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使用非等间距频率的非均匀快速傅里叶变换,在带有径向核的(mathbb{R}^2)中进行快速离散卷积。 (英语) Zbl 1431.65252号

设{mathbb R}^2中的(z_k\)是单位圆盘和(f_k\ in mathbb C\)的给定点,(k=1,\ldots,N\)。此外,\(x\)是\(x\in{mathbbR}^2)的欧几里德范数。设\(g:(0,\infty)\ to \mathbb R\)。后面的\(g(t)\)被选为\(\ log t \)、\(t^2\log t)和\(tqu{-2}\),\(t>0 \)。在本文中,作者提出了一种新的算法,即所谓的有效贝塞尔分解(EBD),用于快速计算形式的径向核(g(x))离散卷积\[q_k=\sum_{ell=1}^N g(\|z_k-z_{ell}\|)\,f_{ell{\,,\quad k=1,\ldots,N\,。\]使用三角近似(g(x)),离散卷积可以通过非均匀快速傅里叶变换,请参见[D.波茨等,数字。数学。98,第2期,329–351(2004年;Zbl 1056.65146号)]. 新的EBD方法通过原点外的贝塞尔级数通过少量(P)项近似(g(x)\[g(\|x\|)\近似g(1)+\sum_{n=1}^P\alpha_n\,J_0(\rho_n\|x\ |)\,,\quad\delta\le\|x\\le1\,,\]其中,\(J_0)是第一类贝塞尔函数,\(rho_n)是\(J_0)的第(n)个正零点,\(delta>0)是截止参数。梯形法则在积分中的应用\[J_0(\rho_n\|x\|)=\frac{1}{2\pi}\int_{y\|=1}{\mathrme}^{\mathr i}\rho_n\,x\cdot y}\,{\matHRmd}y\,,\]作者得到了g(x)的三角逼近。EBD的一个重要结果是,对于给定的精度,术语的持续时间要少得多。这允许以更长的预计算时间为代价更快地评估离散卷积。该方法的Matlab代码可在线获取。估计了EBD方法的计算成本和误差。给出了数值结果。

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65T50型 离散和快速傅里叶变换的数值方法
33立方厘米 贝塞尔函数和艾里函数,圆柱函数,\({}_0F_1\)
41A55型 近似正交
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全文: 内政部

参考文献:

[1] NFFT项目。请参阅https://www-user.tu-chemnitz.de/potts/nfft/download.php
[2] NUFFT软件包。请参阅https://cims.nyu.edu/cmcl/nufft/nufft.html
[3] Abramowitz,M.,Stegun,I.A.:《数学函数手册:公式、图形和数学表》,第55卷,Courier Corporation(1964)·Zbl 0171.38503号
[4] Alouges,F。;Aussal,M.,稀疏基数正弦分解及其在快速数值卷积中的应用,Numer。算法,70,2427-448(2015)·Zbl 1326.65183号 ·doi:10.1007/s11075-014-9953-6
[5] Averseng,M.:EBD工具箱。请参阅https://github.com/MartinAverseng/EBD
[6] Bentley,Jl,用于关联搜索的多维二进制搜索树,Commun。ACM,18,9,509-517(1975)·兹比尔0306.68061 ·数字对象标识代码:10.1145/361002.361007
[7] Bentley,Jl;Stanat,Df;Williams,Eh,《在邻居附近找到固定半径的复杂性》,Inf.Process。莱特。,6, 6, 209-212 (1977) ·Zbl 0373.68041号 ·doi:10.1016/0020-0190(77)90070-9
[8] Cheng,H。;Greengard,L。;Rokhlin,V.,三维快速自适应多极算法,J.Compute。物理。,155, 2, 468-498 (1999) ·Zbl 0937.65126号 ·doi:10.1006/jcph.1999.6355
[9] 科伊夫曼,R。;Rokhlin,V。;Wandzura,S.,波动方程的快速多极方法:行人处方,IEEE天线传播。Mag.,35,3,7-12(1993)·数字对象标识代码:10.1109/74.250128
[10] 库利,Jw;Tukey,Jw,《复数傅里叶级数的机器计算算法》,数学。计算。,19, 90, 297-301 (1965) ·Zbl 0127.09002号 ·doi:10.1090/S0025-5718-1965-0178586-1
[11] 迪克森,Mt;Drysdale,Rs,点和线段的固定半径近邻搜索算法,Inf.Process。莱特。,35269-273(1990年)·兹比尔0703.68096 ·doi:10.1016/0020-0190(90)90056-4
[12] Dutt,A。;Rokhlin,V.,非等间距数据的快速傅里叶变换,SIAM J.科学计算。,14, 6, 1368-1393 (1993) ·Zbl 0791.65108号 ·doi:10.1137/0914081
[13] 格雷本科夫,D。;Nguyen,B-T,拉普拉斯本征函数的几何结构,SIAM Rev.,55,4,601-667(2013)·Zbl 1290.35157号 ·doi:10.1137/120880173
[14] Greengard,L.,《粒子系统势场的快速评估》(1988),剑桥:麻省理工学院出版社,剑桥·Zbl 1001.31500号
[15] Greengard,L。;Lee,Jy,加速非均匀快速傅里叶变换,SIAM Rev.,46,3,443-454(2004)·Zbl 1064.65156号 ·doi:10.1137/S003614450343200X
[16] Keiner,J。;Kunis,S。;Potts,D.,使用nfft 3-a软件库进行各种非等间距快速傅里叶变换,ACM Trans。数学。柔和。(TOMS),36,4,19(2009)·Zbl 1364.65303号 ·数字对象标识代码:10.1145/1555386.1555388
[17] Lee,June-Yub;Greengard,Leslie,《3型非均匀fft及其应用》,J.Compute。物理。,206, 1, 1-5 (2005) ·Zbl 1072.65170号 ·doi:10.1016/j.jp.2004.12.004
[18] Olver,F.W.J.,Olde Daalhuis,A.B.,Lozier,D.W.,Schneider,B.sI.,Boisvert,R.F.,Clark,C.W.,Miller,B.R.,Saunders,B.V.:NIST数学函数数字库。http://dlmf.nist.gov/,发布日期:2017-09-18年16月1日
[19] Potts,D.,Pöplau,G.,Van Rienen,U.:用快速求和法计算带电粒子束的三维空间电荷场。摘自:《电气工程中的科学计算》,第11卷,第241-246页。斯普林格(2006)·Zbl 1157.78314号
[20] 波茨,D。;斯泰德尔,G。;Nieslony,A.,非等间距节点处径向核的快速卷积,数值。数学。,98, 2, 329-351 (2004) ·Zbl 1056.65146号 ·doi:10.1007/s00211-004-0538-5
[21] Potts,D.、Steidl,G.、Tasche,M.:非等间距数据的快速傅里叶变换:教程。摘自:《现代抽样理论》,第247-270页。斯普林格(2001)
[22] Rokhlin,V.,《二维散射理论积分方程的快速求解》,J.Compute。物理。,86, 2, 414-439 (1990) ·Zbl 0686.65079号 ·doi:10.1016/0021-9991(90)90107-C
[23] Rokhlin,V.,三维亥姆霍兹方程平移算子的对角线形式,应用。计算。哈蒙。分析。,1, 1, 82-93 (1993) ·Zbl 0795.35021号 ·doi:10.1006/查.1993.1006
[24] 托尔斯托夫,G.P.:傅立叶级数。信使公司(2012)
[25] 图劳,V.,《固定半径近邻搜索》,《信息处理》。莱特。,39, 4, 201-203 (1991) ·Zbl 0735.68091号 ·doi:10.1016/0020-0190(91)90180-P
[26] Gn Watson,《贝塞尔函数理论论》(1995),剑桥:剑桥大学出版社,剑桥·Zbl 0849.33001号
[27] Wilcox,Ch,《外域中达朗贝尔方程的散射理论》,第4卷(1975),柏林:施普林格出版社,柏林·Zbl 0299.35002号
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