Application of parallel background algorithm on radar images to detect sudden weather changes

Abstract

Today, depending on the development of technology, large and diverse data are formed. It will be very useful to process these data quickly and to make decision-making process by an automated system. Decision-making process by machine learning and many calculations processes can be performed quickly and easily with the help of programs written on computer systems. If the programs written are parallel, fast results will be obtained in a shorter time. Paralleling can be performed using a common memory structure or using a distributed memory structure. In this study, an application that can be used in a fast early warning system indicating weather forecast or rapidly changing weather conditions has been implemented. For this, a frame difference background extraction algorithm was applied on the infrared satellite images of a specified region at different time intervals. This algorithm was used to compare the cloudiness levels of the images obtained at time t and the images obtained at time t-30 min. Subsequently, the results obtained are shown in color. In addition, in this study, the Background subtraction algorithm was applied by paralleling it on images of different resolutions in order to detect the speed gain. According to the results, it was determined that the high resolution images were processed 38.47 times faster with the parallel program than the serial program.

Günümüzde teknolojinin gelişmesine bağlı olarak büyük ve çok çeşitli veriler oluşmaktadır. Bu verilerin hızlı bir şekilde işlenerek karar verme işleminin otomatik bir sistem tarafından gerçekleştirilmesi oldukça faydalı olacaktır. Bilgisayar sistemleri üzerinde yazılan programlar yardımıyla birçok hesaplama ve makine öğrenme yöntemleriyle de karar verme işlemleri hızlı ve kolay bir şekilde gerçekleştirilebilmektedir. Yazılan programların paralel olması durumunda daha kısa sürede hızlı sonuçlar elde edilecektir. Paralelleştirme, ortak bellek yapısı kullanılarak veya dağıtık bellek yapısı kullanılarak gerçekleştirilebilmektedir. Bu çalışmada hava tahmini veya hızlı değişen hava durumlarını belirten hızlı bir erken uyarı sisteminde kullanılabilecek bir uygulama gerçekleştirilmiştir. Bunun için belirlenen bir bölgenin, farklı zaman aralıklarında elde edilmiş kızıl ötesi uydu görüntüleri üzerinde çerçeve farkı arka plan çıkarma algoritması uygulanmıştır. Bu algoritma t zamanında elde edilmiş görüntü ile t-30 dakika zamanında elde edilmiş görüntülerin, bulutlanma düzeylerini kıyaslamak için kullanılmıştır. Daha sonra elde edilen sonuçlar renklendirilerek gösterilmiştir. Ayrıca bu çalışmada hız kazanımını tespit etmek için farklı çözünürlükteki görüntüler üzerinde Arka plan çıkarma algoritması paralelleştirilerek uygulanmıştır. Elde edilen sonuçlara göre yüksek çözünürlüklü görüntülerin paralel program ile seri programdan 38.47 kat daha hızlı işlendiği tespit edilmiştir.