Algumas coisas vêm à mente ...
Realizando convoluções com eficiência como produtos no domínio Fourier. Um exemplo seria o treinamento de grandes redes neurais convolucionais.
Por exemplo, consulte: Treinamento rápido de redes convolucionais através de FFTs (Mathieu et al. 2013)
Outra aplicação é o processamento de sinal esparso, onde o objetivo é aproximar um sinal como uma combinação linear esparsa de funções básicas de um 'dicionário de sinais'. O link aqui é que o conjunto de sinusóides é, obviamente, um bom dicionário para sinais esparsos no domínio de Fourier. Se bem me lembro, os dicionários de Fourier aparecem nesta literatura.
Em uma nota relacionada, você também deve encontrar métodos de Fourier na literatura sobre sensores compactados