使用 cuFFT 实现图像卷积的 GPU 库？

Question

我一直在使用Nvidia Performance Primitives (NPP) 的图像卷积函数。但是，相对于图像大小，我的内核相当大，而且我听说 NPP 的卷积是直接卷积而不是基于 FFT 的卷积。 （我不认为NPP源代码可用，所以我不确定它是如何实现的。）

我想看看基于cuFFT 的卷积函数在我正在开发的图像处理应用程序中运行的速度有多快。

您可能会说“嘿，只需将您的图像放入 cuFFT 中，看看它有多快！”如果我使用的是 Matlab，那你是对的——它是 Matlab 中的 one-line call：

%assuming the images are padded
convolved = ifft2(fft2(image).* fft2(filter));

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但是，要让 cuFFT 进行图像卷积，需要做很多样板文件。因此，我正在寻找执行基于 cuFFT 的卷积并抽象出实现的代码。而且，确实，我确实发现了一些东西：

• This github repo 有一个名为 cufft_sample.cu 的文件。我认为代码看起来很有希望，但我发现 an other file in the repo 包含 cmets 说卷积实现产生了不正确的结果：

    WARNING: GpuFFTConvOp currently don't return the good answer
    TODO: extend to cover more case, as in many case we will crash!

• 在我的脑海中，Kitware VTK/ITK 代码库提供了基于 cuFFT 的图像卷积。唉，事实证明（充其量）做基于 cuFFT 的例程是planned for future releases。

• 我发现 some code on the Matlab File Exchange 进行了 2D 卷积。重要部分在 C/CUDA 中实现，但有一个 Matlab 包装器。我正在努力剥离 Matlab 包装器以支持纯 C/C++/CUDA，但我仍然很好奇是否有任何更优雅和/或经过验证的解决方案。

这三个选项有什么建议吗？

在进行基于 cuFFT 的图像卷积的预构建代码方面还有什么其他内容？

Answer 1

你可以试试arrayfire。

在 ArrayFire 中，您可以执行以下操作。

array image(rows, columns, h_image);
array filter(frows, fcols, h_filter);
array res = convolve(image, filter); 

根据过滤器的大小，conolve 命令使用 cufft 或更快的手动调整内核。如果您更喜欢使用fft2，您可以执行以下操作

array res = ifft2(fft2(image) * fft2(filter));

但我强烈建议您改用 convolve，因为它已经过优化，可以立即获得最佳性能。

更多有用的链接：

1. Fourier Transforms
2. Convolution and filtering

免责声明：

• ArrayFire 不是开源的。但是它有一个免费使用的版本。
• 我在 AccelerEyes 工作并开发 arrayfire。我链接到我们的产品是因为 @solvingPuzzles 专门要求提供一个类似于 arrayfire 所做的库。