The Cherenkov Telescope Array (CTA) will be the next generation gamma-ray observatory and will be the major global instrument for very-high-energy astronomy over the next decade, offering 5 − 10 × better flux sensitivity than current generation gamma-ray telescopes. Each telescope will provide a snapshot of gamma-ray induced particle showers by capturing the induced Cherenkov emission at ground level. The simulation of such events provides images that can be used as training data for convolutional neural networks (CNNs) to determine the energy of the initial gamma rays. Compared to other state-of-the-art algorithms, analyses based on CNNs promise to further enhance the performance to be achieved by CTA. Pattern spectra are commonly used tools for image classification and provide the distributions of the shapes and sizes of various objects comprising an image. The use of relatively shallow CNNs on pattern spectra would automatically select relevant combinations of features within an image, taking advantage of the 2D nature of pattern spectra. In this work, we generate pattern spectra from simulated gamma-ray events instead of using the raw images themselves in order to train our CNN for energy reconstruction. This is different from other relevant learning and feature selection methods that have been tried in the past. Thereby, we aim to obtain a significantly faster and less computationally intensive algorithm, with minimal loss of performance.
Application of pattern spectra and convolutional neural networks to the analysis of simulated Cherenkov Telescope Array data / Aschersleben J.; Peletier R.F.; Vecchi M.; Wilkinson M.H.F.; Abdalla H.; Abe H.; Abe S.; Abusleme A.; Acero F.; Acharyya A.; Acin Portella V.; Ackley K.; Adam R.; Adams C.; Adhikari S.S.; Aguado-Ruesga I.; Agudo I.; Aguilera R.; Aguirre-Santaella A.; Aharonian F.; Alberdi A.; Alfaro R.; Alfaro J.; Alispach C.; Aloisio R.; Alves Batista R.; Amans J.-P.; Amati L.; Amato E.; Ambrogi L.; Ambrosi G.; Ambrosio M.; Ammendola R.; Anderson J.; Anduze M.; Anguner E.O.; Antonelli L.A.; Antonuccio V.; Antoranz P.; Anutarawiramkul R.; Aragunde Gutierrez J.; Aramo C.; Araudo A.; Araya M.; Arbet-Engels A.; Arcaro C.; Arendt V.; Armand C.; Armstrong T.; Arqueros F.; Arrabito L.; Arsioli B.; Artero M.; Asano K.; Ascasibar Y.; Ashley M.; Attina P.; Aubert P.; Singh C.B.; Baack D.; Babic A.; Backes M.; Baena V.; Bajtlik S.; Baktash A.; Balazs C.; Balbo M.; Ballester O.; Ballet J.; Balmaverde B.; Bamba A.; Bandiera R.; Baquero Larriva A.; Barai P.; Barbier C.; Barbosa Martins V.; Barcelo M.; Barkov M.; Barnard M.; Baroncelli L.; Barres de Almeida U.; Barrio J.A.; Bastieri D.; Batista P.I.; Batkovic I.; Bauer C.; Bautista-Gonzalez R.; Baxter J.; Becciani U.; Becerra Gonzalez J.; Becherini Y.; Beck G.; Becker Tjus J.; Bednarek W.; Belfiore A.; Bellizzi L.; Belmont R.; Benbow W.; Berge D.; Bernardini E.; Bernardos M.I.; Bernlohr K.; Berti A.; Berton M.; Bertucci B.; Beshley V.; Bhatt N.; Bhattacharyya S.; Bhattacharyya W.; Bhattacharyya S.; Bi B.; Bicknell G.; Biederbeck N.; Bigongiari C.; Biland A.; Bird R.; Bissaldi E.; Biteau J.; Bitossi M.; Blanch O.; Blank M.; Blazek J.; Bobin J.; Boccato C.; Bocchino F.; Boehm C.; Bohacova M.; Boisson C.; Boix J.; Bolle J.-P.; Bolmont J.; Bonanno G.; Bonavolonta C.; Bonneau Arbeletche L.; Bonnoli G.; Bordas P.; Borkowski J.; Borquez S.; Bose R.; Bose D.; Bosnjak Z.; Bottacini E.; Bottcher M.; Botticella M.T.; Boutonnet C.; Bouyjou F.; Bozhilov V.; Bozzo E.; Brahimi L.; Braiding C.; Brau-Nogue S.; Breen S.; Bregeon J.; Breuhaus M.; Brill A.; Brisken W.; Brocato E.; Brown A.M.; Brugge K.; Brun P.; Brun P.; Brun F.; Brunetti L.; Brunetti G.; Bruno P.; Bruno A.; Bruzzese A.; Bucciantini N.; Buckley J.; Buhler R.; Bulgarelli A.; Bulik T.; Bunning M.; Bunse M.; Burton M.; Burtovoi A.; Buscemi M.; Buschjager S.; Busetto G.; Buss J.; Byrum K.; Caccianiga A.; Cadoux F.; Calanducci A.; Calderon C.; Calvo Tovar J.; Cameron R.; Campana P.; Canestrari R.; Cangemi F.; Cantlay B.; Capalbi M.; Capasso M.; Cappi M.; Caproni A.; Capuzzo-Dolcetta R.; Caraveo P.; Cardenas V.; Cardiel L.; Cardillo M.; Carlile C.; Caroff S.; Carosi R.; Carosi A.; Carquin E.; Carrere M.; Casandjian J.-M.; Casanova S.; Cascone E.; Cassol F.; Castro-Tirado A.J.; Catalani F.; Catalano O.; Cauz D.; Ceccanti A.; Celestino Silva C.; Celli S.; Cerny K.; Cerruti M.; Chabanne E.; Chadwick P.; Chai Y.; Chambery P.; Champion C.; Chandra S.; Chaty S.; Chen A.; Cheng K.; Chernyakova M.; Chiaro G.; Chiavassa A.; Chikawa M.; Chitnis V.R.; Chudoba J.; Chytka L.; Cikota S.; Circiello A.; Clark P.; Colak M.; Colombo E.; Colome J.; Colonges S.; Comastri A.; Compagnino A.; Conforti V.; Congiu E.; Coniglione R.; Conrad J.; Conte F.; Contreras J.L.; Coppi P.; Cornat R.; Coronado-Blazquez J.; Cortina J.; Costa A.; Costantini H.; Cotter G.; Courty B.; Covino S.; Crestan S.; Cristofari P.; Crocker R.; Croston J.; Cubuk K.; Cuevas O.; Cui X.; Cusumano G.; Cutini S.; D'Ai A.; D'Amico G.; D'Ammando F.; D'Avanzo P.; Da Vela P.; Dadina M.; Dai S.; Dalchenko M.; Dall' Ora M.; Daniel M.K.; Dauguet J.; Davids I.; Davies J.; Dawson B.; De Angelis A.; de Araujo Carvalho A.E.; de Bony de Lavergne M.; De Caprio V.; De Cesare G.; De Frondat F.; de Gouveia Dal Pino E.M.; de la Calle I.; De Lotto B.; De Luca A.; De Martino D.; de Menezes R.M.; de Naurois M.; de Ona Wilhelmi E.; De Palma F.; De Persio F.; de Simone N.; de Souza V.; Del Santo M.; del Valle M.V.; Delagnes E.; Deleglise G.; Delfino Reznicek M.; Delgado C.; Delgado Giler A.G.; Delgado Mengual J.; Della Ceca R.; Della Valle M.; della Volpe D.; Depaoli D.; Depouez D.; Devin J.; Di Girolamo T.; Di Giulio C.; Di Piano A.; Di Pierro F.; Di Venere L.; Diaz C.; Diaz-Bahamondes C.; Dib C.; Diebold S.; Digel S.; Dima R.; Djannati-Atai A.; Djuvsland J.; Dmytriiev A.; Docher K.; Dominguez A.; Dominis Prester D.; Donath A.; Donini A.; Dorner D.; Doro M.; dos Anjos R.D.C.; Dournaux J.-L.; Downes T.; Drake G.; Drass H.; Dravins D.; Duangchan C.; Duara A.; Dubus G.; Ducci L.; Duffy C.; Dumora D.; Dundas Mora K.; Durkalec A.; Dwarkadas V.V.; Ebr J.; Eckner C.; Eder J.; Ederoclite A.; Edy E.; Egberts K.; Einecke S.; Eisch J.; Eleftheriadis C.; Elsasser D.; Emery G.; Emmanoulopoulos D.; Ernenwein J.-P.; Errando M.; Escarate P.; Escudero J.; Espinoza C.; Ettori S.; Eungwanichayapant A.; Evans P.; Evoli C.; Fairbairn M.; Falceta-Goncalves D.; Falcone A.; Fallah Ramazani V.; Falomo R.; Farakos K.; Fasola G.; Fattorini A.; Favre Y.; Fedora R.; Fedorova E.; Fegan S.; Feijen K.; Feng Q.; Ferrand G.; Ferrara G.; Ferreira O.; Fesquet M.; Fiandrini E.; Fiasson A.; Filipovic M.; Fink D.; Finley J.P.; Fioretti V.; Fiorillo D.F.G.; Fiorini M.; Flis S.; Flores H.; Foffano L.; Fohr C.; Fonseca M.V.; Font L.; Fontaine G.; Fornieri O.; Fortin P.; Fortson L.; Fouque N.; Fournier A.; Fraga B.; Franceschini A.; Franco F.J.; Franco Ordovas A.; Freixas Coromina L.; Fresnillo L.; Fruck C.; Fugazza D.; Fujikawa Y.; Fujita Y.; Fukami S.; Fukazawa Y.; Fukui Y.; Fulla D.; Funk S.; Furniss A.; Gabella O.; Gabici S.; Gaggero D.; Galanti G.; Galaz G.; Galdemard P.; Gallant Y.; Galloway D.; Gallozzi S.; Gammaldi V.; Garcia R.; Garcia E.; Garcia E.; Garcia Lopez R.; Garczarczyk M.; Gargano F.; Gargano C.; Garozzo S.; Gascon D.; Gasparetto T.; Gasparrini D.; Gasparyan H.; Gaug M.; Geffroy N.; Gent A.; Germani S.; Gesa L.; Ghalumyan A.; Ghedina A.; Ghirlanda G.; Gianotti F.; Giarrusso S.; Giarrusso M.; Giavitto G.; Giebels B.; Giglietto N.; Gika V.; Gillardo F.; Gimenes R.; Giordano F.; Giovannini G.; Giro E.; Giroletti M.; Giuliani A.; Giunti L.; Gjaja M.; Glicenstein J.-F.; Gliwny P.; Godinovic N.; Goksu H.; Goldoni P.; Gomez J.L.; Gomez-Vargas G.; Gonzalez M.M.; Gonzalez J.M.; Gothe K.S.; Gotz D.; Goulart Coelho J.; Gourgouliatos K.; Grabarczyk T.; Graciani R.; Grandi P.; Grasseau G.; Grasso D.; Green A.J.; Green D.; Green J.; Greenshaw T.; Grenier I.; Grespan P.; Grillo A.; Grondin M.-H.; Grube J.; Guarino V.; Guest B.; Gueta O.; Gunduz M.; Gunji S.; Gusdorf A.; Gyuk G.; Hackfeld J.; Hadasch D.; Haga J.; Hagge L.; Hahn A.; Hajlaoui J.E.; Hakobyan H.; Halim A.; Hamal P.; Hanlon W.; Hara S.; Harada Y.; Hardcastle M.J.; Harvey M.; Hashiyama K.; Hassan Collado T.; Haubold T.; Haupt A.; Hautmann U.A.; Havelka M.; Hayashi K.; Hayashi K.; Hayashida M.; He H.; Heckmann L.; Heller M.; Helo J.C.; Henault F.; Henri G.; Hermann G.; Hermel R.; Hernandez Cadena S.; Herrera Llorente J.; Herrero A.; Hervet O.; Hinton J.; Hiramatsu A.; Hiroshima N.; Hirotani K.; Hnatyk B.; Hnatyk R.; Hoang J.K.; Hoffmann D.; Hofmann W.; Hoischen C.; Holder J.; Holler M.; Hona B.; Horan D.; Horandel J.; Horns D.; Horvath P.; Houles J.; Hovatta T.; Hrabovsky M.; Hrupec D.; Huang Y.; Huet J.-M.; Hughes G.; Hui D.; Hull G.; Humensky T.B.; Hutten M.; Iaria R.; Iarlori M.; Illa J.M.; Imazawa R.; Impiombato D.; Inada T.; Incardona F.; Ingallinera A.; Inome Y.; Inoue S.; Inoue T.; Inoue Y.; Insolia A.; Iocco F.; Ioka K.; Ionica M.; Iori M.; Iovenitti S.; Iriarte A.; Ishio K.; Ishizaki W.; Iwamura Y.; Jablonski C.; Jacquemier J.; Jacquemont M.; Jamrozy M.; Janecek P.; Jankowsky F.; Jardin-Blicq A.; Jarnot C.; Jean P.; Jimenez Martinez I.; Jin W.; Jocou L.; Jordana N.; Josselin M.; Jouvin L.; Jung-Richardt I.; Junqueira F.J.P.A.; Juramy-Gilles C.; Jurysek J.; Kaaret P.; Kadowaki L.H.S.; Kagaya M.; Kalekin O.; Kankanyan R.; Kantzas D.; Karas V.; Karastergiou A.; Karkar S.; Kasai E.; Kasperek J.; Katagiri H.; Kataoka J.; Katarzynski K.; Katsuda S.; Katz U.; Kawanaka N.; Kazanas D.; Kerszberg D.; Khelifi B.; Kherlakian M.C.; Kian T.P.; Kieda D.B.; Kihm T.; Kim S.; Kimeswenger S.; Kisaka S.; Kissmann R.; Kleijwegt R.; Kleiner T.; Kluge G.; Kluzniak W.; Knapp J.; Knodlseder J.; Kobakhidze A.; Kobayashi Y.; Koch B.; Kocot J.; Kohri K.; Kokkotas K.; Komin N.; Kong A.; Kosack K.; Kowal G.; Krack F.; Krause M.; Krennrich F.; Krumholz M.; Kubo H.; Kudryavtsev V.; Kunwar S.; Kuroda Y.; Kushida J.; Kushwaha P.; La Barbera A.; La Palombara N.; La Parola V.; La Rosa G.; Lahmann R.; Lamanna G.; Lamastra A.; Landoni M.; Landriu D.; Lang R.G.; Lapington J.; Laporte P.; Lason P.; Lasuik J.; Lazendic-Galloway J.; Le Flour T.; Le Sidaner P.; Leach S.; Leckngam A.; Lee S.-H.; Lee W.H.; Lee S.; Leigui de Oliveira M.A.; Lemiere A.; Lemoine-Goumard M.; Lenain J.-P.; Leone F.; Leray V.; Leto G.; Leuschner F.; Levy C.; Lindemann R.; Lindfors E.; Linhoff L.; Liodakis I.; Lipniacka A.; Lloyd S.; Lobo M.; Lohse T.; Lombardi S.; Longo F.; Lopez A.; Lopez M.; Lopez-Coto R.; Loporchio S.; Louis F.; Louys M.; Lucarelli F.; Lucchesi D.; Ludwig Boudi H.; Luque-Escamilla P.L.; Lyard E.; Maccarone M.C.; Maccarone T.; Mach E.; Maciejewski A.J.; Mackey J.; Madejski G.M.; Maeght P.; Maggio C.; Maier G.; Majczyna A.; Majumdar P.; Makariev M.; Mallamaci M.; Malta Nunes de Almeida R.; Maltezos S.; Malyshev D.; Malyshev D.; Mandat D.; Maneva G.; Manganaro M.; Manico G.; Manigot P.; Mannheim K.; Maragos N.; Marano D.; Marconi M.; Marcowith A.; Marculewicz M.; Marcun B.; Marin J.; Marinello N.; Marinos P.; Mariotti M.; Markoff S.; Marquez P.; Marsella G.; Marti J.; Martin J.-M.; Martin P.; Martinez O.; Martinez M.; Martinez G.; Martinez O.; Martinez-Huerta H.; Marty C.; Marx R.; Masetti N.; Massimino P.; Mastichiadis A.; Matsumoto H.; Matthews N.; Maurin G.; Max-Moerbeck W.; Maxted N.; Mazin D.; Mazziotta M.N.; Mazzola S.M.; Mbarubucyeye J.D.; Mc Comb L.; McHardy I.; McKeague S.; McMuldroch S.; Medina E.; Medina Miranda D.; Melandri A.; Melioli C.; Melkumyan D.; Menchiari S.; Mender S.; Mereghetti S.; Merino Arevalo G.; Mestre E.; Meunier J.-L.; Meures T.; Meyer M.; Micanovic S.; Miceli M.; Michailidis M.; Michalowski J.; Miener T.; Mievre I.; Miller J.; Minaya I.A.; Mineo T.; Minev M.; Miranda J.M.; Mirzoyan R.; Mitchell A.; Mizuno T.; Mode B.; Moderski R.; Mohrmann L.; Molina E.; Molinari E.; Montaruli T.; Monteiro I.; Moore C.; Moralejo A.; Morcuende-Parrilla D.; Moretti E.; Morganti L.; Mori K.; Moriarty P.; Morik K.; Morlino G.; Morris P.; Morselli A.; Mosshammer K.; Moya P.; Mukherjee R.; Muller J.; Mundell C.; Mundet J.; Murach T.; Muraczewski A.; Muraishi H.; Murase K.; Musella I.; Musumarra A.; Nagai A.; Nagar N.; Nagataki S.; Naito T.; Nakamori T.; Nakashima K.; Nakayama K.; Nakhjiri N.; Naletto G.; Naumann D.; Nava L.; Navarro R.; Nawaz M.A.; Ndiyavala H.; Neise D.; Nellen L.; Nemmen R.; Newbold M.; Neyroud N.; Ngernphat K.; Nguyen Trung T.; Nicastro L.; Nickel L.; Niemiec J.; Nieto D.; Nievas M.; Nigro C.; Nikolajuk M.; Ninci D.; Nishijima K.; Noda K.; Nogami Y.; Nolan S.; Nomura R.; Norris R.; Nosek D.; Nothe M.; Novosyadlyj B.; Novotny V.; Nozaki S.; Nunio F.; O'Brien P.; Obara K.; Oger R.; Ohira Y.; Ohishi M.; Ohm S.; Ohtani Y.; Oka T.; Okazaki N.; Okumura A.; Olive J.-F.; Oliver C.; Olivera G.; Olmi B.; Ong R.A.; Orienti M.; Orito R.; Orlandini M.; Orlando S.; Orlando E.; Osborne J.P.; Ostrowski M.; Otte N.; Ovcharov E.; Owen E.; Oya I.; Ozieblo A.; Padovani M.; Pagano I.; Pagliaro A.; Paizis A.; Palatiello M.; Palatka M.; Palazzi E.; Panazol J.-L.; Paneque D.; Panes B.; Panny S.; Pantaleo F.R.; Panter M.; Paoletti R.; Paolillo M.; Papitto A.; Paravac A.; Paredes J.M.; Pareschi G.; Park N.; Parmiggiani N.; Parsons R.D.; Pasko P.; Patel S.; Patricelli B.; Pauletta G.; Pavletic L.; Pavy S.; Pe'er A.; Pech M.; Pecimotika M.; Pellegriti M.G.; Penil Del Campo P.; Penno M.; Pepato A.; Perard S.; Perennes C.; Peres G.; Peresano M.; Perez-Aguilera A.; Perez-Romero J.; Perez-Torres M.A.; Perri M.; Persic M.; Petrera S.; Petrucci P.-O.; Petruk O.; Peyaud B.; Pfrang K.; Pian E.; Piano G.; Piatteli P.; Pietropaolo E.; Pillera R.; Pilszyk B.; Pimentel D.; Pintore F.; Pio Garcia C.; Pirola G.; Piron F.; Pisarski A.; Pita S.; Pohl M.; Poireau V.; Poledrelli P.; Pollo A.; Polo M.; Pongkitivanichkul C.; Porthault J.; Powell J.; Pozo D.; Prado R.R.; Prandini E.; Prasit P.; Prast J.; Pressard K.; Principe G.; Priyadarshi C.; Produit N.; Prokhorov D.; Prokoph H.; Prouza M.; Przybilski H.; Pueschel E.; Puhlhofer G.; Puljak I.; Pumo M.L.; Punch M.; Queiroz F.; Quinn J.; Quirrenbach A.; Raino S.; Rajda P.J.; Rando R.; Razzaque S.; Rebert E.; Recchia S.; Reichherzer P.; Reimer O.; Reimer A.; Reisenegger A.; Remy Q.; Renaud M.; Reposeur T.; Reville B.; Reymond J.-M.; Reynolds J.; Rhode W.; Ribeiro D.; Ribo M.; Richards G.; Richtler T.; Rico J.; Rieger F.; Riitano L.; Ripepi V.; Riquelme M.; Riquelme D.; Rivoire S.; Rizi V.; Roache E.; Roben B.; Roche M.; Rodriguez J.; Rodriguez Fernandez G.; Rodriguez Ramirez J.C.; Rodriguez Vazquez J.J.; Roepke F.; Rojas G.; Romanato L.; Romano P.; Romeo G.; Romero Lobato F.; Romoli C.; Roncadelli M.; Ronda S.; Rosado J.; Rosales de Leon A.; Rowell G.; Rudak B.; Rugliancich A.; Ruiz del Mazo J.E.; Rujopakarn W.; Rulten C.; Russell C.; Russo F.; Sadeh I.; Saether Hatlen E.; Safi-Harb S.; Saha L.; Saha P.; Sahakian V.; Sailer S.; Saito T.; Sakaki N.; Sakurai S.; Salesa Greus F.; Salina G.; Salzmann H.; Sanchez D.; Sanchez-Conde M.; Sandaker H.; Sandoval A.; Sangiorgi P.; Sanguillon M.; Sano H.; Santander M.; Santangelo A.; Santos E.M.; Santos-Lima R.; Sanuy A.; Sapozhnikov L.; Saric T.; Sarkar S.; Sasaki H.; Sasaki N.; Satalecka K.; Sato Y.; Saturni F.G.; Sawada M.; Sawangwit U.; Schaefer J.; Scherer A.; Scherpenberg J.; Schipani P.; Schleicher B.; Schmoll J.; Schneider M.; Schoorlemmer H.; Schovanek P.; Schussler F.; Schwab B.; Schwanke U.; Schwarz J.; Schweizer T.; Sciacca E.; Scuderi S.; Seglar Arroyo M.; Segreto A.; Seitenzahl I.; Semikoz D.; Sergijenko O.; Serna Franco J.E.; Servillat M.; Seweryn K.; Sguera V.; Shalchi A.; Shang R.Y.; Sharma P.; Shellard R.C.; Sidoli L.; Sieiro J.; Siejkowski H.; Silk J.; Sillanpaa A.; Singh B.B.; Singh K.K.; Sinha A.; Siqueira C.; Sironi G.; Sitarek J.; Sizun P.; Sliusar V.; Slowikowska A.; Sobczynska D.; Sobrinho R.W.; Sol H.; Sottile G.; Spackman H.; Specovius A.; Spencer S.; Spengler G.; Spiga D.; Spolon A.; Springer W.; Stamerra A.; Stanic S.; Starling R.; Stawarz L.; Steenkamp R.; Stefanik S.; Stegmann C.; Steiner A.; Steinmassl S.; Stella C.; Steppa C.; Sternberger R.; Sterzel M.; Stevens C.; Stevenson B.; Stolarczyk T.; Stratta G.; Straumann U.; Striskovic J.; Strzys M.; Stuik R.; Suchenek M.; Suda Y.; Sunada Y.; Suomijarvi T.; Suric T.; Sutcliffe P.; Suzuki H.; Swierk P.; Szepieniec T.; Tacchini A.; Tachihara K.; Tagliaferri G.; Tajima H.; Tajima N.; Tak D.; Takahashi K.; Takahashi H.; Takahashi M.; Takata J.; Takeishi R.; Tam T.; Tanaka M.; Tanaka T.; Tanaka S.; Tateishi D.; Tavani M.; Tavecchio F.; Tavernier T.; Taylor L.; Taylor A.; Tejedor L.A.; Temnikov P.; Terada Y.; Terauchi K.; Terrazas J.C.; Terrier R.; Terzic T.; Teshima M.; Testa V.; Thibaut D.; Thocquenne F.; Tian W.; Tibaldo L.; Tiengo A.; Tiziani D.; Tluczykont M.; Todero Peixoto C.J.; Tokanai F.; Toma K.; Tomankova L.; Tomastik J.; Tonev D.; Tornikoski M.; Torres D.F.; Torresi E.; Tosti G.; Tosti L.; Totani T.; Tothill N.; Toussenel F.; Tovmassian G.; Travnicek P.; Trichard C.; Trifoglio M.; Trois A.; Truzzi S.; Tsiahina A.; Tsuru T.; Turk B.; Tutone A.; Uchiyama Y.; Umana G.; Utayarat P.; Vaclavek L.; Vacula M.; Vagelli V.; Vagnetti F.; Vakili F.; Valdivia J.A.; Valentino M.; Valio A.; Vallage B.; Vallania P.; Valverde Quispe J.V.; Van den Berg A.M.; van Driel W.; van Eldik C.; van Rensburg C.; van Soelen B.; Vandenbroucke J.; Vanderwalt J.; Vasileiadis G.; Vassiliev V.; Vazquez Acosta M.; Vega A.; Veh J.; Veitch P.; Venault P.; Venter C.; Ventura S.; Vercellone S.; Vergani S.; Verguilov V.; Verna G.; Vernetto S.; Verzi V.; Vettolani G.P.; Veyssiere C.; Viale I.; Viana A.; Viaux N.; Vicha J.; Vignatti J.; Vigorito C.F.; Villanueva J.; Vink J.; Vitale V.; Vittorini V.; Vodeb V.; Voelk H.; Vogel N.; Voisin V.; Vorobiov S.; Vovk I.; Vrastil M.; Vuillaume T.; Wagner S.J.; Wagner R.; Wagner P.; Wakazono K.; Wakely S.P.; Walter R.; Ward M.; Warren D.; Watson J.; Webb N.; Wechakama M.; Wegner P.; Weinstein A.; Weniger C.; Werner F.; Wetteskind H.; White M.; White R.; Wierzcholska A.; Wiesand S.; Wijers R.; Will M.; Williams D.A.; Williams J.; Williamson T.; Wolter A.; Wong Y.W.; Wood M.; Wunderlich C.; Yamamoto T.; Yamamoto H.; Yamane Y.; Yamazaki R.; Yanagita S.; Yang L.; Yoo S.; Yoshida T.; Yoshikoshi T.; Yu P.; Yu P.; Yusafzai A.; Zacharias M.; Zaharijas G.; Zaldivar B.; Zampieri L.; Zanmar Sanchez R.; Zaric D.; Zavrtanik M.; Zavrtanik D.; Zdziarski A.A.; Zech A.; Zechlin H.; Zenin A.; Zerwekh A.; Zhdanov V.I.; Zietara K.; Zink A.; Ziolkowski J.; Zitelli V.; Zivec M.; Zmija A.. - In: POS PROCEEDINGS OF SCIENCE. - ISSN 1824-8039. - ELETTRONICO. - 395:(2022), pp. 0-0. ( 37th International Cosmic Ray Conference, ICRC 2021 deu 2021).
Application of pattern spectra and convolutional neural networks to the analysis of simulated Cherenkov Telescope Array data
Burtovoi A.;
2022
Abstract
The Cherenkov Telescope Array (CTA) will be the next generation gamma-ray observatory and will be the major global instrument for very-high-energy astronomy over the next decade, offering 5 − 10 × better flux sensitivity than current generation gamma-ray telescopes. Each telescope will provide a snapshot of gamma-ray induced particle showers by capturing the induced Cherenkov emission at ground level. The simulation of such events provides images that can be used as training data for convolutional neural networks (CNNs) to determine the energy of the initial gamma rays. Compared to other state-of-the-art algorithms, analyses based on CNNs promise to further enhance the performance to be achieved by CTA. Pattern spectra are commonly used tools for image classification and provide the distributions of the shapes and sizes of various objects comprising an image. The use of relatively shallow CNNs on pattern spectra would automatically select relevant combinations of features within an image, taking advantage of the 2D nature of pattern spectra. In this work, we generate pattern spectra from simulated gamma-ray events instead of using the raw images themselves in order to train our CNN for energy reconstruction. This is different from other relevant learning and feature selection methods that have been tried in the past. Thereby, we aim to obtain a significantly faster and less computationally intensive algorithm, with minimal loss of performance.
I documenti in FLORE sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
