadi F, Pelton J (eds) handbook of cosmic hazards and planetary defense. Springer, Cham
9.
Zurück zum Zitat Kaiser ML, Kucera TA, Davila JM et al (2008) The stereo mission: an introduction. Space Sci Rev 136(1):5–16CrossRef Kaiser ML, Kucera TA, Davila JM et al (2008) The stereo mission: an introduction. Space Sci Rev 136(1):5–16CrossRef
12.
Zurück zum Zitat Scherrer PH, Schou J, Bush RI, Kosovichev AG, Bogart RS, Hoeksema JT, Liu Y, Duvall TL, Zhao J, Title AM, Schrijver CJ, Tarbell TD, Tomczyk S (2012) The helioseismic and magnetic imager (hmi) investigation for the solar dynamics observatory (sdo). Sol Phys 275(1):207–227. https://doi.org/10.1007/s11207-011-9834-2CrossRef Scherrer PH, Schou J, Bush RI, Kosovichev AG, Bogart RS, Hoeksema JT, Liu Y, Duvall TL, Zhao J, Title AM, Schrijver CJ, Tarbell TD, Tomczyk S (2012) The helioseismic and magnetic imager (hmi) investigation for the solar dynamics observatory (sdo). Sol Phys 275(1):207–227. https://​doi.​org/​10.​1007/​s11207-011-9834-2CrossRef
13.
Zurück zum Zitat Lemen JR, Title AM, Akin DJ, Boerner PF, Chou C, Drake JF, Duncan DW, Edwards CG, Friedlaender FM, Heyman GF, Hurlburt NE, Katz NL, Kushner GD, Levay M, Lindgren RW, Mathur DP, McFeaters EL, Mitchell S, Rehse RA, Schrijver CJ, Springer LA, Stern RA, Tarbell TD, Wuelser J-P, Wolfson CJ, Yanari C, Bookbinder JA, Cheimets PN, Caldwell D, Deluca EE, Gates R, Golub L, Park S, Podgorski WA, Bush RI, Scherrer PH, Gummin MA, Smith P, Auker G, Jerram P, Pool P, Soufli R, Windt DL, Beardsley S, Clapp M, Lang J, Waltham N (2012) The atmospheric imaging assembly (aia) on the solar dynamics observatory (sdo). Sol Phys 275(1):17–40. https://doi.org/10.1007/s11207-011-9776-8CrossRef Lemen JR, Title AM, Akin DJ, Boerner PF, Chou C, Drake JF, Duncan DW, Edwards CG, Friedlaender FM, Heyman GF, Hurlburt NE, Katz NL, Kushner GD, Levay M, Lindgren RW, Mathur DP, McFeaters EL, Mitchell S, Rehse RA, Schrijver CJ, Springer LA, Stern RA, Tarbell TD, Wuelser J-P, Wolfson CJ, Yanari C, Bookbinder JA, Cheimets PN, Caldwell D, Deluca EE, Gates R, Golub L, Park S, Podgorski WA, Bush RI, Scherrer PH, Gummin MA, Smith P, Auker G, Jerram P, Pool P, Soufli R, Windt DL, Beardsley S, Clapp M, Lang J, Waltham N (2012) The atmospheric imaging assembly (aia) on the solar dynamics observatory (sdo). Sol Phys 275(1):17–40. https://​doi.​org/​10.​1007/​s11207-011-9776-8CrossRef
14.
Zurück zum Zitat Woods TN, Eparvier FG, Hock R, Jones AR, Woodraska D, Judge D, Didkovsky L, Lean J, Mariska J, Warren H, McMullin D, Chamberlin P, Berthiaume G, Bailey S, Fuller-Rowell T, Sojka J, Tobiska WK, Viereck R (2012) Extreme ultraviolet variability experiment (eve) on the solar dynamics observatory (sdo): Overview of science objectives, instrument design, data products, and model developments. Sol Phys 275(1):115–143. https://doi.org/10.1007/s11207-009-9487-6CrossRef Woods TN, Eparvier FG, Hock R, Jones AR, Woodraska D, Judge D, Didkovsky L, Lean J, Mariska J, Warren H, McMullin D, Chamberlin P, Berthiaume G, Bailey S, Fuller-Rowell T, Sojka J, Tobiska WK, Viereck R (2012) Extreme ultraviolet variability experiment (eve) on the solar dynamics observatory (sdo): Overview of science objectives, instrument design, data products, and model developments. Sol Phys 275(1):115–143. https://​doi.​org/​10.​1007/​s11207-009-9487-6CrossRef
15.
Zurück zum Zitat Shi Y (2022) Advances in big data analytics: Theory. algorithms and practices. Springer, BerlinCrossRef Shi Y (2022) Advances in big data analytics: Theory. algorithms and practices. Springer, BerlinCrossRef
16.
Zurück zum Zitat Olson DL, Shi Y (2006) Introduction to Business Data Mining. McGraw Hill Higher Education, Maidenhead Olson DL, Shi Y (2006) Introduction to Business Data Mining. McGraw Hill Higher Education, Maidenhead
17.
Zurück zum Zitat Shi Y, Tian Y-J, Kou G, Peng Y, Li J (2011) Optimization based data mining: theory and applications. In: Advanced information and knowledge processing Shi Y, Tian Y-J, Kou G, Peng Y, Li J (2011) Optimization based data mining: theory and applications. In: Advanced information and knowledge processing
21.
Zurück zum Zitat Goodfellow I, Pouget-Abadie J, Mirza M, Xu B, Warde-Farley D, Ozair S, Courville A, Bengio Y (2014) Generative adversarial nets. In: Ghahramani Z, Welling M, Cortes C, Lawrence N, Weinberger KQ (eds) Advances in neural information processing systems, vol 27, pp 2672–2680. Curran Associates Inc, New York Goodfellow I, Pouget-Abadie J, Mirza M, Xu B, Warde-Farley D, Ozair S, Courville A, Bengio Y (2014) Generative adversarial nets. In: Ghahramani Z, Welling M, Cortes C, Lawrence N, Weinberger KQ (eds) Advances in neural information processing systems, vol 27, pp 2672–2680. Curran Associates Inc, New York
23.
Zurück zum Zitat Hinton G (2010) Boltzmann machines. In: Sammut C, Webb GI (eds) Encyclopedia of machine learning. Springer, Boston, MA, pp 132–136 Hinton G (2010) Boltzmann machines. In: Sammut C, Webb GI (eds) Encyclopedia of machine learning. Springer, Boston, MA, pp 132–136
24.
Zurück zum Zitat Hinton G (2010) Deep belief nets. In: Sammut C, Webb GI (eds) Encyclopedia of machine learning, pp 267–269. Springer, Boston, MA Hinton G (2010) Deep belief nets. In: Sammut C, Webb GI (eds) Encyclopedia of machine learning, pp 267–269. Springer, Boston, MA
25.
Zurück zum Zitat Kingma DP, Welling M (2014) Auto-encoding variational bayes Kingma DP, Welling M (2014) Auto-encoding variational bayes
31.
Zurück zum Zitat Wang T-C, Liu M-Y, Zhu J-Y, Tao A, Kautz J, Catanzaro B (2018) High-resolution image synthesis and semantic manipulation with conditional gans. In: Proceedings of the IEEE conference on computer vision and pattern recognition Wang T-C, Liu M-Y, Zhu J-Y, Tao A, Kautz J, Catanzaro B (2018) High-resolution image synthesis and semantic manipulation with conditional gans. In: Proceedings of the IEEE conference on computer vision and pattern recognition
37.
Zurück zum Zitat Ermolli I, Fofi M, Torelli M (1997) The Rome P.S.P.T. (Precision Solar Photometric Telescope): one year after. In: Hadjidemetrioy JD, Seiradakis JH (eds) Joint European and National astronomical meeting, p. 37 Ermolli I, Fofi M, Torelli M (1997) The Rome P.S.P.T. (Precision Solar Photometric Telescope): one year after. In: Hadjidemetrioy JD, Seiradakis JH (eds) Joint European and National astronomical meeting, p. 37
38.
Zurück zum Zitat Choi Y, Choi M, Kim M, Ha J-W, Kim S, Choo J: Stargan: unified generative adversarial networks for multi-domain image-to-image translation. In: Proceedings of the IEEE conference on computer vision and pattern recognition (CVPR) (2018) Choi Y, Choi M, Kim M, Ha J-W, Kim S, Choo J: Stargan: unified generative adversarial networks for multi-domain image-to-image translation. In: Proceedings of the IEEE conference on computer vision and pattern recognition (CVPR) (2018)
39.
Zurück zum Zitat Ronneberger O, Fischer P, Brox T (2015) U-net: convolutional networks for biomedical image segmentation. In: Navab N, Hornegger J, Wells WM, Frangi AF (eds) Medical image computing and computer assisted intervention—MICCAI 2015. Springer, Cham, pp 234–241 Ronneberger O, Fischer P, Brox T (2015) U-net: convolutional networks for biomedical image segmentation. In: Navab N, Hornegger J, Wells WM, Frangi AF (eds) Medical image computing and computer assisted intervention—MICCAI 2015. Springer, Cham, pp 234–241
Metadaten
Titel
High Resolution Solar Image Generation Using Generative Adversarial Networks
verfasst von
Ankan Dash
Junyi Ye
Guiling Wang
Huiran Jin
Publikationsdatum
02.08.2022
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Erschienen in
Annals of Data Science / Ausgabe 5/2024
Print ISSN: 2198-5804
Elektronische ISSN: 2198-5812
DOI
https://doi.org/10.1007/s40745-022-00436-2