使用 Cupy 的 GPU FFT 卷积

Posted 2023-02-16

【中文标题】使用 Cupy 的 GPU FFT 卷积

【英文标题】：GPU FFT Convolution using Cupy

【发布时间】：2020-01-06 13:38:38

【问题描述】：

我正在尝试使用 Cupy 在 GPU 上执行 FFT 卷积操作。

使用 scipy.signal.fftconvolve 的源代码，我想出了以下基于 Numpy 的函数，效果很好：

import numpy as np

def FFTConvolve(in1, in2):

    if in1.ndim == in2.ndim == 0:  # scalar inputs
        return in1 * in2
    elif not in1.ndim == in2.ndim:
        raise ValueError("Dimensions do not match.")
    elif in1.size == 0 or in2.size == 0:  # empty arrays
        return array([])

    s1 = np.asarray(in1.shape)
    s2 = np.asarray(in2.shape)

    shape = s1 + s2 - 1

    fsize = 2 ** np.ceil(np.log2(shape)).astype(int) 
    fslice = tuple([slice(0, int(sz)) for sz in shape])

    ret = np.fft.ifft(np.fft.fft(in1, fsize) * np.fft.fft(in2, fsize))[fslice].copy()

    return ret

我很天真地为 Cupy 编写了如下程序：

import cupy as cp

def FFTConvolve(in1, in2):

     if in1.ndim == in2.ndim == 0:  # scalar inputs
          return in1 * in2
     elif not in1.ndim == in2.ndim:
          raise ValueError("Dimensions do not match.")
     elif in1.size == 0 or in2.size == 0:  # empty arrays
          return array([])

     in1 = cp.asarray(in1)
     in2 = cp.asarray(in2)

     s1 = cp.asarray(in1.shape)
     s2 = cp.asarray(in2.shape)

     shape = s1 + s2 - 1

     fsize = 2 ** cp.ceil(cp.log2(shape)).astype(int) 
     fslice = tuple([slice(0, int(sz)) for sz in shape])

     ret = cp.fft.ifftn(cp.fft.fftn(in1, fsize) * cp.fft.fftn(in2, fsize))[fslice].copy()

     return ret

后者在enter code here 行上给了我以下错误：

TypeError: 'cupy.core.core.ndarray' object cannot be interpreted as an integer

cupy.fft.ftt 的 documentation 声明它接受元组作为范围，但由于某种原因将其读取为 cupy.ndarray。

有人能指点我正确的方向吗？

【问题讨论】：

“范围”是什么意思？如果您的意思是s，那么您似乎将cupy.ndarray 传递为fsize。

我已按照您的建议进行了更正。

【参考方案1】：

解决方案是使用cp.asnumpy() 命令：

def FFTConvolve(in1, in2):

    if in1.ndim == in2.ndim == 0:  # scalar inputs
        return in1 * in2
    elif not in1.ndim == in2.ndim:
        raise ValueError("Dimensions do not match.")
    elif in1.size == 0 or in2.size == 0:  # empty arrays
        return array([])

    s1 = np.asarray(in1.shape)
    s2 = np.asarray(in2.shape)

    shape = s1 + s2 - 1

    fsize = 2 ** np.ceil(np.log2(shape)).astype(int) 
    fslice = tuple([slice(0, int(sz)) for sz in shape])

    ret = cp.fft.ifftn(cp.fft.fftn(in1, np.asarray(fsize)) * cp.fft.fftn(in2, np.asarray(fsize)))[fslice].copy()
    return ret

【讨论】：

您能否澄清cp.asnumpy() 与此代码一起使用的位置？我没有看到它在这里调用，并且按原样运行代码会产生以下错误：ValueError: non-scalar numpy.ndarray cannot be used for fill