Submit/07_nlm_denoise 2026InfiniTensor_CUDA/龚舟飞

07_nlm_denoise/blackbook537/.gitattributes

@@ -0,0 +1,14 @@
+* text=auto eol=lf
+*.sh text eol=lf
+*.py text eol=lf
+*.cpp text eol=lf
+*.h text eol=lf
+*.cu text eol=lf
+*.mu text eol=lf
+*.maca text eol=lf
+Makefile text eol=lf
+*.png binary
+*.pdf binary
+# Historical evidence hashes cover original line endings and tool-output spaces.
+# Do not normalize or whitespace-check these archived records as source code.
+assets/results/** -text -whitespace

07_nlm_denoise/blackbook537/.gitignore

@@ -0,0 +1,13 @@
+/build/
+/output/
+__pycache__/
+*.pyc
+*.o
+*.obj
+*.nsys-rep
+*.ncu-rep
+*.qdrep
+.vscode/
+.idea/
+*.swp
+.DS_Store

07_nlm_denoise/blackbook537/LICENSE

@@ -0,0 +1,21 @@
+MIT License
+
+Copyright (c) 2026 InfiniTensor
+
+Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy
+of this software and associated documentation files (the "Software"), to deal
+in the Software without restriction, including without limitation the rights
+to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or sell
+copies of the Software, and to permit persons to whom the Software is
+furnished to do so, subject to the following conditions:
+
+The above copyright notice and this permission notice shall be included in all
+copies or substantial portions of the Software.
+
+THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
+IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
+FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE
+AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
+LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM,
+OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE
+SOFTWARE.

07_nlm_denoise/blackbook537/Makefile

@@ -0,0 +1,150 @@
+# NLM denoise: make build / run / validate / test / bench / clean
+.DEFAULT_GOAL := build
+SHELL := /bin/bash
+.DELETE_ON_ERROR:
+
+PLATFORM    ?= nvidia
+WITH_OPENCV ?= 0
+FAST_EXP    ?= 0
+
+# 可选覆盖变量（默认即训练营服务器环境，无需设置）：
+#   NVCC     nvcc 路径（默认取 PATH 中的 nvcc）
+#   CXX_HOST nvcc 的主机编译器（本地 gcc 版本过新时指定，如 conda gcc13）
+#   CUDA_RT  非系统位置的 cudart 运行库目录（需含 include/ 与 lib/）
+#   ARCH     目标 GPU 架构（如 sm_80/sm_86/sm_90；留空用 nvcc 默认全架构，
+#            会产生 pre-sm_75 弃用警告并增加编译时间）
+NVCC        ?= nvcc
+CXX_HOST    ?=
+CUDA_RT     ?=
+ARCH        ?=
+COREX_HOME  ?= /usr/local/corex
+COREX_CXX   ?= $(COREX_HOME)/bin/clang++
+MUSA_HOME   ?= /usr/local/musa
+MCC         ?= $(MUSA_HOME)/bin/mcc
+MACA_HOME   ?= /opt/maca
+MACA_CUDA   ?= $(MACA_HOME)/tools/cu-bridge
+MXCC        ?= $(MACA_HOME)/mxgpu_llvm/bin/mxcc
+
+SUFFIX          := cu
+PLATFORM_DEFINE := -DPLATFORM_NVIDIA
+CFLAGS          := -std=c++17 -O3
+EXTRA_LIBS      :=
+COMP_ONLY_FLAGS :=
+
+ifeq ($(PLATFORM),nvidia)
+    CC              := $(NVCC)
+    PLATFORM_DEFINE := -DPLATFORM_NVIDIA
+    ifneq ($(CXX_HOST),)
+        CFLAGS += -ccbin $(CXX_HOST)
+    endif
+    ifneq ($(CUDA_RT),)
+        CFLAGS     += -I$(CUDA_RT)/include
+        EXTRA_LIBS += -L$(CUDA_RT)/lib -lcudart_static -lpthread -ldl -lrt
+    endif
+    ifneq ($(ARCH),)
+        CFLAGS += -arch=$(ARCH)
+    endif
+else ifeq ($(PLATFORM),iluvatar)
+    CC              := $(COREX_CXX)
+    CFLAGS          := -std=c++17 -O3 -I$(COREX_HOME)/include -fPIC
+    COMP_ONLY_FLAGS := -x ivcore --cuda-path=$(COREX_HOME)
+    PLATFORM_DEFINE := -DPLATFORM_ILUVATAR
+    EXTRA_LIBS      := -L$(COREX_HOME)/lib64 -Wl,-rpath,$(COREX_HOME)/lib64 -lcudart
+else ifeq ($(PLATFORM),metax)
+    CC              := $(MXCC)
+    CFLAGS          := -std=c++17 -O3 -I$(MACA_CUDA)/include
+    SUFFIX          := maca
+    PLATFORM_DEFINE := -DPLATFORM_METAX
+    # MACA 3.x 的 CUDA 兼容头位于 cu-bridge；将设备对象单独链接时还需
+    # 显式链接 wcuda 符号实现。rpath 使产物无需额外设置 LD_LIBRARY_PATH。
+    EXTRA_LIBS      := -L$(MACA_HOME)/lib -Wl,-rpath,$(MACA_HOME)/lib \
+                       -lruntime_cu -lsymbol_cu
+else ifeq ($(PLATFORM),moore)
+    CC              := $(MCC)
+    CFLAGS          := -std=c++11 -O3
+    SUFFIX          := mu
+    PLATFORM_DEFINE := -DPLATFORM_MOORE
+    # rpath 让构建产物在未手工设置 LD_LIBRARY_PATH 时也能找到 libmusart；
+    # 避免绑定发行版特定的 GCC 目录，mcc 会自行选择兼容的 Host 工具链。
+    EXTRA_LIBS      := -I$(MUSA_HOME)/include -L$(MUSA_HOME)/lib \
+                       -Wl,-rpath,$(MUSA_HOME)/lib -lmusart
+else
+    $(error Unsupported PLATFORM '$(PLATFORM)' (expected: nvidia, iluvatar, metax, moore))
+endif
+
+ifeq ($(FAST_EXP),1)
+    PLATFORM_DEFINE += -DNLM_FAST_EXP
+endif
+
+ifeq ($(WITH_OPENCV),1)
+    PLATFORM_DEFINE += -DWITH_OPENCV
+    CFLAGS    += $(shell pkg-config --cflags opencv4)
+    EXTRA_LIBS += $(shell pkg-config --libs opencv4)
+endif
+
+
+TARGET          := build/nlm_denoise
+PLATFORM_TARGET := build/$(PLATFORM)/nlm_denoise
+OBJ_DIR         := build/obj/$(PLATFORM)
+INCLUDES        := -Iinclude
+HOST_SRCS       := $(wildcard src/*.cpp)
+HOST_OBJS       := $(patsubst src/%.cpp,$(OBJ_DIR)/%.o,$(HOST_SRCS))
+KER_SRC         := src/kernels.$(SUFFIX)
+KER_OBJ         := $(OBJ_DIR)/kernels.o
+OBJS            := $(HOST_OBJS) $(KER_OBJ)
+HEADERS         := $(wildcard include/*.h)
+
+INPUT       ?= test_images/noisy_256x256_3ch_sigma25.png
+OUTPUT      ?= output/images/denoised.png
+PARAMS      ?= params.txt
+MODE        ?= $(if $(filter metax,$(PLATFORM)),1,2)
+RUN_LOG     ?= output/logs/nlm_perf.csv
+SIZES       ?= 1920x1080,3840x2160
+CHANNELS    ?= 1,3
+PARAM_SETS  ?= all
+WARMUP      ?= 3
+REPEAT      ?= 10
+BENCH_LOG   ?= output/results/benchmark.csv
+
+.PHONY: all build run validate test bench clean FORCE
+all: build
+build: $(PLATFORM_TARGET)
+
+# Keep the documented CLI path while all recipes use their own platform binary.
+$(TARGET): $(PLATFORM_TARGET) FORCE
+	@cp -f $(PLATFORM_TARGET) $(TARGET)
+build: $(TARGET)
+
+run: build
+	$(PLATFORM_TARGET) run -i "$(INPUT)" -o "$(OUTPUT)" -p "$(PARAMS)" --kernel $(MODE) --log "$(RUN_LOG)"
+
+validate: build
+	$(PLATFORM_TARGET) validate -i "$(INPUT)" -o "$(OUTPUT)" -p "$(PARAMS)"
+
+test: build
+	$(PLATFORM_TARGET) units
+	$(PLATFORM_TARGET) validate -i "$(INPUT)" -p "$(PARAMS)"
+
+bench: build
+	$(PLATFORM_TARGET) bench --sizes "$(SIZES)" --channels "$(CHANNELS)" --param-sets "$(PARAM_SETS)" --warmup $(WARMUP) --repeat $(REPEAT) --log "$(BENCH_LOG)"
+
+clean:
+	rm -rf build
+
+# Track compiler and flag changes without touching unchanged objects.
+$(OBJ_DIR)/build_flags.txt: FORCE
+	@mkdir -p $(OBJ_DIR)
+	@printf '%s\n' '$(CC) $(CFLAGS) $(COMP_ONLY_FLAGS) $(PLATFORM_DEFINE) $(INCLUDES) $(EXTRA_LIBS)' > $@.tmp
+	@cmp -s $@.tmp $@ && rm -f $@.tmp || mv -f $@.tmp $@
+
+$(PLATFORM_TARGET): $(OBJS)
+	@mkdir -p $(dir $@)
+	$(CC) $(CFLAGS) $(PLATFORM_DEFINE) -o $@ $(OBJS) $(EXTRA_LIBS)
+
+$(OBJ_DIR)/%.o: src/%.cpp $(HEADERS) $(OBJ_DIR)/build_flags.txt
+	@mkdir -p $(dir $@)
+	$(CC) $(CFLAGS) $(PLATFORM_DEFINE) $(INCLUDES) -c $< -o $@
+
+$(KER_OBJ): $(KER_SRC) src/kernels.cu $(HEADERS) $(OBJ_DIR)/build_flags.txt
+	@mkdir -p $(dir $@)
+	$(CC) $(CFLAGS) $(COMP_ONLY_FLAGS) $(PLATFORM_DEFINE) $(INCLUDES) -c $(KER_SRC) -o $@

07_nlm_denoise/blackbook537/README.md

@@ -0,0 +1,142 @@
+# CUDA 非局部均值图像降噪
+
+2026 夏季训练营 · 选题 07 · blackbook537。支持灰度/RGB PNG、JPG，包含 CPU 参考、三个 GPU 版本、质量验证和性能基准。
+
+目录按参考作业的 `src / include / scripts / assets / test_images` 组织。算法保留本项目实现，NVIDIA 与 Iluvatar 共用 CUDA 源文件，MACA/MUSA 使用各自编译入口。
+
+## 项目结构
+
+```text
+blackbook537/
+├── src/
+│   ├── main.cpp              # 命令行入口
+│   ├── kernels.cu           # V0/V1/V2 核心实现，NVIDIA / Iluvatar
+│   ├── kernels.maca         # MetaX 编译入口
+│   ├── kernels.mu           # Moore Threads 编译入口
+│   ├── pipeline.cpp         # 显存、传输、转换与 kernel 调度
+│   ├── nlm_cpu_ref.cpp      # 同语义 CPU 参考
+│   ├── image_io.cpp         # PNG/JPG 读写
+│   ├── params.cpp           # 参数解析
+│   ├── benchmark.cpp        # 性能统计
+│   ├── metrics.cpp          # MAE / PSNR
+│   ├── validate.cpp         # CPU/GPU 对比
+│   └── self_check.cpp       # 专项要求保留的功能自检
+├── include/                 # 扁平头文件与 stb 依赖
+├── scripts/
+│   ├── reproduce.sh         # 四平台统一复现入口
+│   ├── run_quality_sweep.sh # 配对图像质量扫描
+│   ├── collect_environment.sh
+│   ├── nsys_profile.sh
+│   ├── ncu_profile.sh
+│   ├── generate_report_assets.py
+│   ├── export_report.py     # 从 Markdown 导出 PDF
+│   └── params/              # 非默认参数组
+├── assets/                  # 报告图表、results/ 原始证据
+├── test_images/             # 示例输入、干净参考和历史降噪示例
+├── params.txt               # 默认 pr=3, sr=10, h=10, sigma=25
+├── lab_report.md            # 可编辑实验报告
+├── lab_report.pdf           # 阅读版实验报告
+├── SUBMISSION.md            # 补充文件建议与提交前检查
+├── requirements-report.txt # 仅报告工具使用的 Python 依赖
+├── Makefile
+├── LICENSE
+├── .gitattributes
+├── .gitignore
+└── README.md
+```
+
+`build/` 和 `output/` 在运行时生成并被忽略。仓库外层选题目录遵循本季度提交要求。
+
+## 构建与运行
+
+使用 Linux 或 WSL、GNU Make，以及对应平台 SDK。NVIDIA/MetaX/Iluvatar 使用 C++17，Moore 使用 C++11。普通构建不依赖 Python 或 OpenCV。
+
+```bash
+cd 07_nlm_denoise/blackbook537
+make build PLATFORM=nvidia ARCH=sm_86   # 示例：RTX 3060；4090 D 使用 sm_89
+make run PLATFORM=nvidia ARCH=sm_86    # 随附 256×256 RGB 图片，可快速检查
+
+# 1080p 降噪，选择 V2，结果位于 output/images/
+make run PLATFORM=nvidia ARCH=sm_86 \
+  INPUT=test_images/noisy_1920x1080_3ch_sigma25.png MODE=2
+
+# 自定义输入和参数；JPG 输入请将 OUTPUT 也指定为 JPG
+make run INPUT=your_image.jpg OUTPUT=output/images/denoised.jpg PARAMS=params.txt MODE=1
+```
+
+各平台构建选项：
+
+| 平台 | 命令 | 主要可覆盖变量 |
+|---|---|---|
+| NVIDIA | `make build PLATFORM=nvidia ARCH=sm_89` | `NVCC`、`CXX_HOST`、`CUDA_RT`、`ARCH` |
+| Iluvatar | `make build PLATFORM=iluvatar` | `COREX_HOME`、`COREX_CXX` |
+| MetaX | `make build PLATFORM=metax` | `MACA_HOME`、`MACA_CUDA`、`MXCC` |
+| Moore | `make build PLATFORM=moore` | `MUSA_HOME`、`MCC` |
+
+运行时使用相同的 `PLATFORM` 和构建选项。对象及可执行文件按平台隔离；公共入口 `build/nlm_denoise` 指向最后选择的平台副本。脚本使用 `build/<platform>/nlm_denoise`。修改编译器、编译选项或头文件后，Make 会重新编译相应对象。
+
+| 命令 | 行为 |
+|---|---|
+| `make` / `make build` | 只构建 |
+| `make run` | 对图片降噪 |
+| `make validate` | 三个 GPU 版本对 CPU 参考计算 MAE/PSNR |
+| `make test` | Host 自检和三版本 GPU 验证 |
+| `make bench` | 1080p/4K × 灰度/RGB × 四参数组 × 三版本统计 |
+| `make clean` | 删除构建产物；保留实验输出 |
+
+## 版本与参数
+
+| GPU 版本 | 实现 | 使用说明 |
+|---|---|---|
+| V0 (`MODE=0`) | 每线程一像素，全局内存直接访问 | 优化对照 |
+| V1 (`MODE=1`) | 带 halo 的 shared memory tile | MetaX 的 Make 默认版本 |
+| V2 (`MODE=2`) | V1 + patch 半径模板展开 | 其他平台的 Make 默认版本；pr≥4 回退 V1 |
+
+CPU 参考不占用 GPU 版本编号。直接运行 CLI 时 `--kernel` 默认仍为 2。
+`patch_radius` 支持 1–8，`search_radius` 支持 1–32，参数合法范围由解析器检查。默认精确 `expf`；`FAST_EXP=1` 开启近似指数；`WITH_OPENCV=1` 加入可选 OpenCV 对比（需要 `pkg-config opencv4`）。
+
+**算法口径需要关注：** 当前采用 patch 距离求和，噪声减项为 `2*sigma²*N_patch`。题面写作 `2*sigma²`，两者不能直接宣称等价；详见[实验报告](lab_report.md)。生成器的 `--sigma` 表示均匀噪声幅度，不能当作高斯噪声标准差。
+
+## 验证与复现
+
+```bash
+make test PLATFORM=nvidia ARCH=sm_86
+make validate INPUT=test_images/noisy_1920x1080_3ch_sigma25.png
+
+# 相同输入、相同参数的 GPU 与 CPU 计时
+./build/nlm_denoise bench --sizes 1920x1080 --channels 3 --param-sets base \
+  --warmup 3 --repeat 10 --with-cpu --cpu-repeat 3 --log output/results/cpu_baseline.csv
+
+# 完整复现；其他平台改 PLATFORM，NVIDIA 指定实际架构
+PLATFORM=nvidia ARCH=sm_89 bash scripts/reproduce.sh
+PLATFORM=metax bash scripts/reproduce.sh
+
+# 单独复现质量扫描
+PLATFORM=nvidia ARCH=sm_86 bash scripts/run_quality_sweep.sh
+```
+
+完整矩阵和 CPU 参考耗时较长。快速检查可使用 `SIZES=64x48 VALIDATE_SIZE=64x48 QUALITY_SIZE=64x48 WARMUP=0 REPEAT=1 CPU_REPEAT=1 bash scripts/reproduce.sh`；这种小图检查不替代正式性能验收。
+
+CLI 还提供 `gen`（合成图）、`metrics`（两图指标）和 `units`（Host 自检）。无参数运行可查看帮助。退出码：0 成功、1 验证不通过、2 参数或运行错误。
+
+## 实验报告与证据
+
+[实验报告 PDF](lab_report.pdf) · [Markdown 源稿](lab_report.md) · [原始结果索引](assets/results/README.md) · [补充文件建议](SUBMISSION.md)
+
+历史 1080p RGB/base GPU kernel 数据：4090 D V2 **57.73 ms（最小值）**；S4000 V2 **467.985 ms（均值）**；C500 V1 **418.397 ms（均值）**；MR-V100 V2 **716.595 ms（均值）**。设备与统计口径不同，不能把这些数字直接作为统一排名。
+
+![历史 NVIDIA 性能图](assets/performance_4090.png)
+
+![配对合成图质量示例](assets/quality_triptych.png)
+
+`e2e_ms` 为内存图像处理流程计时，不包含文件解码、编码；`Mpx/s` 当前按 kernel 时间计算。历史材料不能证明本次重构已在所有平台重跑。当前核对记录见 [SUBMISSION.md](SUBMISSION.md)。
+
+## 报告工具与依赖
+
+```bash
+python3 -m pip install -r requirements-report.txt
+python3 scripts/export_report.py
+python3 scripts/generate_report_assets.py --performance-only
+```
+
+stb_image v2.30 / stb_image_write v1.16 用于图像编解码；第三方许可证完整保留在对应头文件末尾，项目许可证见 [LICENSE](LICENSE)。所有示例图来源和噪声解释见 [test_images/README.md](test_images/README.md)。