Show simple item record

Development of Automated methods for the detection of solar vortex flows

dc.contributor.advisorΚουντρουμπας, Κωνσταντίνος
dc.contributor.authorΑγγελούδη, Ειρήνη
dc.date.accessioned2024-08-27T09:52:43Z
dc.date.available2024-08-27T09:52:43Z
dc.date.issued2020-09-24
dc.identifier.urihttps://amitos.library.uop.gr/xmlui/handle/123456789/8168
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.26263/amitos-1670
dc.descriptionΜ.Δ.Ε. 78el
dc.description.abstractThe Sun’s surface is very dynamic, even on periods of weak solar activity, producing a variety of magnetic structures, amongst them structures that can cause plasma to exhibit vortex-like motions. These so-called solar vortex flows have been widely observed on the Sun’s photosphere and chromosphere as well as on upper solar atmospheric levels. Their existence is highly connected with the creation of magnetohydrodynamic (MHD) waves, a primary candidate for channeling energy and plasma from the photosphere up to the low corona. Therefore, the automatic detection of solar vortex flows is fundamental for proper investigation of the lower solar atmosphere dynamics and the estimation of upwards energy transfer. Previous detection approaches utilized a criterion, like vorticity, based on the frequently inconsistent and often erroneous derivation of the velocity field from the solar observations. The aim of the present thesis is the implementation of an automated methodology for the detection of solar vortex flows that is based on the morphological characteristics they present. The approach followed is the application of a series of pre-processing methods aiming to remove non-dynamic or almost linear structures not related to vortex flows from a solar data set (consisting of a sequence of frames depicting a specific solar region). Such methods include the Robust Principal Component Analysis (RPCA), in order to retrieve the dynamic parts of the solar data as well as the removal of components that relate to almost linear structures and thus are not part of a vortex flow. Subsequently, the output produced by the sequential application of the pre-processing methods is aggregated and evaluated so that the primary candidate region for vortex flow existence is detected. The evaluation of the produced results on an actual solar data set proves that the proposed methodology succeeds in identifying the primary solar vortex flow region. More importantly, a promising analysis of the distribution of dynamic, vortex-like structures on the observational sequence is produced that can be used, by further future extensions of the current work, for the detection of multiple structures within the investigated field of view. It is concluded that the presented methodology constitutes an efficient alternative way for the identification of solar vortex flows, especially after all proposed improvements and extensions are properly implemented.el
dc.format.extentσελ. 91el
dc.language.isoenel
dc.publisherΠανεπιστήμιο Πελοποννήσουel
dc.rightsΑναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/*
dc.titleDevelopment of Automated methods for the detection of solar vortex flowsel
dc.title.alternativeΑνάπτυξη Αυτοματοποιημένων μεθόδων για την ανίχνευση ροών ηλιακής δίνηςel
dc.typeΜεταπτυχιακή διπλωματική εργασίαel
dc.contributor.committeeΤσιροπούλα, Γεωργία
dc.contributor.committeeΤζιοτζιου, Κωνσταντίνος
dc.contributor.departmentΤμήμα Πληροφορικής και Τηλεπικοινωνιώνel
dc.contributor.facultyΣχολή Οικονομίας και Τεχνολογίαςel
dc.contributor.masterΔιαστημική Επιστήμη, Τεχνολογίες και Εφαρμογέςel
dc.subject.keywordsolar vortex flowsel
dc.subject.keywordmagnetohydrodynamic (MHD) wavesel
dc.subject.keywordautomated detectionel
dc.subject.keywordrobust principal component analysis (RPCA)el
dc.subject.keywordimage filteringel
dc.description.abstracttranslatedΗ επιφάνεια του Ήλιου είναι πολύ δυναμική, ακόμη και σε περιόδους αδύναμης ηλιακής δραστηριότητας, παράγοντας μια ποικιλία μαγνητικών δομών, μεταξύ των οποίων δομές που μπορούν να προκαλέσουν στροβιλοειδείς κινήσεις του ηλικακού πλάσματος. Αυτές οι λεγόμενες ηλιακές στροβιλοειδείς ροές έχουν παρατηρηθεί ευρέως στη φωτοσφαίρα και τη χρωμόσφαιρα του Ήλιου, καθώς και στα ανώτερα ηλιακά ατμοσφαιρικά επίπεδα. Η ύπαρξή τους συνδέεται σε μεγάλο βαθμό με τη δημιουργία μαγνητοϋδροδυναμικών κυμάτων, που αποτελούν έναν από τους πρωταρχικούς υποψηφίους για τη διοχέτευση ενέργειας και πλάσματος από τη φωτοσφαιρία στα ανώτερα ηλιακά στρώματα. Επομένως, η αυτόματη ανίχνευση ηλιακών στροβιλοειδών ροών είναι θεμελιώδης για την περαιτέρω διερεύνηση της δυναμικής της ηλιακής ατμόσφαιρας. Οι προηγούμενες προσεγγίσεις ανίχνευσης χρησιμοποιούν ένα κριτήριο, όπως το στροβιλισμό (vorticity), το οποίο βασίζεται στην συχνά ασυνεπή και λανθασμένη εκτίμηση του πεδίου ταχύτητας από τις ηλιακές παρατηρήσεις. Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η εφαρμογή μιας αυτοματοποιημένης μεθοδολογίας για την ανίχνευση ηλιακών στροβιλοειδών ροών που βασίζεται στα μορφολογικά χαρακτηριστικά που παρουσιάζουν. Η προσέγγιση που ακολουθείται είναι η εφαρμογή μιας σειράς μεθόδων προεπεξεργασίας με στόχο την απομάκρυνση μη δυναμικών ή σχεδόν γραμμικών δομών που δεν σχετίζονται με στροβιλοειδείς ροές από ένα σύνολο ηλιακών δεδομένων (που αποτελείται από μια ακολουθία εικόνων που απεικονίζουν μια συγκεκριμένη ηλιακή περιοχή). Τέτοιες μέθοδοι περιλαμβάνουν την Robust Principal Component Analysis (RPCA), προκειμένου να ανακτηθούν τα δυναμικά μέρη των ηλιακών δεδομένων καθώς και η αφαίρεση στοιχείων που σχετίζονται με σχεδόν γραμμικές δομές και συνεπώς δεν αποτελούν μέρος μιας στροβιλοειδούς ροής. Στη συνέχεια, το αποτέλεσμα που παράγεται από τη διαδοχική εφαρμογή των μεθόδων προεπεξεργασίας αξιολογείται έτσι ώστε να ανιχνευτεί η κύρια υποψήφια περιοχή για ύπαρξη στροβιλοειδούς ροής. Η αξιολόγηση των παραγόμενων αποτελεσμάτων σε ένα πραγματικό σύνολο ηλιακών δεδομένων αποδεικνύει ότι η προτεινόμενη μεθοδολογία επιτυγχάνει τον εντοπισμό της πρωτεύουσας περιοχής ροής ηλιακής δίνης. Ακόμη, παράγεται μια πολλά υποσχόμενη ανάλυση της κατανομής δυναμικών δομών που παρουσιάζουν στροβιλοειδή κίνηση που μπορεί να χρησιμοποιηθεί, με περαιτέρω μελλοντικές επεκτάσεις της τρέχουσας εργασίας, για την ανίχνευση πολλαπλών δομών εντός του υπό εξέταση πεδίου. Συνάγεται το συμπέρασμα ότι η μεθοδολογία που παρουσιάζεται αποτελεί έναν αποτελεσματικό εναλλακτικό τρόπο για τον αυτοματοποιημένο εντοπισμό στροβιλοειδών ηλιακών ροών, ειδικά μετά την ορθή εφαρμογή όλων των προτεινόμενων βελτιώσεων και επεκτάσεων.el


Files in this item

Thumbnail

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα
Except where otherwise noted, this item's license is described as
Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα