PLASMA STRUCTURE EXTRACTION FROM LASCO IMAGES BY THE DUAL-TREE COMPLEX WAVELET TRANSFORM

Abstract

ABSTRACT. Images of the Sun obtained in distinct electromagnetic ranges can be very useful to investigate electrodynamical processes that occur in this star.This work analyzes the application of a two-dimensional version of the Dual-Tree Complex Wavelet Transform (DTCWT) to highlight physical features in the LargeAngle and Spectrometric Coronograph images. The importance of those features is that they are related with coronal ejections of magnetized solar plasma, which canproduce geomagnetic disturbances at the Earth. The DTCWT is a laborious improvement of the well-known Discrete Wavelet Transform (DWT) with additional propertiesof shift invariance, ability to analyze multiple directions for multidimensional signals, and computationally efficient algorithms. The multilevel decomposition of animage with the DTCWT generates complex wavelet coefficients, which are manipulated for providing a proper visualization of the plasma structures, highlighting features,and helping further analyses. The methodology implemented here is of interest to space weather laboratories and has been shown to be a very useful tool to a betteridentification and characterization of the features related to magnetized plasma phenomena in the solar corona.

Keywords: coronal mass ejection, solar plasma, solar corona images, complex wavelet transform, space weather.

RESUMO. Imagens do Sol obtidas em diferentes intervalos do espectro eletromagnético podem ser bem úteis na investigação de processos eletrodinâmicos queocorrem nesta estrela. Este trabalho analisa a aplicação de uma versão bidimensional da Transformada Wavelet Complexa de dupla árvore (DTCWT) para destacarcaracterísticas físicas nas imagens do Coronógrafo Espectométrico de Ângulo Largo (LASCO). A importância dessas características é que elas estão relacionadas aejeções coronais de plasma solar magnetizado, que podem produzir perturbações geomagnéticas na Terra. A DTCWT é um aprimoramento laborioso da bem conhecidaTransformada Wavelet Discreta (DWT), com propriedades adicionais de: (i) invariância a deslocamentos, (ii) habilidade em analisar múltiplas direções para sinaismultidimensionais, e (iii) algoritmo computacionalmente eficiente. A decomposição multinível de uma imagem com a DTCWT gera coeficientes wavelets complexos,que são manipulados para prover uma visualização adequada das estruturas de plasmas, destacando características, e ajudando nas análises posteriores. De interessedos laboratórios de Clima Espacial, a metodologia implementada aqui mostrou-se ser muito útil para uma melhor identificação e caracterização dos fenômenos deplasmas magnetizados na coroa solar.

Palavras-chave: ejeção de massa coronal, plasma solar, imagens da coroa solar, transformada wavelet complexa, clima espacial.