We present an algorithm for compressing the radiosity view factor model commonly used in radiation heat transfer and computer graphics. We use a format inspired by the hierarchical off-diagonal low rank format, where elements are recursively partitioned using a quadtree or octree and blocks are compressed using a sparse singular value decomposition -- the hierarchical matrix is assembled using dynamic programming. The motivating application is time-dependent thermal modeling on vast planetary surfaces, with a focus on permanently shadowed craters which receive energy through indirect irradiance. In this setting, shape models are comprised of a large number of triangular facets which conform to a rough surface. At each time step, a quadratic number of triangle-to-triangle scattered fluxes must be summed; that is, as the sun moves through the sky, we must solve the same view factor system of equations for a potentially unlimited number of time-varying righthand sides. We first conduct numerical experiments with a synthetic spherical cap-shaped crater, where the equilibrium temperature is analytically available. We also test our implementation with triangle meshes of planetary surfaces derived from digital elevation models recovered by orbiting spacecrafts. Our results indicate that the compressed view factor matrix can be assembled in quadratic time, which is comparable to the time it takes to assemble the full view matrix itself. Memory requirements during assembly are reduced by a large factor. Finally, for a range of compression tolerances, the size of the compressed view factor matrix and the speed of the resulting matrix vector product both scale linearly (as opposed to quadratically for the full matrix), resulting in orders of magnitude savings in processing time and memory space.


翻译:我们提出了一个压缩辐射热传输和计算机图形中常用的辐射感光系数模型的算法。我们使用一种由等级的离对角低级标准格式所启发的格式,即元素使用四叶或八叶或八叶循环分割,而区块则使用稀有的单值分解压缩 -- -- 等级矩阵是用动态程序组装的。激励应用是在广大行星表面进行基于时间的热建模,重点是通过间接辐照获得能量的永久阴影弹坑。在这个环境中,形状模型由大量符合粗浅表面的三角方块组成。在每一步中,必须用三角对三角对三角对三角对三角对角的分散的通量格式进行二次分割,而区块则用稀小的单位分隔法来压缩,也就是说,随着太阳在天空中移动,我们必须用相同的方程式系统来解决可能无限时间变化的右侧面。我们首先用一个合成球形的顶状弹夹来进行数字实验,然后通过分析温度来分析。我们还要用三角的三角的三角向三角的三边形的三角向方向的三角矢体显示,在空间表面的流流流流流流流流流流速度速度的量的量,在轨中,最终的模型中, 的内流流流的内,其结果的内流的内流流的内流的内流的内,其内流的内流的内流到最后的内流到磁体的内,其内,其内流到最后的内流的内基体的内流的内基体的内基体的内基体的内积的内,其内积的内,其内,其内,其内基体将取的内基体的内基体的内表的内基体的内,其间的内表的内表的内,其内,其内,其内,其内,其内,其内,其内,其内,其内,其内,其内,其内,其内,其内基体积的内表的内表的内表的内,其内,其内,其内,其内,其内,其内,其内,其内,其内,其内,其内,其内,其内的内,其内,其内,其内,其内,其内

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