Planet Four：神经网络在火星极区春季扇形沉积中的搜寻
地球与行星天体物理
2022-11-30 v1
摘要
火星南极地区在春季期间从轨道上可见深色沉积物。这些被认为是由二氧化碳气体爆炸性喷流冲破解冻的季节性冰盖所形成，携带的尘埃和泥土随后沉积在冰面上形成深色“斑迹”，或被地表风吹成条痕或“扇形”。我们研究了利用机器学习（ML）方法在高分辨率成像科学实验（HiRISE）卫星图像中自动识别这些季节性特征。我们设计了深度卷积神经网络（CNNs），并使用 Planet Four（一个绘制南极季节性沉积物的在线公民科学项目）生成的目录进行训练与测试。我们通过将 CNNs 的结果与 ISODATA（迭代自组织数据分析技术）聚类进行比较来验证 CNNs，正如预期，CNNs 在预测季节性沉积物区域和勾画其边界方面均显著优于预测 Planet Four 所得结果。我们发现无论是 CNNs 还是 ISODATA 都不适于预测季节性扇形的源点和方向，而这正是公民科学方法的优势所在。CNNs 在交叉验证指标上与 Planet Four 表现出良好一致性，并在 HiRISE 图像中检测到了 Planet Four 目录遗漏的一些季节性沉积物；CNNs 预测的季节性沉积物总面积比 Planet Four 目录大 27%，但这一比例在各图像间差异显著。
引用
@article{arxiv.2210.09152,
title = {Planet Four: A Neural Network's Search For Polar Spring-time Fans On Mars},
author = {Mark D. McDonnell and Eriita Jones and Megan E. Schwamb and K-Michael Aye and Ganna Portyankina and Candice J. Hansen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.09152},
year = {2022}
}
备注
Accepted to Icarus