HVOX:球面天空图的可扩展干涉测量合成与分析
计算工程、金融与科学
2023-06-12 v1 天体物理仪器与方法
摘要
分析与合成是射电干涉成像过程的关键步骤,充当可见度域与天空域之间的桥梁。它们可表示为涉及大量非均匀频率与球面约束空间坐标的偏傅里叶变换。由于数据的非均匀性,这些偏傅里叶变换计算代价高昂,并构成图像重建过程中的严重瓶颈。W-gridding 算法通过对沿所谓 频率坐标切片的数据施加一系列 2D 非均匀 FFT(NUFFT),对两步均实现对数线性复杂度。然而该方法的一个主要缺陷是它局限于方向余弦网格,而后者从根本上不适合大视场。本文介绍 HVOX gridder,一种基于 3D-NUFFT 的新型分析/合成算法。与 W-gridding 不同,后者兼容任意球面网格,例如流行的用于球面数据处理的 HEALPix 方案。3D-NUFFT 允许最优地选择内部 FFT 的大小,尤其是 W 平面的数量。这带来一个性能更优且自动调谐的算法,并具有由逼近论的强结果所支撑的受控精度保证。为应对下一代射电望远镜的挑战性规模,我们进一步提出分块求值策略:通过划分可见度域与天空域,3D-NUFFT 被分解为并行执行的子问题,同时削减内存需求。我们的基准测试结果证明了 HVOX 对 SKA 与 LOFAR 的可扩展性,考虑了最先进的挑战性成像设置。此外,尽管我们的实现中缺乏领域特定优化,HVOX 在计算上仍可与 W-gridder 竞争。
引用
@article{arxiv.2306.06007,
title = {HVOX: Scalable Interferometric Synthesis and Analysis of Spherical Sky Maps},
author = {Sepand Kashani and Joan Rué Queralt and Adrian Jarret and Matthieu Simeoni},
journal= {arXiv preprint arXiv:2306.06007},
year = {2023}
}