Separation of the dynamic image component for the solar corona plasma research
Loading...
Date
Authors
Kalenská, Petra
ORCID
Advisor
Referee
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Tato práce se zabývá rozkladem dynamické a téměř stabilní části sluneční koróny z videozáznamů pozorování Slunce. Nejdůležitějšími událostmi ve sluneční koróně jsou výrony koronální hmoty (CME). Abychom mohli studovat skutečnou povahu CME, je nutné je oddělit od ostatních chaotických pohybů ve vnitřní koróně. Tento proces je značně závislý na impulsním šumu, který je přítomen na všech snímcích z kosmických sond. Proto je prvním cílem této práce najít vhodnou metodu pro filtraci impulsního šumu v digitálních snímcích pořízených kosmickými koronagrafy a vyhodnotit její efektivitu pomocí testování na datech ze sondy SOHO. Dalším cílem je zjistit, zda jsou metody založené na řídké reprezentaci vhodné k odseparování výronů koronální hmoty z videí pořízených sondou SDO a zda jsou jejich výsledky lepší než výsledky z nyní používané metody zvané "running difference". V práci je zahrnuta potřebná teorie z oblasti astronomie, matematiky a registrace obrazu. Dále popisuje momentovou metodu a její použití pro filtraci impulsního šumu. V práci jsou také popsány metody mediánového filtru, analýzy hlavních komponent a metody dynamických modů, a výsledky jejich použití k odseparování výronů koronální hmoty. K práci jsou též přiloženy programy, které byly použity k filtrování impulsního šumu a k dekompozici videí slunečních pozorování.
This thesis deals with the decomposition of the dynamic and nearly stable part of the solar corona from solar observation videos. The most important events in the solar corona are coronal mass ejections (CMEs). In order to study the true nature of CMEs, it is necessary to separate them from other chaotic motions in the inner corona. This process relies heavily on the impulse noise that is present in all spacecraft images. Thus, the primary objective of this thesis is to find an optimal method for filtering impulse noise in digital images captured by space-based coronagraphs and to evaluate its efficacy through testing on data obtained from the SOHO spacecraft. The second objective is to determine whether methods based on sparse representations can be employed to differentiate between coronal mass ejections and other phenomena observed in solar videos captured by SDO. Additionally, it is of interest to ascertain whether these methods offer a superior alternative to the current standard, namely running difference. This thesis encompasses astronomical, mathematical and image registration theory, a description of the moment method and its application to the filtration of impulse noise. Additionally, it presents a detailed account of methods based on sparse representations, including the median filter, the principal component pursuit method and dynamic mode decomposition, along with the results of their implementation. Furthermore, the thesis includes the software used for testing the filtration and decomposition of solar observation videos.
This thesis deals with the decomposition of the dynamic and nearly stable part of the solar corona from solar observation videos. The most important events in the solar corona are coronal mass ejections (CMEs). In order to study the true nature of CMEs, it is necessary to separate them from other chaotic motions in the inner corona. This process relies heavily on the impulse noise that is present in all spacecraft images. Thus, the primary objective of this thesis is to find an optimal method for filtering impulse noise in digital images captured by space-based coronagraphs and to evaluate its efficacy through testing on data obtained from the SOHO spacecraft. The second objective is to determine whether methods based on sparse representations can be employed to differentiate between coronal mass ejections and other phenomena observed in solar videos captured by SDO. Additionally, it is of interest to ascertain whether these methods offer a superior alternative to the current standard, namely running difference. This thesis encompasses astronomical, mathematical and image registration theory, a description of the moment method and its application to the filtration of impulse noise. Additionally, it presents a detailed account of methods based on sparse representations, including the median filter, the principal component pursuit method and dynamic mode decomposition, along with the results of their implementation. Furthermore, the thesis includes the software used for testing the filtration and decomposition of solar observation videos.
Description
Citation
KALENSKÁ, P. Separation of the dynamic image component for the solar corona plasma research [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2024.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
Aplikovaná matematika
Comittee
prof. RNDr. Josef Šlapal, CSc. (předseda)
dr. Craig DeForest (člen)
doc. Mgr. Michal Švanda, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Zdeněk Mikulášek, CSc. (člen)
doc. Ing. Martin Čadík, Ph.D. (člen)
prof. Mgr. Pavel Řehák, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2024-12-11
Defence
Doktorandka svojí prací otevřela nový obor výzkumu pohybu ve sluneční koróně založeného na čistotě maticových operací, které dosud nebyly použity. Její výsledky byly komisi hodnoceny na vysoké úrovni.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení