Why CLEAN when you can PURIFY? A new approach for next-generation radio-interferometric imaging
在最近的工作中，稀疏模型和凸优化技术已被应用到无线电干涉（RI）成像显示出潜在的优于国家的最先进的成像算法在该领域。在这次演讲中，我将回顾我们在RI成像方面的最新贡献，这些贡献利用凸优化的多功能性来处理现实的连续维，并提供高度并行化的结构，为高维数据的可扩展性铺平道路。首先，我将回顾我们最近提出的平均稀疏性方法SARA，它依赖于自然图像在多个相干基上表现出强平均稀疏性的观察。其次，我将讨论SARA的有效实现，以及一般的稀疏正则化问题，在一个新的工具箱中，
2015-02-17 astro-ph.IM
Kernel Methods for Interferometric Imaging
本文提出基于核方法的干涉成像算法 KRISP，可在稀疏阵列、无调参和无先验训练条件下高保真重建 Fourier 图。
2024-12-02 astro-ph.IM
A practical preconditioner for wide-field continuum imaging of radio interferometric data
著名的CLEAN算法自20世纪70年代提出以来，一直是射电干涉测量中反卷积算法的基石。对于所有的缺点，CLEAN是非常快的，强大的校准文物，并在其建模点源的能力。我们演示了如何相同的假设，提供清洁的速度可以用来加速更复杂的反卷积算法。
2021-01-20 astro-ph.IM
$w$-stacking $w$-projection hybrid algorithm for wide-field interferometric imaging: implementation details and improvements
我们提出了一个最近开发的$w$堆叠$w$投影混合算法用于重建宽视场干涉图像的实施策略的详细讨论。特别是，我们讨论了用于部署算法有效地通过使用一个消息传递接口（MPI）$k$ -手段聚类技术，以实现高效的建设和应用程序的非共面效应的超级计算机上的方法。此外，我们表明，共轭对称的使用增加了算法的性能成像干涉观测的天炉座A从默奇森宽场阵列（MWA）。我们使用50个节点的计算集群进行精确的非共面宽场校正的1.266亿vibrium。构建$w$ -投影内核仅需15分钟，这表明该实现既快速又高效。
2019-03-13 astro-ph.IM
Sparse representations and convex optimization as tools for LOFAR radio interferometric imaging
压缩感知理论正逐渐被用于解决越来越多的天文逆问题。在这里，我们解决稀疏表示，凸优化和邻近理论的无线电干涉成像的应用。首先，我们揭示了干涉成像，稀疏表示和凸优化背后的理论，第二，我们说明了它们的应用程序与SASIR，FISTA的实现，在LOFAR成像仪中托管的前向-后向分裂算法的数值测试。在Garsden等人中已经进行了各种测试，2015.主要结果如下：i）与CLEAN相比，在相同数据上点源的改进的角分辨率（因子~2的超分辨率），ii）在高动态范围的点源的场上的正确的光度测量，以及iii）具有改进的保真度的扩展源的成像。与CLEAN相比，SASIR提供了更好的扩展发射重建（少5倍残差）。随着大型射电望远镜的出现，有机会改进经典的成像方法与稀疏表示相结合的凸优化方法。
2015-08-27 astro-ph.IM
PURIFY: a new algorithmic framework for next-generation radio-interferometric imaging
在最近的工作中，压缩传感（CS）和凸优化技术已被应用到无线电干涉成像显示出潜在的优于国家的最先进的成像算法在该领域。我们回顾了我们的最新贡献，它利用凸优化的多功能性来处理现实的连续vibration，并提供了一个高度并行化的结构，为显着加速重建和高维数据的可扩展性铺平了道路。在新的软件PURIFY（测试版）中推广的新算法结构依赖于乘法器的错误方向方法（SDMM）。各种稀疏先验的性能进行评估，通过模拟在连续的可见性设置，确认我们最近的平均稀疏性方法SARA的优越性。
2014-06-02 astro-ph.IM
The 2012 Interferometric Imaging Beauty Contest
我们介绍第五届干涉成像选美大赛的结果。比赛包括对来自模型源并以OIFITS格式分发的测试数据集进行盲成像。CHARA/MIRC-6 T的两种成像方案可用于重建：金牛座T盘成像和斑点红超巨星成像。这次有八个不同的团队参加比赛：Monnier使用软件包MACIM; Hofmann，Schertl和Weigelt使用IRS; Thiébaut和Soulez使用MiRA ; Young使用BSMEM; Mary和Vannier使用MIROIRS; Millour和Vannier使用独立的BSMEM和MiRA条目; Rengaswamy使用原始方法; Elias使用射电天文学软件包CASA。介绍了竞赛模型图像、参赛数据和规则，以及每种方法的图像重建结果。讨论了这些结果以及每种算法的优点和局限性。
2012-08-01 astro-ph.IM
The varying w spread spectrum effect for radio interferometric imaging
研究了射电干涉测量中的扩频效应对图像重建质量的影响。这种扩频效应将由即将出现的射电干涉望远镜的宽视场引起。由此产生的啁啾调制通过增加测量和稀疏字典的不相干性来提高重建的干涉图像的质量。我们扩展了以前的研究，这种影响，考虑更现实的设置，啁啾调制变化的望远镜的每个可见度测量。在这些第一个初步的结果，我们表明，对于这种设置的重建的质量显着改善的情况下，没有啁啾调制，并实现几乎最大的情况下，恒定的啁啾调制的重建质量。
2013-01-30 astro-ph.IM
fast-resolve: Fast Bayesian Radio Interferometric Imaging
本文提出fast-resolve算法，通过结合CLEAN的计算捷径与贝叶斯成像算法resolve，在保持精度的同时大幅降低计算复杂度，使贝叶斯干涉成像可扩展至更大数据集。
2024-06-13 astro-ph.IM
Adaptive Weighting in Radio Interferometric Imaging
无线电干涉仪观测天空的傅立叶空间，其位置由阵列几何形状决定。在通过傅里叶变换构造实空间图像之前，对数据进行加权以提高重建质量。计算权值的两个准则是最大化灵敏度和最小化点扩散函数（PSF）旁瓣电平。本文提出了一种适用于超深成像实验的加权方案。建议的加权方案是用来最大限度地提高灵敏度，同时最大限度地减少跨频率和多个历元的PSF旁瓣变化。我们给出的仿真结果表明，所提出的方案相比，常用的加权方案在实现这些目标的优越性。
2014-07-23 astro-ph.IM
Further evaluation of bootstrap resampling as a tool for radio-interferometric imaging fidelity assessment
我们报告了一个更广泛的评估统计引导rescue方法作为一种工具，在无线电干涉测量像素级校准和成像保真度评估。像素级成像保真度评估是一个具有挑战性的问题，重要的价值，它在强大的科学解释干涉图像，增强自动流水线减少系统需要扩大用户社区为这些仪器，并了解leadingedge方向相关的校准和成像的挑战，为未来的望远镜，如平方公里阵列。这种新的计算方法现在是可能的，因为在长期依赖性和当代高性能计算资源的可用性能的数据的统计响应的进步。我们扩大我们以前的数值评估，以跨越更广泛的域子集在模拟图像保真度和源亮度分布形态。如前所述，我们评估了自举响应方法对直接蒙特卡罗模拟的统计性能。我们发现基于模型和子样本的自助方法继续显示出显着的承诺，具有挑战性的问题，干涉成像quantityassessment，在更广泛的域子集进行评估时。我们报告其测量的统计性能和指导方针，他们的使用和应用在实践中。我们还研究了在本研究中使用的基础偏振自校准算法的性能在一个范围内的视差角覆盖。
2009-11-10 astro-ph.IM
Sparsity Averaging Reweighted Analysis (SARA): a novel algorithm for radio-interferometric imaging
提出了一种新的射电干涉测量图像重建算法。与不完整的傅立叶采样识别的能见度测量的不适定的反问题是正则化的平均信号稀疏性的假设在多个小波基的表示。该算法定义在凸优化的通用框架中，被称为稀疏平均加权分析（SARA）。我们通过仿真表明，所提出的方法优于国家的最先进的成像方法在该领域，这是基于信号稀疏的假设，在一个单一的基础上。
2012-07-30 astro-ph.IM
Unified Radio Interferometric Calibration and Imaging with Joint Uncertainty Quantification
无线电干涉仪的数据处理过程可以看作是一个组合的校准和成像问题。我们提出了一种算法，统一的交叉校准，自校准，成像。作为一种贝叶斯方法，该算法不仅计算天空亮度分布的估计，而且还提供联合不确定度的估计，该联合不确定度包括校准不确定度和实际观测不确定度。该算法是制定在信息场论的语言，并使用度量高斯变分推理（MGVI）作为基础的统计方法。到目前为止，只考虑方向无关的基于天线的校准。这一限制可能在今后的工作中予以解除。该算法的实现以及贡献。
2019-07-20 astro-ph.IM
The 2010 Interferometric Imaging Beauty Contest
我们介绍了第四届光学/红外干涉成像选美比赛的结果。比赛包括对来自模型源并以OI-FITS格式分发的测试数据集进行盲成像。测试数据由在红外线中以光谱分辨率“观察”到的物体的光谱数据集组成。这次有4种不同的算法竞争：BSMEM双谱最大熵方法由Young，Baron&Buscher; RPR递归相位重建由Rengaswamy; SQUEEZE马尔可夫链蒙特卡罗算法由Baron，Monnier&Kloppenborg;和WISARD弱相位干涉样品交替重建设备由Vannier & Mugnier。介绍了竞赛模型图像、参赛数据和规则，以及各种方法的图像重建结果。讨论了这些结果以及每种算法的优点和局限性。
2010-07-26 astro-ph.IM
Correction of Radio Interferometric Imaging for Antenna Patterns
我们描述和演示了一种技术，用于校正方向相关的文物，由于天线方向图的不对称性和天线之间的差异，用于无线电干涉成像。该技术可以校正所有斯托克斯参数I，Q，U和V的图像，并与模拟数据显示，以减少伪影的水平接近的水平，从基本的成像技术。演示使用模拟的混合阵列的13.5和15米天线与非对称模式。在高动态范围的真实模拟天空模式中，很好地恢复了源的通量密度和谱指数。在使用非偏振和部分偏振源的测试中也恢复了源偏振特性。在实际测试中，Stokes I校正的额外计算运行时间约为50%.
2021-09-21 astro-ph.IM
Non-convex optimization for self-calibration of direction-dependent effects in radio interferometric imaging
无线电干涉成像的目的是估计一个未知的天空强度图像从退化的观测，通过天线阵列获得。在完美校准阵列的理论情况下，已经表明，通过基于凸优化和压缩感知理论的迭代算法来解决相应的成像问题可以与诸如CLEAN的经典算法竞争。然而，在实践中，基于天线的增益是未知的并且必须被校准。未来的射电望远镜，如SKA，旨在提高成像分辨率和灵敏度的数量级。在这个精度水平上，必须考虑增益的方向依赖性，并且无线电干涉成像可以被理解为盲解卷积问题。在这种情况下，基本的最小化问题是非凸的，并适应技术的设计。在这项工作中，利用非凸优化的最新发展，我们提出了无线电干涉测量中的第一个联合校准和成像方法，并证明了收敛保证。我们的方法，基于一个块坐标的前向-后向算法，共同占的图像和方向相关的影响（DDE）上的vibrium和合适的先验。正如在最近的作品中所展示的，稀疏性仍然是图像的优先选择，而DDE被建模为天空的平滑函数，即空间带限。最后，我们通过仿真表明，我们的方法的效率，重建图像的点源和复杂的扩展源。MATLAB代码可以在GitHub上找到。
2017-07-24 astro-ph.IM
Sparse interferometric Stokes imaging under polarization constraint (Polarized SARA)
提出了一种基于偏振约束的稀疏Stokes参数成像算法。后者是斯托克斯参数之间的物理非线性关系，使得偏振强度是总强度的下限。为了解决联合逆斯托克斯成像问题，包括这个界限，我们利用epigraphical投影技术在凸优化和设计的原始-对偶方法提供了一个高度灵活和并行化的结构。此外，我们建议正则化每个斯托克斯参数映射，通过平均稀疏事先的上下文中的重加权分析方法（SARA）。由此产生的方法被称为极化SARA。我们用事件视界望远镜对M87进行模拟观测，证明了施加偏振约束可以获得更好的图像质量。结果还证实，平均稀疏先验的性能优于极化成像的替代国家的最先进的先验。
2018-01-08 astro-ph.IM
A D-term Modeling Code (DMC) for simultaneous calibration and full-Stokes imaging of very long baseline interferometric data
在本文中，我们提出了DMC，一个模型和相关的工具，极化成像的很长的基线干涉数据集，同时重建全斯托克斯发射结构以及基于站的增益和泄漏校准条款。DMC制定的成像问题的后验探索，这是实现使用哈密顿蒙特卡罗采样。由此产生的后验分布提供了在图像结构和数据校准中的不确定性的自然量化。我们在合成和真实数据集上运行DMC，结果表明它能够准确恢复图像结构和校准量，并评估其相应的不确定性。作为灾害管理基础的框架是灵活的，其具体执行工作正在继续制定之中。
2021-02-05 astro-ph.IM
Radio interferometric imaging of spatial structure that varies with time and frequency
无线电干涉仪的空间频率覆盖范围通过合并在不同时间和观测频率获得的样本而增加。然而，天体物理源通常包含复杂的空间结构，其在观测的时间范围内变化，或所使用的接收器的带宽，或两者。除了平均强度分布之外，图像重建算法还可以被设计为对时间和频率可变性进行建模，并且提供对忽略所有可变性的传统方法的改进。本文介绍了一种算法，设计用于这样的结构，并评估它的背景下重建三维时变结构的日冕从无线电干涉测量5 GHz和15 GHz之间使用现有的望远镜，如EVLA和角分辨率比传统的多频分析算法所允许的。
2012-08-20 astro-ph.IM
The FHD Polarized Imaging Pipeline: A New Approach to Widefield Interferometric Polarimetry
我们描述了一个新的偏振成像流水线实现的FHD软件包。该流水线是基于最佳映射成像方法，并执行水平到水平的图像重建在所有偏振模式。我们讨论背后的管道的偏振分析，描述等效表示的偏振光束响应，或琼斯矩阵的形式主义。我们表明，对于天线具有均匀极化对准的阵列，定义一个非正交的仪器极化基础，可以准确和有效地重建图像。最后，我们提出了一种新的校准方法，利用宽场效应进行全极化校准。该分析管道是Byrne等人（2022，MNRAS，510，2011）中Murchison宽场阵列（MWA）数据分析的基础。
2022-05-18 astro-ph.IM
Bayesian Imaging of Interferometric Data from Polarized Electromagnetic Signals
本文提出一种基于贝叶斯统计的射电望远镜极化干涉数据成像算法，通过融入先验约束和统一处理测量不确定性，显著提升了图像质量，并能有效区分真实去极化与不确定性。
2025-03-31 astro-ph.IM
A randomised primal-dual algorithm for distributed radio-interferometric imaging
下一代射电望远镜，如平方公里阵列，将获得射电天文学前所未有的数据量。开发快速、可并行或分布式的算法来处理这样大规模的数据集是至关重要的。出于这一动机，我们在这里调查凸优化算法结构，基于原始对偶向前向后迭代，用于解决无线电干涉成像问题。它可以包含任何感兴趣的凸先验。它允许测量数据的分布式处理，并通过采用概率方法来选择在给定迭代中使用的数据块来引入进一步的灵活性。我们研究了重建性能的数据分布，我们建议使用非均匀概率的随机更新。我们的模拟显示了有限的计算基础设施，以及重要的计算优势相比，国家的最先进的算法结构的随机化的可行性。
2016-10-27 astro-ph.IM
Sparse Image Reconstruction for the SPIDER Optical Interferometric Telescope
最近提出的一种小尺度干涉光学成像装置的概念，即一种称为光电侦察分段平面成像探测器的仪器，因其在天文学和空间科学中的可能应用而引起极大兴趣。由于重量轻，功耗低，分辨率高，SPIDER望远镜可以取代现有的大型太空望远镜。与传统的光学干涉测量不同，SPIDER精确地检索相位和振幅信息，使测量过程类似于无线电干涉仪。最先进的稀疏射电干涉图像重建技术在射电天文学中获得了越来越多的关注，并重建了无线电天空的精确图像。在这项工作中，我们描述的算法，从无线电干涉成像和稀疏图像重建，并通过模拟观测和重建的光学天空演示其应用程序的SPIDER概念望远镜。这种算法对于提供天基信息平台观测的高保真图像十分重要，有助于为天基信息平台的科学和天文分析概念提供动力。
2021-03-22 astro-ph.IM
GRAVITY: the VLTI 4-beam combiner for narrow-angle astrometry and interferometric imaging
重力是第二代甚大望远镜干涉仪仪器，用于精密窄角天体测量和近红外（NIR）干涉成像。它将提供10微弧秒量级的精确天体测量，以及几毫弧秒分辨率的成像能力，因此将彻底改变天体的动态测量。重力目前正处于其集成和测试的最后阶段，并将于2015年交付给VLT干涉仪（VLTI）。我们在这里提出的仪器，特别关注的组件，利用光纤：集成光学光束组合器，偏振旋转器，光纤差分延迟线，和计量。
2015-03-25 astro-ph.IM
Revisiting the theory of interferometric wide-field synthesis
在射电天文学的几代干涉仪之后，高角分辨率的宽视场成像是今天试图匹配光学宽视场性能的主要目标。目前，所有的无线电干涉，宽场成像方法属于镶嵌家庭。基于30年前Ekers & Rots的一个原创想法，我们的目标是提出一种替代形式主义。从他们的理想情况下，我们相继评估的影响的标准成分的干涉成像。与标准的非线性拼接的比较表明，这两种处理方案在数学上是不等价的，但他们都恢复天空亮度。特别是，两种方法中的加权方案非常不同。此外，所提出的方案自然地处理来自单碟天线和异构阵列的短间距。最后，所提出的方案所需的天空网格的测量violet，可能会节省大量的硬盘空间和CPU处理能力的镶嵌处理时，获得的数据集与飞行观测模式。我们建议称之为这个有前途的家庭的成像方法宽场合成，因为它明确地合成vibrium在一个更精细的空间频率分辨率比一个设置的干涉仪天线的直径。
2010-04-26 astro-ph.IM
PURIFY: a new approach to radio-interferometric imaging
在最近的一系列文章中，作者在压缩感知的框架内推广了用于无线电干涉成像的凸优化算法，该算法利用稀疏正则化先验来解决相关的逆问题，并定义了图像重建的最小化问题。这种方法在理论上和通过模拟在一个简单的离散能见度设置，有可能大大优于清洁及其演变。在这项工作中，我们利用凸优化在解决最小化问题中的多功能性来处理现实的连续vibration，并提供一个高度并行化的结构，为显着加速重建和高维数据的可扩展性铺平了道路。新的算法结构，促进依赖于乘法器（SDMM）的错误方向的方法，并与当前的主要-次要循环结构的CLEAN及其演变，特别是不能处理国家的最先进的最小化问题的审议中，既不是正则项，也不是数据项是可微函数。我们发布了一个用C编写的基于SDMM的成像软件的测试版，名为PURIFY（http：//basp-group.github.io/purify/），它可以处理各种稀疏先验，包括我们最近的平均稀疏方法SARA。我们通过在连续可见性设置中的模拟来评估不同先验的性能，证实了SARA的优越性。
2014-02-02 astro-ph.IM
Interferometric imaging using shared quantum entanglement
本文提出一种桌面级量子纠缠干涉成像技术，利用两个纠缠场模式作为孔径间相位参考，通过联合测量恢复模拟热光源的空间分布，验证了纠缠在干涉成像中的可行性。
2023-09-21 astro-ph.IM physics.optics quant-ph
Wide-field wide-band interferometric imaging:The WB A-Projection and hybrid algorithms
作为时间、频率和极化的函数的天线主波束（PB）图案的变化在大多数射频频带处形成主要方向相关效应之一。这些增益也可以因天线而异。较早发表的A投影算法考虑了窄带天线PB在全极化中的影响。在本文中，我们提出了宽带A-投影算法（WB A-投影），包括在A-项本身的宽带宽的影响，并表明，由此产生的算法同时纠正PB的时间，频率和偏振依赖性。我们讨论的WB A-投影和多项多频合成（MT-MFS）算法的组合，同时映射的天空亮度分布和光谱指数分布在一个广泛的视野。我们还讨论了窄带A-投影算法在混合成像方案中的使用，该方案考虑了PB在图像域中的频率依赖性。
2013-04-17 astro-ph.IM
Stellar Intensity Interferometric Capabilities of IACT Arrays
对附近主序星和双星系统的亚毫弧秒成像可以提供恒星现象的关键信息，如旋转变形，吸积效应和星点（太阳黑子）周期的普遍性。在光波段（U/V）实现这种分辨率水平需要使用具有千米级基线间隔的稀疏干涉望远镜阵列。目前的地面VHE伽马射线观测站，如VERITAS、HESS和MAGIC，采用直径> 10 m的光学成像大气切伦科夫望远镜（IACT）阵列，望远镜间距>80 m，因此非常适合使用Hanbury Brown和Twiss（HBT）干涉测量法在U/V波段进行亚毫角秒天文成像[1，2]。我们描述了仪器的发展，用于增强IACT阵列进行恒星强度干涉（SII）成像。使用伪随机和热（黑体）光进行实验室测试，以证明高速（250 MHz）数字化电子设备在长时间（数分钟至数小时）内连续记录光子强度的能力，并验证使用离线软件相关性来计算相干度的平方。然后，我们使用作为干涉观测填充傅立叶倒易图像平面，并应用标准的反演技术，以恢复原始的2-D源图像。廉价的基于光纤的亚纳秒多箱（白兔[3]）同步定时的商业可用性使得SII能够扩展到大于10 km的基线，理论上允许分辨率<100 $μ$弧秒的U/V波段成像。本文介绍了VERITAS IACT天文台阵列（亚利桑那州阿马多）和未来CTA IACT天文台（西班牙加那利群岛和智利帕拉纳尔）的实用SII仪器的典型设计。
2017-09-12 astro-ph.IM
Interferometric Imaging Directly with Closure Phases and Closure Amplitudes
干涉成像现在可以达到10微弧秒的角分辨率，探测单台望远镜无法达到的尺度。传统的合成成像方法需要校准的干涉仪，然而，干涉校准是具有挑战性的，特别是在高频率。然而，大多数研究在“自校准”过程之后仅呈现其数据的单个图像，这是一个迭代过程，其中初始图像和校准假设可以显著影响最终图像。我们提出了一种有效的干涉成像直接使用封闭振幅和封闭相位，这是免疫站为基础的校准误差的方法。仅闭合成像提供尽可能不明确的结果，并允许独立于单独的幅度和相位自校准重建图像。虽然仅闭合成像消除了一些图像信息（例如，总图像通量密度和图像质心），可以通过少量的附加约束来恢复该信息。我们证明，关闭只有成像可以产生高保真度的结果，即使是稀疏的阵列，如事件视界望远镜，所得到的图像是独立的系统振幅误差的水平。我们将闭合成像应用于VLBA和ALMA数据，并表明它能够匹配或超过这些数据集的传统自校准和CLEAN性能。
2018-03-19 astro-ph.HE astro-ph.IM
A regularized tri-linear approach for optical interferometric imaging
在光学干涉测量的背景下，只有欠采样的功率谱和双谱数据是可访问的。这对图像恢复提出了一个不适定的逆问题。最近，一个三线性模型提出了单色成像，导致交替的最小化问题。在这项工作中，只考虑了一个积极的约束，并解决了问题的近似高斯-赛德尔方法。在本文中，我们提出了改进的方法在三个基本方面。首先，我们将估计图像定义为正则化最小化问题的解决方案，使用$\ell_1$或加权$\ell_1$正则化项在固定字典中促进稀疏性。其次，我们使用块坐标向前向后算法解决由此产生的非凸最小化问题。该算法能够处理光滑和非光滑函数，并且即使在非凸的情况下也能保证收敛。最后，我们将我们的模型和算法推广到高光谱的情况下，通过$\ell_{2,1}$正则化项促进联合稀疏先验。我们目前的模拟结果，无论是单色和高光谱的情况下，验证所提出的方法。
2017-07-10 astro-ph.IM
That pesky A-term: Efficiently correcting for direction-, time-, and baseline-dependent effects in radio interferometric imaging
本文介绍Pigi，一种基于图像域网格化的高效射电干涉成像算法，能准确校正方向、时间和基线依赖的A项效应，在普通硬件上实现近每秒五亿可见度的成像速率，并验证了其对极端电离层效应的校正能力。
2025-02-25 astro-ph.IM
A multilevel framework for accelerating uSARA in radio-interferometric imaging
本文提出一种在观测空间构建近似层级的多层算法，用于加速求解射电干涉成像中的uSARA问题，并与重加权前向-后向方法进行了比较。
2024-03-20 astro-ph.IM math.OC
A fast and exact $w$-stacking and $w$-projection hybrid algorithm for wide-field interferometric imaging
标准的宽视场成像技术，$w$投影，允许校正宽视场的非共面无线电干涉阵列。然而，由于高分辨率所需的计算量以及来自当前干涉仪的大量的vibrations，计算每个测量的精确校正是不可能的。这些校正所需的精度和计算成本是下一代无线电干涉仪（如平方公里阵列）面临的最大未解决的挑战之一。我们表明，可以执行相同的计算与径向对称的$w$投影内核，其中我们使用一维自适应正交计算所得的汉克尔变换，减少了几个数量级的内核生成所需的计算，同时保持精度。我们确认，径向$w$投影内核是准确的，约1%，通过成像的零间距与添加$w$ -长期。我们证明了我们的径向对称$w$投影内核通过稀疏图像重建的潜力，使用软件包PURIFY。提出了一种分布式的$w$ -叠加和$w$ -投影混合算法。我们应用该算法单独校正非共面效应在1750万个视场超过$25$的$25$度的视野MWA观察图像重建。这种级别的准确性和可伸缩性对于标准的$w$投影核生成方法是不可能的。这表明我们可以扩展到具有大图像尺寸的大量测量，同时仍然保持速度和精度。
2019-02-14 astro-ph.IM
WAsp: The Wideband (W) Adaptive-Scale Pixel (Asp) Deconvolution Algorithm for Interferometric Imaging
National Radio Astronomy Observatory（美国国家射电天文台）
本文提出WAsp算法，一种适用于宽带成像的自适应尺度图像重建方法，解决了宽频带成像中的残差对齐问题，提高了计算效率和成像性能。
2026-04-24 astro-ph.IM
Cygnus A super-resolved via convex optimisation from VLA data
我们利用稀疏平均加权分析（SARA）的干涉成像方法，这是基于凸优化，从8.422GHz和6.678GHz的频率与卡尔G。Jansky甚大阵列（VLA）相关的平均稀疏性和阳性先验使图像重建超过仪器分辨率。提出了一种自适应的预处理原始-对偶算法结构，用于在存在未知噪声水平和校准误差的情况下进行成像。我们证明了优越的性能的算法相对于传统的CLEAN为基础的方法，反映在超分辨图像高保真度。恢复图像的高分辨率特征通过参考Cyg A在更高频率（更精确地说是17.324GHz和14.252GHz）的地图进行验证。我们还确认了最近发现的天鹅座A的无线电瞬变，在调查数据集的恢复图像中显示。我们的matlab代码可以在GitHub上在线获得。
2018-05-14 astro-ph.IM
Fast algorithms to approximate the position-dependent point spread function responses in radio interferometric wide-field imaging
对宽视场、大分数带宽、高灵敏度、高光谱和时间分辨率的需求已经将无线电干涉测量驱动到大数据革命的程度，其中数据以至少三个维度表示，其中轴用于光谱窗口、基线、源等;其中每个轴具有其自己的子维度集合。与存储和处理这些数据相关联的成本非常大，因此已经研究了压缩干涉测量数据和/或加速处理的若干技术。不幸的是，用于可见度数据压缩的基于平均的方法对数据保真度是有害的，因为点扩散函数（PSF）是位置相关的，即，作为距相位中心的距离的函数而失真和衰减。PSF的位置依赖性变得更加严重，需要更多的PSF计算用于宽场成像。反卷积算法必须在主周期和次周期中考虑失真，以适当地减去PSF并恢复图像的保真度。这种方法在计算上是昂贵的，因为在每次去卷积迭代时，必须计算失真的PSF。我们提出了两种算法，近似这些位置相关的PSF与更少的计算。第一种算法近似$uv$平面中的位置相关PSF，第二种算法近似图像平面中的位置相关PSF。所提出的算法进行了验证，使用模拟数据从MeerKAT望远镜。
2020-09-15 astro-ph.IM
Intrinsic advantages of the w component and spherical imaging for wide-field radio interferometry
在干涉成像中考虑宽视场对下一代射电望远镜越来越重要。用于干涉成像的压缩感知技术最近已经扩展到广泛的领域，在它们自然存在的球坐标空间中恢复图像。我们回顾这些技术，突出：（一）如何有效的扩频现象，由于w分量引起的测量不相干性的增加，增强时去宽场;和（ii）稀疏性如何减少直接恢复图像的领域。这两个属性都用于提高重建图像的质量。
2011-08-26 astro-ph.IM
Robust dimensionality reduction for interferometric imaging of Cygnus A
下一代无线电干涉仪的极高数据速率要求在大数据环境中采用快速、稳健的方法来处理测量结果。在计算速度和内存使用方面，简化可以减轻处理这些数据所需的计算负载。在这篇文章中，我们提出的图像重建结果高度减少无线电干涉数据，我们以前提出的数据降维方法，$\mathrm{R}_{\mathrm{sing}}$，基于研究的测量算子的奇异值的分布。该方法包括脏图像的简单加权、子采样离散傅立叶变换。此外，我们表明，另一种基于网格的减少方法的效果很好的目标数据大小的图像大小相同的顺序。我们从校准良好的VLA数据重建图像，以展示我们所提出的方法在“真实数据”设置中的非常低的数据大小的鲁棒性。我们通过与传统的时间和频率平均的减少方法的比较表明，我们提出的方法产生更准确的重建，同时进一步减少数据大小，并且当数据大小被积极地减少到图像大小的低分数时特别鲁棒。$\mathrm{R}_{\mathrm{sing}}$可以以逐块方式工作，并且可以在将来用于实时逐块处理传入数据，从而打开了在数据被采集时执行“在线”成像的可能性。所提出的降维方法的MATLAB代码可在GitHub上获得。
2017-09-12 astro-ph.IM
Revisiting the spread spectrum effect in radio interferometric imaging: a sparse variant of the w-projection algorithm
下一代射电干涉望远镜将呈现出非共面基线配置和宽视场，引起天空图像的w调制，这反过来又引起扩频效应。我们重新审视了这种影响对成像质量的影响，并研究了一种新的算法策略来处理图像重建过程中的相关算子。在以前的研究中，已经表明，由于扩频效应，在压缩感知的框架中的图像恢复得到了改善，其中w调制可以起到增加测量和稀疏化信号表示之间的不相干性的作用。为了计算效率的目的，进行理想化的实验，其中只考虑望远镜指向方向上的恒定基线分量w。我们将这种分析扩展到更现实的设置，其中w分量对于每个可见性测量都不同。首先，将不同的w-分量纳入成像算法是一项计算要求很高的任务。为此，我们提出了一个变体的W-投影算法，这是基于自适应稀疏化过程，并将其纳入压缩感知成像方法。这种稀疏矩阵的w-投影算法的变体是通用的，并适应每个内核的支持。因此，它适用于所有类型的方向依赖效应。其次，我们表明，对于具有不同w分量的w调制，与没有w调制（即w=0）的设置相比，重建质量得到了显着改善，达到了与恒定的最大w分量的质量相当的水平。这一发现证实，人们可能会寻求优化未来的望远镜配置，以促进大w-组件，从而提高扩频效果，从而提高图像重建的保真度。
2013-11-26 astro-ph.IM
Flux density measurements of GPS candidate pulsars at 610 MHz using interferometric imaging technique
我们使用巨型米波射电望远镜（GMRT）在610 MHz对六颗双星进行了射电干涉观测。所有这些物体都被声称或怀疑是千兆赫兹峰值光谱（GPS）天体。对于我们样本中的一半源，由于强脉冲散射加宽，干涉成像提供了估计其在610 MHz处的通量的唯一手段。在我们的例子中，这些脉冲星具有非常高的色散测量值，我们首次展示了包含低频测量的光谱。其余三个脉冲星是用常规脉冲星通量测量方法在低频观测的。干涉成像技术使我们能够在610 MHz下重新检查它们的通量。我们能够确认PSR B 1823 $-$ 13光谱中的GPS特征，并选择GPS候选脉冲星。这些结果清楚地表明，即使在存在强散射的情况下，干涉成像技术也可以成功地应用于估计散射星的通量密度。
2015-02-24 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.IM
Million Points of Light (MPoL): a PyTorch library for radio interferometric imaging and inference
本文介绍基于PyTorch的MPoL库，通过神经网络组件与自动微分支持射电干涉可见度数据的前馈建模，实现合成成像、参数化贝叶斯推断及参数联合优化。
2025-01-31 astro-ph.EP astro-ph.IM
4D Data Cubes from Radio-Interferometric Spectroscopic Snapshot Imaging
新一代的低射频干涉仪阵列使得能够以高光谱时间分辨率和灵敏度对日冕成像。在这篇文章中，我们介绍并实现了一种形式主义，以产生通量密度和亮度温度（$T_{\mathrm B}$）从这些图像的地图，使用独立获得的光盘集成太阳通量密度动态光谱。这些图像共同生成4D数据立方体，其中轴跨越角坐标（$θ,ϕ$）、频率（$ν$）和时间（$t$）。该4D数据立方体是可以从干涉无线电数据生成的信息量最大的数据产品。它将允许我们在这四个维度上同时跟踪太阳辐射。我们还介绍了空间解析动力学谱（SPREDS），在类比通常的动力学谱命名。对于图中的任意区域（$θ_i,ϕ_j$），4D数据立方体的这些2D投影对应于从那里产生的发射的动态光谱。我们展示了这些数据产品的例子，从默奇森宽场阵列（MWA）的观察。这也是MWA的第一个校准太阳地图。
2017-10-28 astro-ph.IM astro-ph.SR
Silicon Photonics-based Heterodyne Interferometric Imager for free-space imaging
University of California Davis（加州大学戴维斯分校）；Lockheed Martin Advanced Technology Center, Lockheed Martin（洛克希德·马丁先进技术中心，洛克希德·马丁公司）
本文提出了一种基于硅光子学的异步干涉成像系统，利用单基线实现一维光谱分析，并通过多基线对实现二维图像重建，展示了其在光谱和成像应用中的潜力。
2026-04-03 astro-ph.IM physics.optics
The w-effect in interferometric imaging: from a fast sparse measurement operator to super-resolution
现代射电望远镜，如平方公里阵列（SKA），将在大视场范围内探测射电天空，这导致天空图像的大w调制。这种效应使测量的活力与仔细观察的图像之间的关系复杂化。在算法方面，它会产生大量的内存和计算时间需求。然而，就天空图像的重建质量而言，它可以是一种祝福。近年来，一些工作表明，大的w调制促进扩频效果。在压缩感知框架内，这种效应增加了要恢复的信号的感知基础和稀疏基础之间的不相干性，从而导致对天空图像的更好估计。在这篇文章中，我们重新审视了在现实环境中使用凸优化的w-投影方法，其中测量算子将傅立叶中的w-项与去网格化内核耦合在一起。我们通过自适应稀疏化程序提供测量算子傅里叶部分的稀疏且快速的模型。因此，存储器需求和计算成本被显著减轻，代价是在无线电干涉测量数据模型上引入误差。我们提出了第一次调查的稀疏变量的测量算子对图像重建质量的影响。最后，我们分析了与w调制的扩频效应相关的有趣的超分辨率潜力，并通过仿真展示了它。我们的C++代码可以在GitHub上在线获得。
2017-07-13 astro-ph.IM
Selective Dynamical Imaging of Interferometric Data
本研究针对EHT稀疏(u,v)覆盖难以分辨时变源的问题，提出基于基线各向同性与密度的覆盖质量度量，经合成数据验证后为2017年Sgr A*数据集成像提供建议。
2024-09-12 astro-ph.IM
Uncertainty quantification for radio interferometric imaging: I. proximal MCMC methods
不确定性量化是无线电干涉成像中一个关键的缺失部分，随着无线电干涉测量的大数据时代的到来，它只会变得越来越重要。由于无线电干涉成像需要解决一个高维的，不适定的逆问题，不确定性量化是困难的，但也是至关重要的无线电观测的准确的科学解释。执行贝叶斯推断的统计采样方法，如马尔可夫链蒙特卡罗（MCMC）采样，原则上可以恢复图像的完整后验分布，然后可以量化不确定性。然而，传统的高维采样方法通常限于平滑（例如高斯）先验，不能与稀疏促进先验一起使用。稀疏先验，压缩感知理论的动机，已被证明是非常有效的无线电干涉成像。在这篇文章中，近端MCMC方法开发的无线电干涉成像，利用近端演算支持非差分先验，如稀疏先验，在贝叶斯框架。此外，三种策略，以量化的不确定性，使用恢复后的分布开发：（i）本地（像素）可信区间，为每个单独的像素提供误差条;（ii）最高后验密度可信区域;和（iii）假设检验的图像结构。这些形式的不确定性量化提供了丰富的信息，用于以统计稳健的方式分析无线电干涉观测。
2018-09-11 astro-ph.IM cs.IT math.IT
Learned Interferometric Imaging for the SPIDER Instrument
Mullard Space Science Laboratory (MSSL) University College London (UCL)（伦敦大学学院穆拉德空间科学实验室）；Department of Computer Science University College London (UCL)（伦敦大学学院计算机科学系）；Alan Turing Institute（艾伦·图灵研究所）
本文提出两种基于深度学习的数据驱动方法，用于SPIDER干涉成像重建，显著提升重建质量并将时间降至约10毫秒，首次实现实时成像，并可通过迁移学习扩展至天文等训练数据稀缺领域。
2024-01-15 astro-ph.IM cs.LG eess.IV
A Fourier dimensionality reduction model for big data interferometric imaging
无线电干涉测量中的数据降维可以通过减少存储器占用和每次迭代更轻的计算来节省用于图像重建的计算资源，这对于成像方法的可扩展性到下一代望远镜的大数据设置是重要的。本文从压缩感知理论的角度对降维进行了新的阐述，并研究了其与凸优化背景下设计的成像算法的相互作用。我们提出了一个后网格的线性数据嵌入到测量算子的左奇异向量所跨越的空间，提供了一个低于图像大小的降维。这种嵌入保留了测量算子的零空间，因此也保留了其根据压缩感测理论的采样特性。我们表明，这可以近似通过首先计算脏图像，然后应用加权子采样离散傅立叶变换，以获得最终减少的数据向量。该傅立叶降维模型确保了完整测量算子的快速实现，这对于任何迭代图像重建方法都是必不可少的。建议的减少也保留了i.i.d.原始测量噪声的高斯特性。对于基于凸优化的成像算法，这是证明使用标准L2范数作为数据保真度项的关键。我们的模拟证实，这种降维方法可以利用凸优化算法，相对于从完整的可见性数据集重建图像，成像质量没有损失。在模拟环境中的重建结果没有方向相关的影响或校准误差显示出有前途的性能所提出的降维。GitHub上提供了实现所提出的缩减方法的MATLAB代码。
2017-02-28 astro-ph.IM
Bayesian radio interferometric imaging with direction-dependent calibration
本文提出了一种基于resolve框架的贝叶斯基线干涉成像与校准算法，利用图像域网格化处理方向相关天线增益，并通过变分推断提供误差图，显著提升了重建图像的分辨率与动态范围。
2023-05-09 astro-ph.IM
Sparsity averaging for radio-interferometric imaging
Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）；University College London（伦敦大学学院）；University of Geneva (UniGE)（日内瓦大学）；Lausanne University Hospital (CHUV)（洛桑大学医院）
我们提出了一种新的正则化方法压缩成像的背景下，压缩感知（CS）理论与相干和冗余字典。自然图像通常是复杂的，并且可以同时呈现几种类型的结构。众所周知，分段光滑图像具有梯度稀疏性，并且具有扩展结构的图像更好地封装在小波框架中。因此，我们在这里推测，在多帧而不是单帧上提高平均稀疏性或可压缩性是一个非常强大的正则化先验。
2014-02-11 astro-ph.IM cs.CV
New-generation Maximum Entropy Method (ngMEM): a Lagrangian-based algorithm for dynamic reconstruction of interferometric data
本文提出ngMEM，通过非凸优化与原始-对偶Newton策略实现VLBI干涉数据的观测内动态成像，并以新指标验证其相较成熟方法的显著重建提升。
2024-01-18 astro-ph.IM
Interferometric radio transient reconstruction in compressed sensing framework
由干涉数据合成孔径成像是一个众所周知的，但却是一个强不适定的逆问题。强和弱的射电源可以明确地成像使用时间和频率积分，以收集更多的天空傅立叶样本。然而，这些成像器假设一个稳定的天空和问题的复杂性增加时，瞬态无线电源也存在于数据中。希望在瞬态成像的背景下，空间和时间信息是可分离的，这使得能够扩展适合稳定天空的成像器。我们引入独立的空间和时间小波字典稀疏表示在空间域和时间域的瞬态。这些字典介入一个新的重建方法开发的压缩感知（CS）的框架，并使用原始-对偶分裂算法。在不同噪声条件下的初步试验表明，这种新的“时间捷变”（或2D-1D）方法在检测和重建瞬态时间依赖性方面是有效的。
2015-12-21 astro-ph.IM
MORESANE: MOdel REconstruction by Synthesis-ANalysis Estimators. A sparse deconvolution algorithm for radio interferometric imaging
（arXiv摘要）近年来，射电望远镜得到了巨大的发展，其能力也有了巨大的提高。这些系统要求设计更先进的技术，不仅用于运输、储存和处理新一代无线电干涉测量数据，而且用于恢复这些数据中所含的天体物理信息。在本文中，我们提出了一种新的无线电反卷积算法命名为MORESANE和它的应用程序完全真实的模拟数据的MeerKAT，SKA的前兆之一。该方法是针对野外观测中观测到的亮度微弱、形态复杂、可能隐藏在亮射电源的脏束旁瓣中的漫射天文源恢复的困难情况而设计的。MORESANE是一个贪婪算法，它结合了互补类型的稀疏恢复方法，以重建最合适的天空模型从观测到的无线电活动。一个合成的方法是用于重建的图像，其中的合成原子表示未知的来源是学习使用分析先验。我们将这种新的去卷积方法应用于对星系团和M31中HII区域的射电观测的完全真实的模拟。我们表明，MORESANE是能够有效地重建图像组成的各种来源的无线电干涉数据。与其他可用算法（包括多尺度CLEAN和Li等人（2011）和Carrillo等人（2012）最近提出的方法）的比较表明，MORESANE在总通量/表面亮度守恒和重建模型的保真度方面都提供了有竞争力的结果。MORESANE似乎特别适合于恢复扩散和扩展源，以及已知存在于星系团中的明亮和紧凑的射电源。
2014-12-17 astro-ph.IM
