干涉测量射电天文数据的压缩

在高时间分辨率、高频率分辨率和大带宽的射电观测中，射电天文数据的庞大体量给处理和存储带来了沉重负担。为减小可见度数据的体量并加速处理，本文考虑对干涉测量射电天文数据进行有损压缩。提出了一种名为“Dysco”的新型压缩技术，它包含两个步骤：归一化步骤，将分组的可见度归一化以使其具有相似的分布；量化与编码步骤，利用抖动方案将数值舍入至给定的量化方案中。测试了多种非线性量化方案，并将其与不同的数据归一化方法相结合。使用不同的处理策略以及不同的归一化与量化组合，处理了来自 LOFAR 和 MWA 望远镜观测的四个数据集。在图像平面中测量了压缩效果。有损压缩技术引入的噪声表现得如同正常的系统噪声。Dysco 的准确性取决于数据的信噪比：对于含噪数据，可以以较小的图像质量损失进行压缩。对于具有典型相关器时间和频率分辨率的数据，LOFAR 观测可压缩 6.4 倍，MWA 观测可压缩 5.3 倍，且增加的系统噪声不到 1%。发布了该压缩技术的一个实现，它提供了 Casacore 存储管理器并允许透明的编码与解码。编码与解码速度快于典型磁盘的读写速度。该技术可用于 LOFAR 和 MWA，以减少存储观测数据的归档空间需求。SKA-low 的数据可能具有与 LOFAR 相同的压缩率。同样的技术可用于压缩其他望远镜的数据，但可能需要采用不同的比特率。