一种射电干涉阵列分布式图像重建方法技术

本发明专利技术公开一种射电干涉阵列分布式图像重建方法，将射电干涉阵列图像重建的逆问题转换为等式约束条件下的凸优化问题，并使用近似交替方向乘子算法进行求解，最终重建的图像的质量比现有的算法高；通过将数据分割成多份，能够精确快速的分割数据；并使用多计算节点进行计算，具有较高的并行性能，可拓展性强。本发明专利技术不需要任何的数据后处理步骤，直接得到重建图像，最终得到的图像的动态范围更大，对延展结构的天体显示更加清晰，相比传统的方法更加高效。

【技术实现步骤摘要】
一种射电干涉阵列分布式图像重建方法
本专利技术涉及射电天文成像
，具体涉及一种射电干涉阵列分布式图像重建方法。
技术介绍
射电干涉仪的诞生使得射电观测的灵敏度和分辨率有了大幅的提高，该技术有力的推动了天文学、宇宙学和天体物理学诸多方向的研究与发展。在宏伟的科学目标的驱动下，进入21世纪射电干涉阵列的规模不断扩大，例如荷兰的低频阵列(LowFrequencyArray，LOFAR)，核心阵有24个单元(阵元)，每个单元48个天线组成，海外阵有14个单元，每个单元96个天线组成；中国新疆地区建设的21cm阵共有81个单元，每个单元由127个天线组成；美国-澳大利亚联合建成的默奇森广角阵列(MurchisonWidefieldArray,MWA)共有128个单元，每个单元由16个天线组成；以及预计2019年开始建设的平方公里阵列(SKA)将共有512个单元，每个单元由约256个天线组成。这些干涉阵列共同的特点是产生的原始数据是海量的，且最终得到天文图像的像素尺寸巨大。尤其是SKA，它预期将产生千兆像素的图像并达到六或七个数量级动态范围，这将是从分辨率和灵敏度方面改善目前仪器约两个数量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种射电干涉阵列分布式图像重建方法，其特征是，包括步骤如下：步骤1、中央节点将初始化参数广播并发送给计算节点；步骤2、中央节点根据计算节点的个数nd，将射电干涉仪的测量数据分割为nd份；并将这nd份数据块分别发送给nd个计算节点；步骤3、每个计算节点j根据所得到的数据块顺序计算当前迭代t下的松弛变量

【技术特征摘要】
1.一种射电干涉阵列分布式图像重建方法，其特征是，包括步骤如下：步骤1、中央节点将初始化参数广播并发送给计算节点；步骤2、中央节点根据计算节点的个数nd，将射电干涉仪的测量数据分割为nd份；并将这nd份数据块分别发送给nd个计算节点；步骤3、每个计算节点j根据所得到的数据块顺序计算当前迭代t下的松弛变量拉格朗日乘子和中间解并将所计算出的中间解发送给中央节点；步骤4、中央节点根据各个计算节点返回的中间解计算当前迭代t下的梯度下降解步骤5、中央节点根据所计算出的梯度下降解使用双重前向-后向方法计算当前迭代t下的最终解x(t)；步骤6、判断是否满足收敛条件，即当前迭代t达到最大迭代次数或者当前迭代t下的最终解x(t)使得每个数据块均满足||Φjx(t)-yj||2≤∈j；如果未满足收敛条件，则迭代次数t+1，并返回步骤3；如果满足收敛条件，则当前迭代t下的最终解x(t)即为重建的图像；其中，Φj表示第j个数据块的测量矩阵，yj表示第j个数据块的可见度数据，∈j表示第j个数据块的噪声上限，j∈{1,2,...,nd}，nd表示计算节点的个数。2.根据权利要求1所述一种射电干涉阵列分布式图像重建方法，其特征是，步骤2中，对测量数据进行分割的具体步骤如下：步骤2.1、求出计算节点个数nd的所有约数，并将这些约数按从小到大的顺序排列为一维数组ndiv；步骤2.2、找出一维数组ndiv中最先大于或等于的数vno，并令uno＝nd/vno；步骤2.3、对测量数据的uw投影的秩统计量Ruw进行归一化并量化后，得到uw投影的量化数据su：su＝ceil(uno×Ruw/luw)其中，ceil表示向右取整函数，Ruw表示测量数据的uw投影的秩统计量，luw表示测量数据的uw投影的长度；步骤2.4、将uw投影的量化数据su分别等于1,2,...,uno的下标记录下来，并根据这些下标将测量数据的投影数据uw和vw，以及可见度数据y均分割成uno份；步骤2.5、对测量数据的vw投影的秩统计量Rvw进行归一化并量化后，得到vw投影的量化数据sv：sv＝ceil(vno×Rvw/lvw)其中，ceil表示向右取整函数，Rvw表示测量数据的vw投影的秩统计量，lvw表示测量数据的vw投影的长度；步骤2.6、将vw投影的量化数据sv分别等于1,2,...,vno的下标记录下来，并根据这些下标将步骤2.4所得的被分割成uno份的测量数据的投影数据uw和vw，以及可见度数据y均再进一步分割成vno份，最终得到nd份数据块。3.根据权利要求1所述一种射电...

【专利技术属性】
技术研发人员：劳保强，安涛，
申请(专利权)人：中国科学院上海天文台，
类型：发明
国别省市：上海,31