Araştırma Makalesi

Classification of Ground-Based Cloud Images Using EfficientNet-B0: A Study on the CCSN Dataset

Cilt: 41 Sayı: 3 31 Aralık 2025
PDF İndir
TR EN

Classification of Ground-Based Cloud Images Using EfficientNet-B0: A Study on the CCSN Dataset

Öz

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.

Anahtar Kelimeler

Destekleyen Kurum

TUBITAK

Proje Numarası

223M590

Teşekkür

This study was supported by The Scientific and Technological Research Council of Türkiye (TÜBİTAK) under the 1001 – Scientific and Technological Research Projects Funding Program (Project No: 223M590), and by Fırat University Scientific Research Projects Unit (FÜBAP) within the scope of the comprehensive research project numbered MF.25.122.

Kaynakça

  1. Wei, D., Ge, F., Zhang, B., Zhao, Z., Li, D., Xi, L., ... & Wang, X. (2025). CloudViT: A Lightweight Ground-Based Cloud Image Classification Model with the Ability to Capture Global Features. Computers, Materials & Continua, 83(3).
  2. Lee, H. J., Kang, J. E., & Kim, C. H. (2015). Forty-year (1971–2010) semiquantitative observations of visibility-cloud-precipitation in Korea and its implication for aerosol effects on regional climate. Journal of the Air & Waste Management Association, 65(7), 788–799. https://doi.org/10.1080/10962247.2015.1016633
  3. Zhang, Jinglin, et al. "CloudNet: Ground‐based cloud classification with deep convolutional neural network." Geophysical Research Letters 45.16 (2018): 8665-8672.
  4. Song, Qianqian, Zhihui Cui, and Pu Liu. "An Efficient Solution for Semantic Segmentation of Three Ground‐based Cloud Datasets." Earth and Space Science 7.4 (2020): e2019EA001040.
  5. Roy, Roshan, et al. "Towards automatic transformer-based cloud classification and segmentation." NeurIPS 2021 workshop on tackling climate change with machine learning. Vol. 2021. 2021.
  6. Xiafukaiti, Alifu, et al. "Application of Tensorized Neural Networks for Cloud Classification." arXiv preprint arXiv:2405.10946 (2024).
  7. Li, Sheng, et al. "CloudDenseNet: Lightweight ground-based cloud classification method for large-scale datasets based on reconstructed DenseNet." Sensors 23.18 (2023): 7957.
  8. Jiang, Y., Cheng, W., Gao, F., Zhang, S., Wang, S., Liu, C., & Liu, J. (2022). A cloud classification method based on a convolutional neural network for FY-4A satellites. Remote Sensing, 14(10), 2314.

Ayrıntılar

Birincil Dil

İngilizce

Konular

Bilgisayar Görüşü

Bölüm

Araştırma Makalesi

Yayımlanma Tarihi

31 Aralık 2025

Gönderilme Tarihi

26 Temmuz 2025

Kabul Tarihi

15 Aralık 2025

Yayımlandığı Sayı

Yıl 2025 Cilt: 41 Sayı: 3

Kaynak Göster

APA
Soysal, M. S., Yaman, O., Taşar, B., & Yakut, O. (2025). Classification of Ground-Based Cloud Images Using EfficientNet-B0: A Study on the CCSN Dataset. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi, 41(3), 824-834. https://doi.org/10.65520/erciyesfen.1751754
AMA
1.Soysal MS, Yaman O, Taşar B, Yakut O. Classification of Ground-Based Cloud Images Using EfficientNet-B0: A Study on the CCSN Dataset. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi. 2025;41(3):824-834. doi:10.65520/erciyesfen.1751754
Chicago
Soysal, Muhammed Said, Orhan Yaman, Beyda Taşar, ve Oğuz Yakut. 2025. “Classification of Ground-Based Cloud Images Using EfficientNet-B0: A Study on the CCSN Dataset”. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi 41 (3): 824-34. https://doi.org/10.65520/erciyesfen.1751754.
EndNote
Soysal MS, Yaman O, Taşar B, Yakut O (01 Aralık 2025) Classification of Ground-Based Cloud Images Using EfficientNet-B0: A Study on the CCSN Dataset. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi 41 3 824–834.
IEEE
[1]M. S. Soysal, O. Yaman, B. Taşar, ve O. Yakut, “Classification of Ground-Based Cloud Images Using EfficientNet-B0: A Study on the CCSN Dataset”, Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi, c. 41, sy 3, ss. 824–834, Ara. 2025, doi: 10.65520/erciyesfen.1751754.
ISNAD
Soysal, Muhammed Said - Yaman, Orhan - Taşar, Beyda - Yakut, Oğuz. “Classification of Ground-Based Cloud Images Using EfficientNet-B0: A Study on the CCSN Dataset”. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi 41/3 (01 Aralık 2025): 824-834. https://doi.org/10.65520/erciyesfen.1751754.
JAMA
1.Soysal MS, Yaman O, Taşar B, Yakut O. Classification of Ground-Based Cloud Images Using EfficientNet-B0: A Study on the CCSN Dataset. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi. 2025;41:824–834.
MLA
Soysal, Muhammed Said, vd. “Classification of Ground-Based Cloud Images Using EfficientNet-B0: A Study on the CCSN Dataset”. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi, c. 41, sy 3, Aralık 2025, ss. 824-3, doi:10.65520/erciyesfen.1751754.
Vancouver
1.Muhammed Said Soysal, Orhan Yaman, Beyda Taşar, Oğuz Yakut. Classification of Ground-Based Cloud Images Using EfficientNet-B0: A Study on the CCSN Dataset. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi. 01 Aralık 2025;41(3):824-3. doi:10.65520/erciyesfen.1751754

✯ Etik kurul izni gerektiren, tüm bilim dallarında yapılan araştırmalar için etik kurul onayı alınmış olmalı, bu onay makalede belirtilmeli ve belgelendirilmelidir.
✯ Etik kurul izni gerektiren araştırmalarda, izinle ilgili bilgilere (kurul adı, tarih ve sayı no) yöntem bölümünde, ayrıca makalenin ilk/son sayfalarından birinde; olgu sunumlarında, bilgilendirilmiş gönüllü olur/onam formunun imzalatıldığına dair bilgiye makalede yer verilmelidir.
✯ Dergi web sayfasında, makalelerde Araştırma ve Yayın Etiğine uyulduğuna dair ifadeye yer verilmelidir.
✯ Dergi web sayfasında, hakem, yazar ve editör için ayrı başlıklar altında etik kurallarla ilgili bilgi verilmelidir.
✯ Dergide ve/veya web sayfasında, ulusal ve uluslararası standartlara atıf yaparak, dergide ve/veya web sayfasında etik ilkeler ayrı başlık altında belirtilmelidir. Örneğin; dergilere gönderilen bilimsel yazılarda, ICMJE (International Committee of Medical Journal Editors) tavsiyeleri ile COPE (Committee on Publication Ethics)’un Editör ve Yazarlar için Uluslararası Standartları dikkate alınmalıdır.
✯ Kullanılan fikir ve sanat eserleri için telif hakları düzenlemelerine riayet edilmesi gerekmektedir.