AI Summary & Key Takeaways
AI InsightThe results obtained demonstrate that the EfficientNet-B0 architecture delivers effective performance in cloud classification tasks when data balance is achieved, offering a promising solution for meteorological analysis, aviation, and climate observation applications.
📌 3 Key Takeaways
Abstract
Clouds cover more than 60% of the Earth's surface and play an important role in the hydrological cycle, climate system, and radiation balance by altering shortwave and longwave radiation. The accuracy of weather forecasts is critical for many sectors, including aviation, maritime transport, agriculture, energy, and environmental monitoring. In this study, a deep learning-based approach was developed using the EfficientNet-B0 architecture for the classification of ground-based cloud images. When using the original Cirrus Cumulus Stratus Nimbus (CCSN) dataset, which contains 2543 images, the model's accuracy rate remained at 53%. However, when the number of images for each cloud class was balanced to 1,000 using data augmentation techniques, a significant increase in model performance was observed, with the accuracy rate reaching 90.14%. The results obtained demonstrate that the EfficientNet-B0 architecture delivers effective performance in cloud classification tasks when data balance is achieved, offering a promising solution for meteorological analysis, aviation, and climate observation applications.
Özet
Bulutlar, yeryüzünün %60’ından fazlasını kaplamakta olup, kısa dalga ve uzun dalga radyasyonunu değiştirerek hidrolojik döngü, iklim sistemi ve radyasyon dengesi üzerinde önemli bir rol oynamaktadır. Hava tahminlerinin doğruluğu; havacılık, deniz taşımacılığı, tarım, enerji ve çevresel izleme gibi pek çok sektör için kritik öneme sahiptir. Bu çalışmada, yere dayalı bulut görüntülerinin sınıflandırılması amacıyla EfficientNet-B0 mimarisi kullanılarak derin öğrenme tabanlı bir yaklaşım geliştirilmiştir. Orijinal haliyle 2.543 görüntü içeren Cirrus Cumulus Stratus Nimbus (CCSN) veri seti kullanıldığında modelin doğruluk oranı %53 seviyesinde kalmıştır. Ancak, her bir bulut sınıfı için görüntü sayısı veri artırma (augmentation) teknikleriyle 1000'e eşitlenerek veri seti dengelendiğinde modelin başarımında belirgin bir artış gözlenmiş ve doğruluk oranı %90.14’e ulaşmıştır. Elde edilen sonuçlar, EfficientNet-B0 mimarisinin veri dengesi sağlandığında bulut sınıflandırma görevinde etkili bir performans sergilediğini göstermekte; meteorolojik analiz, havacılık ve iklim gözlem uygulamaları için umut vadeden bir çözüm sunmaktadır.