Deteção Automática de Filamentos Solares

Abstract

O objectivo deste trabalho foi construir um algoritmo com a finalidade de detetar automaticamente a presença de filamentos solares nas imagens digitais do espectro-heliógrafo do Observatório Geofísico e Astronómico da Universidade de Coimbra (OGAUC). Este algoritmo opera com base na intensidade dos pixéis. Utiliza a modelização do escurecimento do bordo para obter uma imagem só com estruturas de interesse. Os filamentos são detetados após serem aplicados alguns métodos de filtragem a essa imagem. O algoritmo permite também, de forma automática, determinar algumas propriedades morfológicas dos filamentos. Analisaram-se todas as imagens disponíveis desde o dia 16 de setembro de 2010 até ao dia 23 de setembro de 2020. Da análise dos dados extraídos deste algoritmo foi possível calcular a data do máximo solar deste último ciclo de 11 anos, assim como notar a evidência do início de um novo ciclo (o ciclo solar 25). Foi analisado o comportamento da orientação dos filamentos ao longo de 10 anos e analisou-se a possibilidade de existirem posições preferenciais para a existência dos mesmos. Verificou-se a existência de zonas preferências e foi estudada a possibilidade destas variarem ao longo dos 10 anos de dados. As suas dimensões comprimento, largura e área foram analisadas, tal como o índice de curvatura de todos os filamentos. No total, o algoritmo detetou 7406 filamentos. O algoritmo apresenta um bom desempenho com uma taxa de falsas deteções de apenas 4%, e uma taxa de corretas deteções de 67%.

The objective of the work was to build a simple algorithm to automatically detect the presence of solar filaments in the digital images of the spectro-heliograph of the Geophysical and Astronomical Observatory of the University of Coimbra (OGAUC). This algorithm operates based on the intensity of the pixels. Uses the limb darkening modelling to obtain an image with only structures of interest. The filaments are detected after methods of filtering are applied to this image. The algorithm also allows to automatically determine some morphological properties of the filaments. All available images were analysed from September 16, 2010 to September 23, 2020. From the analysis of the data extracted from this algorithm, it was possible to calculate the time of approximately the solar maximum of this last 11-year cycle. As well as to note the evidence of the beginning of a new cycle - the solar cycle 25. The behaviour of the filament orientation over 10 years was also analysed and the possibility of preferential positions for the existence and formation of filaments was analysed as well. The existence of privileged areas was verified, and the possibility variation of this positions over the 10 years of data was studied. The length, width and area dimensions of the filaments were analysed, as well as the curvature index of all filaments. In total, the algorithm detected 7406 filaments. The algorithm performs well with a false detection rate of only 4%, and a correct detection rate of 67%.