#32 Météo et Deep Learning - Partie 2

Le monde de la météorologie est imprégné de la culture de la modélisation physique. La prévision du temps, c'est avant tout les équations de Navier-Stokes. Pourtant, avec plusieurs dizaines de téra-octets de données produites chaque mois par Météo-France, il y a de la place pour les Data Sciences !

Rafael nous propose de nous partager ses travaux de stage sur la détection de mésocyclones dans les images radar

Bio : Rafael Horvat, Alternant chez Météo-France durant les trois dernières années : développement web et de data sciences (Deep Learning appliqué aux images radar). Récemment diplômé ingénieur Informatique à l’école 3iL de Rodez (12).

Transcript

1. 1
   Détection de mésocyclones 

   dans les images radar
   Rafael Horvat

   Toulouse, 13/09/2018
   

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2. Détection de mésocyclones dans les images radar - Rafael Horvat - 28/08/2018
   2
   

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3. Détection de mésocyclones dans les images radar - Rafael Horvat - 28/08/2018
   3
   

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4. Détection de mésocyclones dans les images radar - Rafael Horvat - 28/08/2018
   Sommaire
   • Contexte
   • Réalisation
   • Organisation technique
   • Bilan
   • Conclusion
   4
   

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5. Détection de mésocyclones dans les images radar - Rafael Horvat - 28/08/2018
   Sommaire
   • Contexte
   • La formation
   • Qu’est-ce qu’un mésocyclone ?
   • Organisation technique
   • Réalisation
   • Bilan
   • Conclusion
   5
   

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6. Détection de mésocyclones dans les images radar - Rafael Horvat - 28/08/2018
   La formation
   6
   

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7. Détection de mésocyclones dans les images radar - Rafael Horvat - 28/08/2018
   Qu’est-ce qu’un mésocyclone ?
   7
   Source : Wikipedia
   

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8. Détection de mésocyclones dans les images radar - Rafael Horvat - 28/08/2018
   Sommaire
   • Contexte
   • Organisation technique
   • Les images radar
   • Choix techniques
   • Réalisation
   • Bilan
   • Conclusion
   8
   

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9. Détection de mésocyclones dans les images radar - Rafael Horvat - 28/08/2018
   Les images radar
   9
   Données brutes : 1066 × 720 pixels
   Fréquence
   5 min
   Variables météo
   2
   ex : Vitesse radiale du vent
   

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10. Détection de mésocyclones dans les images radar - Rafael Horvat - 28/08/2018
    Les images radar
    10
    Images d'entraînement
    250
    Mosaïques
    12 000
    

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11. Détection de mésocyclones dans les images radar - Rafael Horvat - 28/08/2018
    Choix techniques
    11
    

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12. Détection de mésocyclones dans les images radar - Rafael Horvat - 28/08/2018
    Sommaire
    • Contexte
    • Organisation technique
    • Réalisation
    • Découpe en mosaïques
    • Architectures testées
    • Nouvelle approche
    • Bilan
    • Conclusion
    12
    

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13. Détection de mésocyclones dans les images radar - Rafael Horvat - 28/08/2018
    Découpe en mosaïques
    13
    

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14. Détection de mésocyclones dans les images radar - Rafael Horvat - 28/08/2018
    Découpe en mosaïques
    14
    

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15. Détection de mésocyclones dans les images radar - Rafael Horvat - 28/08/2018
    Architectures testées : VGG16
    15
    

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16. Détection de mésocyclones dans les images radar - Rafael Horvat - 28/08/2018
    Architectures testées
    16
    AutoEncoder
    Classificator
    

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17. Détection de mésocyclones dans les images radar - Rafael Horvat - 28/08/2018
    Nouvelle approche
    • Classification Segmentation sémantique

    (classification pixel par pixel)
    ‣ Meilleure précision
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18. Détection de mésocyclones dans les images radar - Rafael Horvat - 28/08/2018
    Nouvelle approche : U-Net
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19. Détection de mésocyclones dans les images radar - Rafael Horvat - 28/08/2018
    Nouvelle approche : U-Net
    • 20 epochs:
    ‣ Jeu d’entrainement contenant de
    nombreux mésocyclones
    +
    • 100 epochs:
    ‣ Jeu d'entraînement complet
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20. Détection de mésocyclones dans les images radar - Rafael Horvat - 28/08/2018
    Sommaire
    • Contexte
    • Organisation technique
    • Réalisation
    • Bilan
    • Résultats
    • Difficultés rencontrées
    • Axes d’améliorations
    • Conclusion
    20
    

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21. Détection de mésocyclones dans les images radar - Rafael Horvat - 28/08/2018
    Résultats : fonction de coût (loss)
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22. Détection de mésocyclones dans les images radar - Rafael Horvat - 28/08/2018
    Taux de détection
    Taux de fausse alerte
    Entraînement 49 %
    Validation 35 %
    Entraînement 69 %
    Validation 82 %
    Résultats
    22
    

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23. Détection de mésocyclones dans les images radar - Rafael Horvat - 28/08/2018
    Résultats : correctes
    23
    

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24. Détection de mésocyclones dans les images radar - Rafael Horvat - 28/08/2018
    Résultats : incorrectes
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25. Détection de mésocyclones dans les images radar - Rafael Horvat - 28/08/2018
    Difficultés rencontrées
    25
    • Complexité du modèle
    • Labellisation
    • Evaluation des modèles
    • Sous-représentation de la classe positive
    

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26. Détection de mésocyclones dans les images radar - Rafael Horvat - 28/08/2018
    Axes d’améliorations
    Nouvelles données
    Labellisation plus précise
    Utilisation du module SENet
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27. Détection de mésocyclones dans les images radar - Rafael Horvat - 28/08/2018
    Sommaire
    • Contexte
    • Organisation technique
    • Réalisation
    • Bilan
    • Conclusion
    27
    

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28. Détection de mésocyclones dans les images radar - Rafael Horvat - 28/08/2018
    Conclusion
    • Peu de données
    • Étude prometteuse
    • Expérience enrichissante
    28
    

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29. 29
    Merci de votre attention.
    Questions ?
    

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