I n t ern a t i o n a l  J o u rn a l  o f  E l ect ri ca l  a n d  C o m p u t er E n g i n eeri n g  ( I J E C E )   V o l.   8 ,  No .   5 O c t obe r   20 1 8 ,  p p.  27 95~ 2 803   I S S N :  2088 - 8708 D O I :  10. 11 591/ i j ece . v8 i 5 . pp 279 5 - 2803          2 79 5       Jou r n al  h om e p age h ttp : //ia e s c o r e . c o m/ j our nal s / i nde x . php/ I J E C E   Ref lec t iv it y   P a ra m e t er E x t ra ct io f ro m  RA DAR  I m a g es  Us ing   B a c P ro pa g a t io n Alg o rit h m s       P .  A ni l  K u m a r ,  B .  A nur a dh a   D e pa r t m e nt  of  E C E ,  S   V  U ni v e r s i t y  C ol l e g e  of  E ng i ne e r i ng ,  I ndi a       A rt i cl e I n f o     AB S T RAC T   A r tic le  h is to r y :   R ecei v ed   S e p 27 ,  201 7   Re v i se d   J a n 3 1 ,  2 01 8   A ccep t ed   A ug  20 ,  201 8       P at t er n  r eco g n i t i o n  h as  b een  ack n o w l ed g ed  as  o n e o f  t h e p r o m i s i n g  r es ear ch   ar eas  an d  i t  h as  d r aw n  t h e a w ar en es s  a m o n g   m an y  r es e ar ch er s  s i n ce i t s   ex i s t en ce  at  t h e b eg i n n i n g  o f  t h e n i n et i es .  M u l t i l ay er  N eu r al  n et w o r k s  ar e   us e d i n  pa t t e r n  R e c og ni t i on a nd  c l a s s i f i cat i o n  b as ed   o n  t h e f eat u r es  d er i v ed   f r o m  th e  in p u t  p a tte r n s .  T h e  R e f le c tiv it y  in f o r m a tio n  e x tr a c te d  f r o m  th e   D oppl e r  W e a t he r  R a da r  ( D W R )  i m a ge  he l ps  i n i de nt i f y i ng  t he   c onv e c t i v e   cl o u d  t y p w h i ch  h as  a s t r o n g  r el at i o n  t o  t h p r eci p i t at i o n  r at e.  T h re f le c tiv it y  in f o r m a tio n  is  r o o te d  in  th e  D W R  im a g e   w ith  th e  h e l p  o f  c o lo r s   a nd c ol or   ba r  i s  pr ov i de d t o  di s t i ng ui s h a m ong  di f f e r e nt  r e f l e c t i v i t y   i nf or m a t i on.  A r t i f i c i a l  N e ur a l   ne t w or k  pr e di c t s  t he  c ol or   ba s e d on t he   m a x i m u m  lik e lih o o d  e s tim a tio n   p r o b le m .  T h i s  p ap er  p r es en t s  a b es t  p o s s i b l ba c k pr opa g a t i on a l g or i t hm   f or   c ol or  i de n t i f i c a t i on i n D W R  i m a g e s  b y   c om pa r i ng  v a r i ous  ba c k pr opa g a t i on a l g or i t hm s  s uc h a s  L e v e nbe r g - M ar q u ar d t ,  C o n j u g at e g r ad i en t ,  an d  R es i l i en t   b ack  p r o p ag at i o n  et c. , .   P at t er n   r e c og ni t i on  us i n g  N eu r al  n et w o r k s  p r es en t s  b et t er  r es u l t s  c o m p ar ed  t o   s t an d ar d  d i s t a n ce m eas u r es .  I t  i s  o b s er v ed  t h at  L ev en b er g - M a r qua r dt   ba c k pr opa g a t i on a l g or i t hm   y i e l ds  a  r e g r e s s i on v a l ue  of  99%  a pp r ox i m a t e l y   an d  accu r acy  o f  9 8 % .   Ke y wo rd :   B ack  p r o p ag at i o n   C ol or   c la s s i f ic a tio n   D o p p l er  W eat h er  R ad ar   R e f le c tiv it y   C opy r i g ht   ©  201 8   I ns t i t ut e  o f  A d v anc e d E ngi ne e r i ng  an Sc i e nc e   A l l  ri g h t s re se rv e d .   Co rre sp o n d i n g  Au t h o r :   P .  A n il K u m a r ,   D ep ar t m en t  o f   E C E ,     S  V  U ni ve r s i t y C o l l e ge   o f  E n g i n e e r i n g , T i r u p a t i , A .P .,  I nd i a .   E - m a i l :  a ni l kum a r 417@ gm a i l . c om       1.   I NT RO D UCT I O N   C l o u d s  ar e h el p f u l  i n   m a i n t a i n i n g  t h e ear t h s  e n er g y  b al a n ce.  C l o u d s  ar e cl as s i f i ed  b as ed  o n  t h ei r   s t r uc t ur e  a nd  he i g ht  i n t he  a t m o s p he r e   w h i c h i n f l ue nc e s  t h e  r a d i a t i o n b ud ge t  i n d i f f e r e n t   w a ys .   A p a r t   fr o m   cl o u d  h ei g h t  i n  t h e at m o s p h er e,  C l o u d  o p t i cal  t h i c k n e s s  p l a y s  a cr u ci al  r o l e i n  t h e cl o u d  cl as s i f i cat i o n .  C l o u d   o p t i cal  t h i ck n e s s  i s  d i r ect l y  r el at ed  t o  t h e r ef l ect i v i t y  o f  t h D W R  i m a g e [ 1 ] .  T h e h i g h er  t h e r ef l ect i v i t y   v al u e,   t he  t hi c ke r  t he  c l o ud .  T h e d et ect i o n  o f  co n v ect i v e cl o u d s  b as ed  o n  t h e r ef l ect i v i t y  p ar a m et er  f r o m  t h e M A X - Z  p r o d u c t o f  D W R  i m a g e s  p la y s  a  k e y  r o le  in  e s t i m a tin g  th e  a m o u n t o f  p r e c ip ita tio n  in te n s it y .  T h e   co n v ect i v e c l o u d s  ar e  cl as s i f i ed  b as ed  o n  t h e r e f l ect i v i t y   p ar am et er  b y  p r o f e s s i o n a l   hum a ns  a t  t h e  I n di a M e te o r o lo g ic a l D e p a r tm e n t ( I M D ) ,   w h ic h   w ill s o m e ti m e s  l e a d  to   c o n tr a d ic tin g  t h e  r e s u lt s  d u e  to  m a n - ma d e   er r o r s .  H en ce,  r et r i ev al  o f  r e f l ect i v i t y  i n f o r m at i o n   f r o m   t h e D W R  i m ag e s   w i t h o u t   h u m an  i n t er v e n t i o n  i s   e s s e n tia l i n  th is   f i el d .  M a n y  r e s ear ch er s   i n  t h i s   f i el d   w o r k  o n  t h e  D W R  r a w   an d  p r o ces s ed   d at a r at h er  t h an  t h e   i m a g e t o  ex p l o i t  t h e r el at i o n  b et w ee n  r ef l ect i v i t y  an d  r ai n f al l  r at e.  T h e p r o ces s ed  p r o d u ct s  av ai l ab l w i t h  t h e   I M D  ar e R ef l ect i v i t y ,  S u r f ac e R ai n f al l  I n t en s i t y  ( S R I ) ,  P r e c ip ita tio n   A c c u m u la tio n  ( P A C ) ,  P la n  P o s itio n   I n d ic a to r  ( P P I ) ,  P la n  P o s itio n  I n d ic a to r   -   Cl o se   R a n g e an d  V o l u m e V el o ci t y  P r o ces s i n g .     C o l o r   i m a g es   co m m u n i cat l ar g am o u n t   o f   i n f o r m at i o n   r at h er   t h an   t h g r a y s cal i m ag o r   t h bi n a r y  i m a g e  [ 2,  3] .   C o l o r  i m a g es  ar e p r ef er r ed  o v er   g r a y  i m ag es  b eca u s e t h e y  co n v e y   m o r e i n f o r m at i o n   w i t h   m i n i m al  ef f o r t  [ 4 ] .   T h e D W R  i m a g es  co n v e y  i n f o r m at i o n  ab o u t  R ef l ect i v i t y ,  S u r f ace  R ai n f al l  I n t e n s i t y ,   P r e c ip ita tio n  A c c u m u la tio n ,  W in d  d ir e c tio n ,  a n d  I n te n s i t y .  T h e  v a lu e   o f  th e  p r o d u c t a t a  p a r tic u la r  lo c a tio n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SSN :   20 88 - 8708   In t  J  E l e c  &  C o m p  E n g ,   V o l.   8 , N o 5 O c t obe r  20 18   :   279 5   -   2803   2796   a n d t i m e  i s  i de n t i f i e w i t h t h e  h e l p of  c ol or  ba r  pr ov i de d on  t h e  r i g ht  h a n d s i de  of  t h e  i m a g e .   A  l a r g e  num be r   o f  d is ta n c e   m e tr ic s  a r e  a v a ila b le  in  lite r a t u r e  till n o w   f o r  c o lo r  m a tc h i n g .   P a tte r n  r e c o g n itio n  is  a  b r an ch  o f  m ac h i n e l ear n i n g ,   w h i ch   f o cu s es  o n  r eco g n i z i n g  d i f f er en t  p at t er n s .   P at t er n  R eco g n i t i o n  p r o v i d es   t h e s o l u t i o n  t o  s p eech  r eco g n i t i o n ,  r eco g n i t i o n  o f  h a n d w r i t t en  ch ar act er s ,   f ace   r e c o g n itio n  a n d   m e d ic a l d ia g n o s is .   A r t if ic ia l N e u r a l N e t w o r k s  ( A N N )  a r e   u s e f u l   w h er e  t h e l i m i t s  b et w ee n   d i f f er e n t  p at t er n s  ar e n o t  d ef i n ed  p r eci s el y  [ 5 ] .     I n  s u pe r v i s e d l e a r ni ng ,  i n pu t  p a t t e r n s  a n d i t s  c or r e s pon di ng   ou t pu t  pa t t e r ns  a r e  pr ov i de d f or  l e a r n i n w h i c h i s   us e d  t o  a d j us t  t he  ne ur o w e i ght s   w he r e a s ,  u ns up e r vi s e d  l e a r n i ng  n o t r a i n i ng  s a m p l e s  a r e  pr ov i de d.   I n p a t t e r n r e c o gni t i o n,  o ut p ut s  a r e  c l a s s i f i e d  b a s e d  o n i np ut  s e t s ,  b i a s   w e i g ht s  a nd  ne ur o w e i gh t s .  S up e r vi s e d   cl as s i f i cat i o n   f i n d s  i t s  ap p l i cat i o n  i n  t h e ar ea o f  cu r v f i t t i n g ,  t i m s er i es  p r ed i ct i o n ,  et c.  U n s u p er v i s ed   c la s s i f ic a tio n  f i n d s  its  a p p lic a tio n  in  th e  a r e a  o f  c lu s te r in g .  T h e  r e in f o r c e m e n t le a r n in g  is  a  ty p e  o f   m a c h in e   l ear n i n g   w h i c h   ai m s  at   m ax i m i zi n g   t h e p er f o r m a n ce  f o r  a s p eci f i c p r o b l e m  o f  co n t e x t .  T h o u t p u t  o f  t h e   n et w o r k  d ep en d s  o n  t h e p as t  e x p er i en ce s   w hi c h  i s  a  t r i a l  a n d e r r or  a ppr oa c h .     T h is  p a p e r  f o c u s e s  o n  c o lo r  id e n ti f ic a tio n  o f  D W R  i m a g e s   f o r  r e f le c tiv it y  e x tr a c tio n   u s i n g  A r ti f ic ia l   N eu r al  N et w o r k s .  I n  S ect i o n   2 ,  t h e b as i cs  o f   A r t i f i c i al  N e u r al  N et w o r k s  ar e d i s cu s s ed .  I n  S ect i o n  3  d i f f er en t   B ack   P r o p ag at i o n  N eu r al  N et w o r k   m et h o d s  ar e d i s cu s s ed .  I n  s ect i o n  4 ,  R es ear ch   M et h o d  t o  ex t r act   r e f l e c t i v i t y   f r o m  D W R i m a g e s i s  d i s c u ss e d .  I n  s e c t i o n  5  r e s u l t s  a n d  d i sc u s s i o n  a r e  d i s c u sse d ,  f o l l o w e d  b y   co n cl u s i o n s  an d  b y  t h e r ef er en ces .       2.   A R TI F IC I A L N EU R A NE T W O RK S   A N N   f u n c tio n s  i n  a   s i m ila r   w a y  to  t h a t o f  th e  b r a in .  T h e  b a s ic  s tr u c t u r e  o f   A r ti f ic ia N e u r a l N e t w o r k   ( A N N )  i s  s ho w i F i g ur e  1 .  T he  ne t w o r k s ho w i F i g ur e  1  ha s   m  i np ut   s a m p l e s ,  n o ut p ut  s a m p l e s ,  a nd  k   h i dde n  l a y e r s .  T h e  n e t w or k  i s   pr ov i de d w i t s a m p l e  i np ut s  a nd  i t s  c o r r e s p o nd i ng  s a m p l e   o ut p ut s  t o  t r a i n a nd   a d j us t  t he  o ut p ut  a nd  hi d d e l a y e r  ne ur o w e i g ht s  [ 6 ] .  E a c h i np ut  s i g na l   x1 ,  x2 ,  . . .  xn  i s   m o d e l e d  b y   s o m e   w e i g ht  va l ue s   w 1 ,   w 2 ,  . . .   w n.  T he  s u m  o f  t he  p r o d uc t  o f  t he  i np ut s  a nd  t he   w e i gh t s   is  a p p lie d  to  a   th r e s h o ld in g  f u n c tio n  ( a l s o  c a lle d  a s  a c tiv a t io n   f u n c tio n ) ,  w h ic h   m o d e l t h e  o u tp u t.  T h e  c o n s ta n t d if f e r e n c e   b et w ee n  act u al   v al u e a n d  t h e  d es i r ed  v al u e i s  ad j u s t ed  u s i n g  a b i as  v al u e.  T h e b as i c A N N  eq u at i o n s  ar e   s ho w n i E q ua t i o 1 a n d 2.  T h er e ar e a  w i d e v ar i et y  o f  act i v at i o n   f u n ct i o n  s u ch  a s  b i n ar y  t h r es h o l d   f u n ct i o n   ( a ls o  r e f e r r e d  to  a s  H e a v is id e   f u n c tio n ) ,  F e r m f u n c tio n  ( lo g is tic   f u n c tio n ) ,  h y p e r b o lic  ta n g e n t e tc . ,  a v a ila b l e   i n t he  l i t e r a t ur e .  T he  t hr e s ho l d i ng  f unc t i o w i l l  b e  c ho s e n d e p e nd i ng o n t he   na t ur e  o f  t he  p r o b l e m .           F ig u r e  1 .  A r ti f ic ia l N e u r a l N e t w o r k s       Ne t = = 1   + b i as                 (1 )     O u t put = f ( N e t )                   (2 )     A N N  h a s  p r o v en   t o  b e an  e f f i ci en t  al t er n at i v e t o  t r ad i t i o n al   m et h o d s  o f  d i s t an ce  m ea s u r es  [ 7 ,  8 ,  9 ] .   T h e b ack p r o p ag at i o n  l ear n i n g   al g o r i t h m  i s  u s ed   f o r  t r ai n i n g   m u l t i l a y er  p er cep t r o n s  ( ML P ) .  T h e ML P  co n s i s t s   o f  a  s e t  o f  a i np ut  l a ye r   f o r  r e c e i vi ng  i np ut s ,   o n e  or   m or e   hi dde n  l a y e r s  f or  c o m p u t a t i o n ,   a n d a n ou t put  l a y e r   f o r  p r e s e nt i ng t he  o ut p ut .  T he  s i g na l  i s  a p p l i e d  a t  t he  i np ut   l a y e r   w hi c h p r o p a ga t e s  t o  t he   o ut p ut  t hr o ug h t he   h i d d en  l a y er  [ 1 0 ,  1 1 ] .  I n p u t  l a y er  co m m u n i cat e s   w i t h  t h e ex t er n al   w o r l d  an d  p r es e n t s  a  p a tte r n  to  th e   n et w o r k .  T h i s  p r o ces s  i s  cal l e d  as  e x ci t at i o n .  T h e o u t p u t  l a y er  p r es en t s  a  p at t er n  t o  t h e e x t er n al   w o r l d .  T h Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t  J  E l e c  &  C o m p  E n g     I S S N :  2088 - 8708       R e f l e c t i v i t y  par am e t e r  E x t r ac t i on f r om  R A D A R  i m age s  us i n g B ac k  pr o pag at i on al gor i t hm s   ( P .  A ni l  K um ar )   2797   n u m b er   o f   o u t p u t s   d ep en d i n g   o n   t h e   t y p e o f   p r o b l e m .   H i d d en   l a y er   act s   as   a n   i n t er m ed i at l a y er   b et w ee n   i np ut  a nd  o ut p ut .  H i d d en  l a y e r s  ar e n o t  r eq u i r ed  f o r  l i n ear   s ep ar ab l e p r o b l em s .  D ep e n d s  o n  t h e co m p l e x i t y  o f   t h e  pr obl e m ,  t h e  num be r  of  h i dde n  l a y e r s  i s  de c i de d.     T he  ne ur a l   ne t w o r k  ha s  t o  b e  p r o vi d e d   w i t h a  s uf f i c i e nt   nu m b e r  o f  i np ut   s a m p l e s   f o r  t r a i ni n g.   U n d e r f itt in g   is   a   c o n d i t i o w he n  t he   nu m b e r   o f   i np ut   s a m p l e s   i s   l e s s   t ha n t he   m i ni m u m   n u m b e r   o f   i np ut   s a m pl e s  r e qu i r e f or  t r a i n i ng .   W h e n   t h e  num be r  of  i n pu t  s a m p l e s  i s   m or e   t h a n   t h e   m i n i m um   n um be r  of  i n put   s a m pl e s  r e qui r e d f or  t r a i n i n g  l e a ds  t o ov e r f i t t i n g .  T h e  num b e r  of  h i dd en  l a y er   n eu r o n s  r eq u i r ed  f o r  a p r o b l em   i s  2/ 3r d t h e  s um  o f  t h e   num be r  of  i n pu t  a n d ou t put  n e u r on s  [ 12] .  I n  or de r  t o  s a v e  c om p u t a t i on  t i m e  a n d   m e m o r y ,  t h e n u m b er  o f   h i d d en  l a y er s  i n   f i r s t  a n d  s eco n d   l a y er  s h o u l d  b e al m o s t   s a m e.  T h er e ar e d i f f er en t   a lg o r ith m s  u s e d  i n t hi s  p a p e r  f o r  t r a i ni n t he   ne ur a l   ne t w o r k i s   L e ve nb e r g - M a r q ua r d t ,   C o nj uga t e   gr a d i e nt ,   an d  r es i l i e n t  b ack p r o p ag at i o n  al g o r i t h m  [ 1 3 ] .  T h e er r o r   o f  t h n et w o r k  i s  d ef i n ed  as  t h d i f f er e n ce b et w ee n   d es i r ed  t ar g et   an d  n et w o r k   r es p o n s e.  T h p er f o r m a n ce  o f  t h n et w o r k   i s   ev al u at ed  u s i n g  d i f f er en t   m et r i cs   s u c h  a s   m ean  s q u ar e er r o r  ( R MS E ) ,  M ea n   A b s o l u t e E r r o r  ( M A E ) ,  Mea n   A b s o l u t D ev i at i o n  ( M A D )  a s   s ho w n i E q ua t i o 3,  4 a n d 5.   T h e  m a i n  f oc us  of  t h i s  ba c k  pr opa g a t i on  a l g or i t hm  i s  t o r e du c e  t h e  g l oba l  e r r o a m i n i m u m  a s p o ss i b l e .     RM S E = (   ) 2  = 1                   (3 )     M AE = 1 |   | = 1                 (4 )     M AD = 1 |   | = 1                 (5 )       3.   TH E D I F F ER EN T B A C K  P R O P A G A TIO N  N EU R A N ET W O R K  M ETH O D S   T h er e ar e v ar i o u s  B ack p r o p ag at i o n  al g o r i t h m s  s u p p o r t ed  i n  t h e l i t er at u r e.  O f   t h e m ,  G r ad i en t   D es cen t  ( G D ) ,  G r ad i en t  D es c en t   w i t h  M o m en t u m  ( G D M) ,  V ar i ab l e L ear n i n g  R a t w i t h   M o m en t u m  ( G D X ) ,   C o nj uga t e  G r a d i e n t  ( C G P ) ,  Q ua s i - N e w t o n  (B F G S ),   L e v e n b e rg - M ar q u ar d t  ( L M ) ,   a n d  R e s ilie n t b a c k   p r o p ag at i o n  ( R B )  ar e u s ed  t o   ad j u s t  t h w ei g h t s  o f  t h e N eu r al  n et w o r k .     I n  t h g r ad i en t  d es ce n t  B ack   P r o p ag at i o n  al g o r i t h m ,  b i as   w ei g h t s  a n d  n et w o r k   w e i g h t s  ar e u p d at ed   i n t he  d i r e c t i o n o f  ne ga t i ve   gr a d i e nt  p e r f o r m a nc e   f u nc t i o n [ 1 4 ,   1 5 ] .   T h p ar am et er   η   i s   t h l ear n i n g   r at e   p ar am et er   w h i ch  h a s  a  d i r ect   i n f l u e n ce o n  t h e  t r ai n i n g  t h n et w o r k .   G k  i s  t h e er r o r  g r ad i en t   w i t h  r es p ect   t o   t he   w e i g ht  ve c t o r .   T he  up d a t e d  w e i g ht  ve c t o r  i s  gi ve n i E q ua t i o 6  [ 1 6 ] .  G r ad i en t  D es cen t  s u f f er s  f r o m   t he   s ha l l o w  l o c a l   m i ni m u m .  G D M  c a n s k i p  s uc m i n i m u m  va l ue s  b y  up d a t i n g t he   w e i ght   va l ue s  e q ua l  t o  t he  s u m   of   m odi f i e w e i gh t  i n  G r a di e n t  de s c e n t  a n d t h e   f r a c t i on of  pr e v i ou s   w e i g h t  v a l u e s  a s  gi v e n i E q ua t i o 7 T h p ar am et er   μ   i s   t h co ef f i ci en t   o f   m o m e n t um  a n d i t  v a r i e s  be t w e e n  0 a n d 1.     W k+ 1 = W   η   G k                   (6 )     Wk +1 = W   η   G k   -   μ   W k -               (7 )     T h e G D  an d  G D M  m et h o d  s u f f er s   f r o m  t h e p r o b l em  o f  l o w  co n v er g e n ce r at e.  T h e l e ar n i n g   r at p ar am et er   v al u h as  a d i r ect   r el at i o n  t o  t h e co n v er g e n ce.   A s   t h e l ear n i n g  r at e i n cr eas es  co n v er g e n ce v a l u e   i n cr eas es .  T h e al g o r i t h m  t ak e s  a l o n g  t i m e t o  co n v er g e i f  t h e  v al u e o f  t h e l ear n i n g  r at e p ar a m et er  i s  h i g h  an d   i t  l ead s  t o  an   u n s t ab l n et w o r k .  T o   o v er co m e t h i s  p r o b l e m ,  v ar i ab l e l ear n i n g  r at e b a ck p r o p ag at i o n   wi t h   m o m e n t u m  i s   u s e d .  I n  t h i s  a l g o r i t h m ,  t h e  v a l u e  o f  η  i s  l a r g e   i n i t i a l l y  a n d  i t  d e c r e a s e s  a s  t i m e  p r o g r e s s e s .  T h e   w e i g ht  a d j us t m e nt  i n G D X  i s   gi ve n b y  e q ua t i o n 8 .     Wk +1 = W -   η k + 1 *   g k  +  μ  *   W k -             (8 )     T h e  m e t h o d s d i s c u ss e d  t i l l   n o w   u s e s  t h e  s t e e p e st   d e s c e nt   m e t ho d   w hi c w o r ks  a t  t he  d i r e c t i o n o f  t he   ne ga t i ve   gr a d i e nt   f o r   m o d i f yi ng t he   ne ur o w e i g ht s .  T he  c o nve r ge nc e  r a t e  o f  t he s e   m e t h o d s  i s  ve r y   s l o w .  I n   o r d er  t o  i m p r o v e t h e co n v er g e n ce r at e,  t h e co n j u g at e d i r ect i o n  o f  t h e s ear ch  i s  p r ef er r ed  o v er  s t eep es t  d es cen t   m e t ho d .  C o nj uga t e  gr a d i e nt  d e s c e nt  b a c k - pr opa g a t i on  a l g or i t hm  ( C G D - B P )  i s   u s e f or  t r a i n i n g pu r pos e .  I C G P  s ear ch  i s  p er f o r m ed  al o n g  t h e co n j u g at g r ad i en t  d i r ect i o n   w h i c h   w i l l   m i n i m i ze t h co s t  f u n ct i o n  al o n g   t he  l i ne  b y  a d j us t i n g t he   s t e p   s i z e .  T he   w e i gh t   up d a t e  i n  t h e  c o nj uga t e  gr a d i e nt   m e t ho d  i s  g i ve i n  e q ua t i o 9[ 17] .   T h e   di r e c t i on   of   C on j ug a t e   g r a di e n t   s e a r c h   i s   g i v e n   i n   e qu a t i on   10.   β k   i s   t h e   r a t i of   n or m   s q u a r e of   t h e cu r r en t  g r ad i en t  t o  n o r m  s q u ar ed  o f  t h e p r ev i o u s   g r ad i en t  as  s h o w n  i n t he  e q ua t i o n i n 1 1 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SSN :   20 88 - 8708   In t  J  E l e c  &  C o m p  E n g ,   V o l.   8 , N o 5 O c t obe r  20 18   :   279 5   -   2803   2798   W k+ 1 = W k  +  η   *  P k                     (9 )     W he r e,  P k = - g k  +  β k   *  P k - 1                 ( 10)     β k = g k 1 T   g k g k 1 T   g k 1                       ( 11)     L e ve nb e r g - M a r q ua r d t  a l go r i t h m  a i m e d  a t  s p e e d i n up  t he  t r a i ni ng   w i t ho ut  c o m p ut i n g t he  H e s s i a m a t r i d i r e c t l y .   T he   H e s s i a m a t r i i s   c o m p ut e d   u s i ng  t he   J a c o b i a m a t r i a s   s ho w i n   E q ua t i o 12.   T h e   p r i n ci p al  d i ag o n al  el e m e n t s  o f  H es s i a n   m at r i x  ar e l ar g er  t h a n  zer o .  T h w ei g h t  u p d at e r u l e i n  t h L ev e n b er g - M a r q u a r d t a lg o r ith m   is  p r e s e n te d  in   E q ua t i o 13.     H = J T J  +  μ  I                     ( 12)     W k+ 1 = W   ( J k T  J k  +  μ   I  ) -   1  J k e             ( 13)     T he  L e ve nb e r g - M ar q u ar d t  s w i t c h e s  b et w een  s t eep es t  d es cen t  a l g o r i t h m  an d   G au s s  N e w t o n   al g o r i t h m  d u r i n g  t h t r ai n i n g   p h as e.  T h e co n v er g e n ce r at o f  t h e G a u s s  N e w t o n   m et h o d   i s   f as t  an d   u n s t ab l e,   w h er eas ,  L e v en b er g - M ar q u ar d t  o v er co m es  t h e p r o b l e m  i n s t ab i l i t y  b y   m ai n t ai n i n g  t h e co n v er g en ce  r at e f a s t .   A   G a u s s   N e w t o n   al g o r i t h m   i s   u s ed   w h en   t h co e f f i ci en t   μ   i s   v er y   s m a l l .   T h S t eep es t   D e s c en t   m et h o d   i s   u s ed   w h e n   μ   i s   v er y   l ar g e.   T h r el at i o n   b et w een   l ear n i n g   r at η   a n d   t h co m b i n at i o n   co ef f i c i en t   μ   i s   g i v e n   b y   t h e   f o llo w in g  r e la tio n  a s  s h o w n  i n   E q ua t i o 14.     η = 1                       ( 14)     T h e  a c tiv a tio n   f u n c t io n  t y p ic a ll y   u s e d  i n  a   m u lt ila y e r   n e t w o r k  i s  a  s ig m o id  tr a n s f e r   f u n c tio n .  T h e   p r im a r y  r o le  o f  a c ti v a tio n  f u n c tio n  is   to  c o m p r e s s  t h e  i n f in i te  in p u t r a n g e  to  a   f in i te  o ut p ut  r a n ge .  F o r  h i g he r   v al u e s  o f  i n p u t s ,  t h e s l o p e o f  t h e act i v a t i o n   f u n ct i o n  ap p r o x i m at es  zer o .  T h i s  cr eat es  a p r o b l e m   w h i l e t r ai n i n g   m u l t i l a y er   n et w o r k s  s i n ce  t h e g r ad i en t s   h a v e a  s m a l l   m ag n i t u d e.  T o  el i m i n at e  t h e s e  ef f ect s ,  r es i l i e n t   ba c k pr opa g a t i on  t r a in in g  a l g o r ith m  is  u s e d .  S i g n  o f  t h e  d e r iv a ti v e  p la y s  a  c r u c ia l r o le  i n  th e   w e ig h u p d a te   r at h er  t h an  t h m a g n i t u d e o f  t h e d er i v at i v e.  I f  t h e d er i v at i v e o f  t h e p er f o r m an ce  f u n ct i o n  f o r  t w o  s u cce s s i v e   i t e r a t i o ns  ha s  t he  s a m e  s i g n,  t he n t he   w e i g ht   up d a t e  va lu e  a n d  b ia s  v a lu e s   w ill b e  in c r e a s e d  o th e r w is e  it  h a s   t h e d ecr eas i n g  p at t er n .  I f  t h e d er i v at i v e i s  zer o ,  t h en  t h er e i s   n o  n eed  t o  u p d at e t h w ei g h t s .       4.   R ES EA R C H  M ETH O D   T h p r es en t   w o r k   f o c u s e s   o n   ex t r act i n g   t h r e f l ect i v i t y   v a l u es   f r o m   t h D W R   i m a g e.   T h s i m i l ar   ap p r o ach  i s  u s ed  t o  ex t r act  t h e S R I  an d  P A C  f r o m  t h e D W R  i m a g es .  T h e i m ag e s  o b t ai n e d  f r o m  D W R  M A X   ( Z )  p r o d u c t o f  I M D  C h e n n a i c o n ta in s  t h e  R e f le c ti v it y  i n f o r m a tio n  a bout  c onv e c t i v e  c l ouds   w i t h   C h e nn a i  a s  a   c e n t e r  a n s pa ns  a r oun d 250K m  c i r c u l a r  a r e a .   A  s a m pl e   D W R  M A X  ( Z )  i m a g e  c a pt u r e d on  19t h  J ul y  2017 i s   s ho w n i F i g u r e 2  [ 1 8 ] .   T h e r ef l ect i v i t y  i n f o r m at i o n  o n  a p ar t i cu l ar  l o cat i o n  o n  t h e D W R  i m a g e i s  i n d i cat ed   us i ng  17 di f f e r e n t  c ol or s .  T h e  c ol or  a n d i t s  c or r e s pon di n g r e f l e c t i v i t y  a r e  pr ov i de d on   t he  r i gh t  s i de  of  t he   i m a g e [ 1 9 ,  2 0 ] .   T h e r ef l ect i v i t y  v al u e g r eat er  t h a n  6 0  d b Z  i n d i cat es  s t r o n g  p r eci p i t at i o n  a n d  h ai l .  T h e D W R   i m a ge  c o nt a i ns  t he  r e f l e c t i vi t y va l ue s  f r o m  20 dB Z  t o 65 dB Z .     T h e  h o r iz o n ta l,  v e r tic a l r e s o lu tio n  o f  t h e  D W R  i m a g e  is  1  K m /P ix e l,  0 . 0 8 9  K m /p ix e l r e s p e c tiv e l y .   T h e D W R  i m ag e co v er s  a ci r cu l ar  g eo g r ap h i cal  ar ea o f  2 5 0   K m  r ad i u s   w i t h   C h en n ai  as  t h e cen t er .  T h e co l o r   i nf or m a t i on  pr ov i de d on  t h e  t op   o f  t h e i m ag e p r o v i d es  t h e m ax i m u m  v a l u e o f  r e f l ect i v i t y   s een  al o n g  t h e l i n e   f r o m   no r t h t o  s o ut h.  T he  c o l o r  i nf o r m a t i o n p r o vi d e d  o n t he  r i ght  o f  t he  i m a ge  p r o vi d e s   t he   m a xi m u m  va l ue   o f  r ef l ect i v i t y   s een  a l o n g  t h e l i n f r o m  eas t  t o   w es t .  T h e r an g e o f  co n v ec t i v e  c l ou d s pa ns   f r o m  0. 1 K m  t o 18  K m s .  T h e D W R  i m ag e i s   p r o ces s ed  t o  ex t r act  t h e co n v ect i v e i n f o r m at i o n  b y  el i m i n at i n g  t h e s t at i b ack g r o u n d  i m a g e.  T h e s t ep s  i n v o l v ed  i n  p r ep r o ces s i n g  t h e D W R  i m a g e ar e n o i s f i l t er i n g ,   m o r p h o l o g i cal   o p er at i o n s  s u ch  as  cl o s i n g a nd ope n i ng  of  a n i m a g e ,  t h r e s h ol di ng  a n d i m a g e  s u bt r a c t i on .  T h e  c ol or s  of  t h e   co n v ect i v e e x t r act ed  i m ag ar e co m p ar ed  ag ai n s t  t h e co l o r  b ar  p r o v i d ed  o n  t h e i m a g e t o  es t i m at e  t h e   r ef l ect i v i t y  v al u es .   D W R  i m ag e  co n t ai n s  s e v en t e en  d i f f er e n t  r e f l ect i v i t y   v al u e s ,  an d  each  v al u e r ep r es e n t s  t h e d i f f er en t   a m oun t  o f   R e f l e c t i v i t y  i nf or m a t i on .  T h e   R e f l e c t i vi t y   v a l u e  i n  D W R  r a ng e s   f r o m  20 dB Z  t o 65 dB Z  i n s t e ps   o f  2 . 5  d B Z .  T he  e s t i m a t e d  r e f l e c t i vi t va l ue  f r o m  t he  D W R  i m a ge  u s i ng  A N N   ha s  t he  c o nt i nuo us   va l ue s  2 0   dB Z  t o 65 dB Z .  T h e  v a l u e  i s  r oun de d of f  t o t h e  n e a r e s t  v a l u e  pr ov i de d on   t h e  c ol or  ba r  c h a r t .  T h e   R ef l ec t i v i t y   v al u e f o r  each  co l o r  co m b i n at i o n  i s  t ab u l at ed  as   s h o w n   i n  T ab l e 1 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t  J  E l e c  &  C o m p  E n g     I S S N :  2088 - 8708       R e f l e c t i v i t y  par am e t e r  E x t r ac t i on f r om  R A D A R  i m age s  us i n g B ac k  pr o pag at i on al gor i t hm s   ( P .  A ni l  K um ar )   2799       F i g ur e  2 .   D W R  R ef l ect i v i t y  i m ag f r o m  I M D   C h e n n ai       T a bl e  1.   C ol or   c o m p o s ite  o f   R e f le c ti v it y  v a l u e s   R e f l e c tiv ity   ( in  d B Z )   C ol or  v a l u e s  ( R G B )   2 0 . 0   [  0  0  0 . 6 ]   2 2 . 5   [  0  0  0 . 8 ]   2 5 . 0   [  0  0 . 2  1 ]   2 7 . 5   [  0  0 . 4  1 ]   3 0 . 0   [  0  0 . 6  1 ]   3 2 . 5   [ 0 . 2  0. 8 1 ]   3 5 . 0   [ 0 . 4  1 1]   3 7 . 5   [  1  1  1 ]   4 0 . 0   [  1  1  0 . 8 ]   4 2 . 5   [  1  1  0 ]   4 5 . 0   [  1  0 . 8   0 ]   4 7 . 5   [  1  0 . 4  0 ]   5 0 . 0   [  1  0 . 2  0 ]   5 2 . 5   [ 0 . 8  0 0]   5 5 . 0   [ 0 . 6  0 0]   6 0 . 0   [ 0 . 6  0 0. 2 ]       5.   RE S U L T S  AND D I S CU S S I O NS   T h r ef l ect i v i t y   v al u e o f   an   i m ag i s  r ep r es en t ed   b y  a  u n i q u co m b i n at i o n   o f  co l o r   v al u es  i n  t h R G B   m o d el .  T es t  p at t er n s   w e r e g en er at ed   w i t h  1 0 %  d ev i at i o n  i n  t h e co l o r  co m p o s i t e.  T h e t es t  p at t er n s  ar e   u s ed  t o  t r ai n ,   v al i d at e a n d  t es t  t h n et w o r k  [ 2 1 ] .  T h e   ne t w o r ks   ha ve  t hr e e  i np ut s  f o r   w h i c R e d ,  G r e e n,  a nd   B l u e co l o r  v al u e s  at  a cer t ai n   l o cat i o n  ar g i v en  as  i n p u t s .  I t  h a s  o n e o u t p u t   w h i ch  i s  u s e d  t o  cl as s i f y   t h e  1 7   d if f e r e n t r e f le c tiv it y   v a l u e s  [ 2 2 ] .  I n  o r d e r  to  s a v e  ti m e ,   m e m o r y  a n d  c o m p le x it y  o f   th e   n e t w o r k,  t he   nu m b e r   of   h i dde n   l a y e r s   us e i n   t h i s   m ode l   i s   t h r e e .   T h e   bl oc k   di a g r a m   o f   t h e   n e u r a l   n e t w or k   m ode l   i s   s h o w i F i gu r e  3.   T h e n eu r al   n et w o r k  i s   t r ai n ed   w i t h  d i f f er en t  t y p e s  o f  b ack   p r o p ag at i o n  al g o r i t h m s  s u c h   as  v ar i ab l e   l ear n i n g  r at e b ac k p r o p ag a t i o n,  L e ve nb e r g - M ar q u ar d t ,  O n e s t ep  s eca n t ,   s cal ed  co n j u g at g r ad i en t ,  a n d   r e s i l i e n t  ba c k  pr opa g a t i on [ 23] .  T h e  n e t w or k  i s  pr ov i de w i t h  5100 di f f e r e n t  s a m pl e s   f or  t r a i n i n g a n d t e s t i n g .   O ut  o f   w h i c h 8 0 %  o f  t he  s a m p l e s  i s   us e d   f o r  t r a i ni ng  t he   ne t w o r k,  1 0 %   o f  t he  s a m p l e s  a r e  us e d   f o r  t e s t i ng  t he   n et w o r k  a n d  t h e r e m ai n i n g  1 0 %  o f  t h s a m p l e s  ar u s ed   f o r   v al i d at i n g  t h e  n et w o r k .  T h e r es u l t s  ar e co m p ar ed   o v er  r ep eat ed  i t er at i o n s  b y  s h u f f l i n g  t h e t r ai n i n g  s a m p l v a l u es .  T h e er r o r  h i s t o g r a m  i s  a  p l o t  b et w ee n  er r o r   v a l u e  a n d t h e   n um be r  of  i ns t a n c e s  t h e  e r r or  h a s  oc c u r r e d.   T h e  e r r or  h i s t og r a m  o f  20 bi n s  i s  pl ot t e d a s  s h o w i F i g u r e 4 .  T h e cen t er  o f  t h e h i s t o g r a m  h a s  t h m i n i m u m  er r o r  an d  t h e er r o r  i n cr eas es  as   w m o v e a w a y   f r o m  t he  c e nt e r .  T he  s e c o nd  p l o t   w hi c h i s  t r ai n ed  w i t h  L ev e n b er g - M a r qu a r dt  h a s   m i n i m um  e r r or  c om pa r e d t th e  o th e r  a l g o r ith m s .  T h e  p lo t s h o w s  t h a t 9 9 %  o f  t h e  s a m p le s  f a ll  w i th in  t h e  r a n g e  o f  ± 1 w h ic h   f a ll s   w it h i n  th e   to le r a b le  e r r o r  lim it o f  ± 1 . 2 5 .   T h e  r e f le c tiv i t y   v a l u e s   w ill b e  in   s te p s  o f  2 . 5  d B Z .   A n y  v a l u e   f a lls   w it h in  th e   r a n g e  o f  2. 5 dB Z   w i l l   n ot  be  c on s i de r e d a s  a n e r r or .  F or  e x a m pl e ,  t h e  r e f l e c t i vi t y  r a ng e  of  25dB Z   i s  fr o m   23. 75  dB Z  t o 2 6. 25  dB Z .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SSN :   20 88 - 8708   In t  J  E l e c  &  C o m p  E n g ,   V o l.   8 , N o 5 O c t obe r  20 18   :   279 5   -   2803   2800       F i g ur e  3 .   B l oc k  di a g r a m  of  N e u r on  n e t w or k   m ode l       T h d as h ed   l i n t h r eg r es s i o n  p l o t s   i n d i cat es  t h o u t p u t s .   T h e b es t  p o s s i b l f i t  b et w ee n  n et w o r k   o u tp u ts  a n d  d e s ir e d  ta r g e ts   is  in d ic a te d  b y  a  s o lid  d a s h   li n e .  T h e  r e la tio n  b e t w e e n  o u t p u ts  a n d  ta r g e ts  is   i nd i c a t e d  b y  t he  r e gr e s s i o va l ue .  T he  r e gr e s s i o n p lo g i v e s  in f o r m a tio n  a b o u h o w  c lo s e  th e  o u tp u t o f   y o u r   m o d el  i s  t o  t h e act u al  t ar g et   v al u es .  T h e n et w o r k  o u t p u t s  h a v e a s t r o n g  l i n ear  r el at i o n  t o  d es i r ed  t ar g et s  i f  t h e   v al u e o f   R eg r es s i o n  co ef f i ci e n t  ap p r o ach es  u n i t y .  I f  t h v al u e o f  r eg r es s i o n  co ef f i ci en t  ap p r o ach es  zer o ,  t h e   r el at i o n  b et w ee n  o u t p u t  an d  t ar g et s  can n o t  b e p r ed i ct ed .   T h e r eg r es s i o n  p l o t s  f o r  G D X ,   L M,  O S S  an d  S C G   m ode l  i s  s h o w n i n   F i gu r e  5.  T h e  r e g r e s s i on  v a l u e s   f or  t h e   G D X ,  L M ,  O S S ,  a n d S C G  a r e  0. 98 697 ,  0. 998 12 ,   0. 993 46 a n 0. 98 499  r e s pe c t i v el y .  T h e L M b ac k p r o p ag at i o n  al g o r i t h m   s h o w s  b et t er  p er f o r m a n ce co m p ar ed   w i t h  t h e o t h er  t h r ee  m o d el s .   T h e p er f o r m a n ce p l o t  i s  a p l o t  b et w ee n  M ea n   S q u ar e E r r o r  ( M S E )  an d  t h e n u m b er  o f  ep o ch s .  M S E   i s  t h e a v er ag e  s q u ar ed  d i f f er e n ce b et w ee n  o u t p u t s  a n d  t ar g e t s .  M S E  of   Z e r o i m pl i e s   n o e r r or .  A s  t h e  t r a i n i ng  p r o ces s  p r o g r es s es ,  t h e M S E  v al u e r ed u ces .  W h e n  t h e M S E  v al u e i s  r ed u ced  t o  a  m i n i m u m   v al u e,  t h e   t r ai n i n g  s t o p s  a n d  t h n et w o r k  ar e v al i d at ed   w i t h  t h e s a m p l e s .  I n   t h e  v al i d at i o n  p h as e,  i f  t h e n et w o r k  b eh a v e s   p r o p er l y ,  t h e n  t h t r ai n i n g  s t o p s  an d  i t  i s  r ead y   f o r  t es t i n g .  T h e M S E   v al u e s   f o r  G D X ,  L M ,  O S S ,  an d  S C G  ar e   3. 884 1,  0. 496 4,  1. 894 2 a n d 4. 490 3 r e s pe c t i v e l y .  T h e  L M  s h o w s  be t t e r  pe r f or m a n c e  c o m pa r e d t o ot h e r   m e t h ods  ba s e d on  M S E .   I n t he  p r e vi o us   w o r k,  R e f e lc t iv it y  e x tr a c t io n  o v e r  a  lo c a tio n  is  p e r f o r m e d   u s i n g  d if f e r e n t d is ta n c e   m eas u r es  s u c h  as  E u cl i d ean ,   S t an d ar d  E u cl i d ean ,  C i t y  b l o ck ,  M i n k o w s k i ,  C h eb y c h ev ,  M ah al an o b i s ,  co s i n e   an d  co r r el at i o n  [ 2 4 ,  2 5 ] .  C o l o r  cl as s i f i cat i o n  acc u r ac y ,   u s i n g  co n v en t i o n al  d i s t a n ce  m eas u r es  i s  9 5  %   f o r  a  s t an d ar d  E u cl i d ean  d i s t an ce o v er  d i f f er en t  co l o r  s p aces  s u c h  as  R G B ,  H S V ,  Y C b C r  a n d  L a * b * .  T h e accu r ac y   p er cen t ag e f o r  d i f f er en t   s t an d ar d  d i s t an ce  m eas u r es  an d  d i f f er en t   n eu r al   n et w o r k  al g o r i t h m s  ar e t ab u l at ed  i n   T ab l e 2 .  T h e ac cu r acy  p er cen t ag v al u e s  t ab u l at ed  i n  T ab l e 2  ar e t h e a v er ag v al u es  o f  r ep eat ed  i t er at i o n .   R e f le c tiv it y  e x tr a c tio n   u s in g  n e u r a l n e t w o r k s  p r o v id e s  b e tte r  r e s u lts  c o m p a r e d   w it h  th e  p r e v io u s   w o r k .           ( a)   (b )     F i g u re  4 .  E rro r  h i s t o g ra m  p l o t s  (a ) G D X  (b L M  ( c )  O SS ( d )  SC G     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t  J  E l e c  &  C o m p  E n g     I S S N :  2088 - 8708       R e f l e c t i v i t y  par am e t e r  E x t r ac t i on f r om  R A D A R  i m age s  us i n g B ac k  pr o pag at i on al gor i t hm s   ( P .  A ni l  K um ar )   2801       ( c)   (d )     F i g u re  4 .  E rro r  h i s t o g ra m  p l o t s  (a ) G D X  (b ) L M  (c ) O S S  (d )  S C G           ( a)     (b )         ( c)   (d )     F i g ur e  5 .   R e g re s s i o n  p l o t s  (a ) G D X  (b ) L M  (c ) O S S  (d ) S C G       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SSN :   20 88 - 8708   In t  J  E l e c  &  C o m p  E n g ,   V o l.   8 , N o 5 O c t obe r  20 18   :   279 5   -   2803   2802       ( a)   (b )       ( c)   (d )     F i g u r e 6 .  P er f o r m a n ce C u r v es  ( a)   G D X  (b ) L M  (c ) O S S  (d )   S C G       T ab l 2 .  A ccu r ac y  P er cen t a g e i n  R G B   S p ace f o r  D i f f er en t  D i s t an ce M et r i c s   Me t h o d   %  o f  A ccu r a cy   D i s t an c e M ea s u r es   E u c lid e a n   6 . 2 0     S eu c l i d ea n     6 . 0 9   C ity b l o c k     6 . 2 9   M i n k o w s k i   6 . 1 9   C h e b y c h e v   6 . 2 1   M ah a l an o b i s   1 3 . 22   C os i n e   2 5 . 73   C or r e l a t i on   4 1 . 53   N e u r a l  N e t w o r k  M e t h o d s   GD X   1 3 . 18   LM   1 . 8 2   OS S   4 . 8 2   SC G   7 . 2 2       6.   CO NCL U S I O N   I n  t h i s  p ap er ,  ex t r act i o n  o f  t h e  R ef l ect i v i t y  p ar a m et er   f r o m  t h e D W R  i m a g e i s  d o n w i t h  t h e h e l p  o f   a r t i f i c i a l   n e u r a l  n e t w or k s .  T h e  n e t w or k   i s  pr ov i de w i t h  5100 s a m pl e  i n pu t s  t o c l a s s i f y  t h e  17 di f f e r e nt  t a r g e t   o ut p ut s .  T he  ne t w o r k i s  t r a i ne d   w i t h d i f f e r e n t  t y pe s  of  ba c kpr opa g a t i on  a l g or i t hm s  s u c h  a s  L M ,  G D X ,  O S S ,   a nd   S C G .   T he   ne t w o r t r a i ne d   w i t L M   gi ve s   b e t t e r   p e r f o r m a nc e   a nd   r e gr e s s i o va l ue s .   E ve t ho u gh  t he   r eg r es s i o n  v al u e ch an g e s  f o r  ev er y  i t er at i o n ,   L M  p r o v es  t o  b e t h e b es t  co m p ar ed  t o  t h e o t h er   m et h o d s .  L p r es en t s  b et t er  accu r ac y  co m p ar ed  t o  t h e t r ad i t i o n al  s t an d ar d  d i s t an t   m eas u r es .         ACK NO W L E D G E M E NT   W e ar e t h an k f u l  t o  t h e " A t m o s p h er i c R e m o t e S en s i n g  a n d  A d v an ced  S i g n a l  P r o ces s i n g " ,  C en t r e o f   E x cel l e n ce at  D ep ar t m e n t  o f   E C E ,  S  V  U n i v er s i t y ,  T i r u p at i  f o r  p r o v i d i n g   n eces s ar y  r es o u r ces  an d   f i n a n ci al   s up p o r t   t o   c a r r y   o ut   t he   p r e s e nt   w o r k.   W e   a r e   t ha nk f ul   t o   D r .   M . S . A r u na c ha l a m ,   P D F   i I I T   C he n na i   f o r   he l p i n g m e   i n m y   r e s e a r c h w o r k.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t  J  E l e c  &  C o m p  E n g     I S S N :  2088 - 8708       R e f l e c t i v i t y  par am e t e r  E x t r ac t i on f r om  R A D A R  i m age s  us i n g B ac k  pr o pag at i on al gor i t hm s   ( P .  A ni l  K um ar )   2803   R EF ER EN C ES   [ 1] .   W .  Z huo,  Z .  G .  C a o,  a nd Y .  X i a o,  “ C l ou d c l a s s i f i c a t i on o f  g r ound - ba s e d i m a g e s  us i ng  t e x t ur e - s t r u ct u r e f eat u r es ”,   J our n al  o f  A t m os phe r i c  a nd  O c e ani c  T e c hn ol o gy ,  vo l .  31 ,   n o.  1,  pp.  7 9 92 ,  2 01 4.     [ 2] .   A l  B ov i k ,  E d. ,  H a nd bo ok  of  I m a ge  a nd  V i de P r oc e s s i ng .  A c a de m i c ,  N e w  Y or k ,  2000.     [ 3] .   N i b l a c k   W ., B e r b e r  R ., E q u i t z   W .,  F l i ck n er  M . ,   G l as m an  E . ,  P et k o v i c D . ,   an d  Y an k er  P . ,  “T h e  Q B I C  p r o j ect :   Q u er i n g  i m a g es  b y  co n t en t  u s i n g  co l o r ,  t ex t u r e an d  s h ap e”.  i n   P r o c.  S P I E   S t o r ag e an d  R et r i ev al  f o r  I m ag e an d   V i de o D a t a ba s e s ,  19 94 ,  p p.   17 2 - 1 87.     [ 4] .   R a j i t hk um a r  B  K  ,  H . S .  M oha n a ,  “ T e m pl a t e  M a t c hi ng  M e t h od  f or  R e c og ni t i o of  S t o ne  I ns c r i pt e d K a nna da   C h ar act er s  o f  D i f f er en t  T i m e F r a m es  B as ed  o n  C o r r el at i o n  A n al y s i s ”,  I n t er n at i o n al  J o u r n al  o f  E l ect r i cal  an d   C om put e r  E ng i ne e r i ng  ( I J E C E ) ,   V ol .  4 ,  N o .  5 ,  O c t o be r  20 14 ,  p p.   719 ~ 7 29   [ 5] .   N ur da n A k ha n B ay k an ,   N i h at   Y ı l m a z,   “M i n er al   i d en t i f i cat i o n   u s i n g   co l o r   s p aces   an d   ar t i f i ci al   n eu r al   n et w o r k s ”,   C o m p u t er s  &  G eo s ci en ces  E l s ev i er ,  2 0 1 0 ,  p ag es  9 1 97 .     [ 6] .   N ad er  J a m al i  S o u f i  A m l as h i  ,  A m i n  S h ah s av ar i ,   A l i r eza V ah i d i f ar ,  M eh r zad  N as i r i an ,  ” N o n l i n ear  S y s t e m   Id e nt i f i c a t i on of  L a bor a t or y  H e a t  E x c ha ng e r  U s i ng  A r t i f i c i a l  N e ur a l  N e t w or k M ode l ,  I nt e r na t i o na l  J our na l  of   E l e c t r i c a l  a nd C om put e r  E ng i ne e r i ng  ( I J E C E ) ,   V o l . 3 ,  N o. 1,   F e br ua r y  2013,   pp.  1 18 ~ 1 28    [ 7] .   D r .  M een ak s h i  S h ar m a &  A n j al i  B at r a,  “A n al y s i s  o f  D i s t an ce M ea s u r es  i n  C o n t en t  B as ed  I m ag e R et r i ev al ”,   G l o b al   J our na l   of  C om put e r  S c i e nc e  a nd  T e c hnol og y ,  V ol um e  14,  O nl i ne  I S S N :  0 97 5 - 41 72 ,  Y e a r  20 14 .     [ 8] .   I ok a  M . ,  “ A  m e t hod  of  de f i ni ng  t he  s i m i l a r i t y  of  i m a g e s  on t he   ba s i s  of  c ol or  i nf or m a t i on” ,  T e c hni c a l  R e por t  R T - 003 0,  I B M  R e s e a r c h,  T oky o R e s e a r c h L a bor a t or y ,  N ov .  198   [ 9] .   A is y a h  H a r tin i J a h id in ,  M o h d   N a s ir   T a ib ,  N o o r ita w a ti M d  Ta h ir ,  M e g a t S y a h ir u l A m in  M e g a A li “I Q   C l as s i f i c at i o n  v i a B r ai n w av e F e at u r es :  R ev i e w  o n  A r t i f i ci al  I n t el l i g en ce T ech n i q u es ”,  I n t er n at i o n al  J o u r n al   o f   E l e c t r i c a l  a nd C om put e r  E ng i ne e r i ng  ( I J E C E ) ,   V o l .   5,  N o .  1 ,  F e br u a r y  2015 ,  p p.   84 ~ 9 1 I S S N :  2 08 8 - 870   [ 1 0] .   D an i el  G r au p e,  “P r i n ci p l es   o f  A r t i f i ci a l  N e ur a l  N e t w or k s ,   W or l S c i e nt i f i c  P ubl i s hi ng  C o.   P t e  l t d . ,   V ol  6,  2 00   [ 1 1] .   K . K .  B hoy a r ,  O . G .  K a k de ,  “ S k i n C ol or  D e t e c t i on  M o de l  U s i ng  N e ur a l  N e t w or k s   a nd i t s  P e r f or m a nc e  E v a l ua t i on” ,   J our na l   of  C om put e r  S c i e nc e ,  I S S N  15 49 - 36 36,  P a g e s   963 - 96 8,  20 10.   [ 1 2] .   S au r ab h   K a r s ol i y a ,  “ A ppr ox i m a t i ng  N um be r  of  H i dde l a y e r  ne ur ons  i M ul t i pl e  H i dde n  L a y e r  B P N N   A r c hi t e c t ur e ,  I nt e r na t i ona l  J our n a l  of  E ng i ne e r i ng  T r e nds  a nd T e c hno l og y -   V ol um e  3,  I s s ue 6 -   20 12.     [ 1 3] .   T ar a v at ,  F .  F .  D el ,  C .  C o r n ar o ,  an d  S .   V er g ar i ,  “N eu r al  n et w o r k s  an d   s upp or t  v e c t or  m a c hi ne  a l g or i t hm s   f or   a u to m a tic  c lo u d  c la s s if ic a tio n  o f   w h o le - s ky  g r ound - b as ed  i m a g es , ” I E E E  G eo s ci en ce  an d  R em o t S en s i n g  L et t er s ,   vo l .   1 2,  no.   3,   p p.  66 6   67 0,  20 14 .   [ 1 4] .   H an aa M .  M u s h g i l ,  D r .  H ai t h em   A .   A l an i ,  D r .  L o a y  E .   G eo r g e,   “ C o m p ar i s o n  b et w een  R es i l i en t  an d  S t an d ar d  B ack   P r o p a g a tio n  A lg o r ith m s  E f f ic ie n c y  in  P a tte r n  R e c o g n itio n ,  I n te r n a tio n a l J o u r n a l o f  S c ie n tif ic   &  En g in e e r in g   R es ear ch ,  I S S N  2 2 2 9 - 55 18 ,   V ol u m e  6,  I s s ue  3,  M a r c h - 20 15 .   [ 1 5] .   M  R  N ar as i n g a R ao ,  D eep t h i  G u r r a m ,  S ai  M ah at h i  V ad d e ,  S a th is h  T a lla m ,  N .  S a i C h a n d ,  L .  K ir a n ,  “ A  P r e d ic tiv e   M ode l  f or  M i ni ng  O pi ni ons  of  a n E duc a t i ona l  D a t a ba s e  U s i n g  N e ur a l  N e t w or k s ,  I nt e r na t i ona l  J our na l  of   E l e c t r i c a l  a nd C om put e r  E ng i ne e r i ng  ( I J E C E ) ,   V o l .   5,  N o .  5 ,  O c t o b e r  201 5,   pp .  1 15 8~ 11 63  I S S N :   20 88 - 87 08   [ 1 6] .   L i  X i n h u a, Y u  Q i a n ,  “ F ace R eco g n i t i o n  b as ed  o n  D eep  N eu r al  N et w o r k ”,  I n t er n at i o n al  J o u r n al  o f  S i g n al   P r oc e s s i ng ,  I m a g e  P r oc e s s i ng  a nd   P a t t e r n R e c og ni t i on ,   V ol . 8,  N o. 1 0,  p p. 29 - 38,  2 01 5.   [ 1 7] .   V u N . P .  D a o,  R a o V e m ur i ,  “ A  P e r f or m a nc e  C o m pa r i s on of  D i f f e r e nt  B ack  P r o p ag at i o n  N eu r al  N et w o r k s  M et h o d s   i n C om put e r  N e t w or k  I nt r us i on D e t e c t i on” ,  D i f f e r e nt i a l  E qua t i ons   a nd D y na m i c a l  S y s t e m s ,  200 2.   [ 1 8] .   h ttp : //w w w . i m d . g o v . i n/ pa g e s / r a da r _m a i n. php? a dt a = c hn.   [ 1 9] .   P .  A ni l  K um a r ( R e s e a r c h S c hol a r ) ,   P r of . B .  A nur a d ha  a n M .  A r una c ha l a m   S r i n i v as an ,  “C o n v ect i v e cl o u d   p ar am et er  r et r i ev al  f r o m  D o p p l er  W eat h er  R ad ar  M A X ( Z )  p r o d u c t  u s i n g  I m ag e P r o ces s i n g  T ech n i q u e”,  N at i o n al   C o n f e r e n c e  o n  E N V I R ONM E N T AL  P OL L U T I ON  A N D I T S  I M P A C T  ON R E G I ON AL  C L I M AT E  C H A N G E   (E P RCC - 20 16) ,  1 1t h &  1 2t h  M a r c h,  2 01 6,  D e p a r tm e n t o f  P h y s ic s ,   S r i K r is h n a d ev ar a y a U n i v er s i t y ,  A n an t ap u r .   [ 2 0] .   P u l i  A n i l  K u m ar ,  D r .  B .  A n u r ad h a,  “D et er m i n at i o n   o f  co n v ect i v e  cl o u d  p ar am et er s  u s i n g  W R F  an d  D W R  d at a”,   I nt e r na t i o na l  J o ur na l  of  M o de r n E l e c t r o ni c s  a n d C om m uni c a t i on  E ng i ne e r i ng  ( I J M E C E ) ,  I S S N :  23 21 - 2 15 2,   V ol um e  N o. - 4,  I s s ue  N o. - 3 ,  M a y ,  20 16.   [ 2 1] .   S a nt a j i  G hor pa de ,  J a y s hr e e   G hor pa de  a nd  S ha m l a  M a nt r i ,  “ P a t t e r n R e c og ni t i on U s i ng  N e ur a l  N e t w or k s ,   I nt e r na t i o na l  J o ur na l   of  C om put e r  S c i e nc e  &  I nf or m a t i on T e c hnol o gy  ( I J C S I T ) ,  V ol  2 ,  N 6,  D e c e m be r  20 10 .   [ 2 2] .   S e l v a r a j a h,  S . ,  K o di t uw a kk u.  S . R . ,  “ A na l y s i s  a nd C om pa r i s on of  T e x t ur e  F e a t ur e s  f or  C ont e nt  B a s e d I m a g e   R e t r i e v a l ,  I nt e r na t i ona l  J our na l   of  L a t e s t  T r e nds  i n C om put i ng  ( E - I S S N :  20 45 53 64) ,  v ol .  2 ( 1) ,   20 11,   10 8 11 3.     [ 2 3] .   QI  Yi n g j i a n ,  L UO S i w e i ,  L I  Ji a n y u ,  HU A N G  Hu a k u n ,  “ US I NG  NE UR AL  NE T W OR K I N C OL OR   CL A S S IF ICA T IO N ,  P r o c e e d i n g s  o f  IE E E  T E N CO N ,  2 0 0 2 .   [ 2 4] .   P .  A N I L  K U M A R ,  D r .  B .   A N U R A D H A ,  D r .  M . S .  A r u n ach al am ,  “ E x t r act i o n  o f  T i m e  S er i es  C o n v ect i v e C l o u d   P r of i l e  f r o m  D oppl e r  W e a t he r  R a da r  M A X  ( Z )  P r o duc t  U s i ng  A  N ov e l  I m a g e P r o ces s i n g  T ech n i q u e ”,  I n t er n at i o n al   J o u r n al   o f  A d v an ce E n g i n eer i n g  an d  R es ear ch  D ev el o p m en t ,  V o l u m e 4 ,  I ssu e  7 ,  Ju l y   - 201 7.   [ 2 5] .   P ul i  A ni l  K um a r ,  D r .  B .  A nur a dha ,  “   E s t i m a t i ng  R e f l e c t i v i t y  of  D W R  I m a ge s  by   A na l y s i ng  D i f f e r e nt  C ol our   S pa c e s  t hr o ug h D i s t an ce M eas u r es ”,   A d v an ces  i n  C o m p u t at i o n al  S ci en ces  an d  T ech n o l o g y ,  I S S N  0 9 7 3 - 6 107  V ol um e  10,  N um be r  8,  2 01 7,   pp.   219 1 - 22 00    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.