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[ctsim.git] / doc / ctsim-concepts.tex
index 48386e6cb74b4ba015f53056c99f07dc613ef504..521ee4662547358b6521e9e47271d3c4db204593 100644 (file)
@@ -11,16 +11,18 @@ controlled algorithms producing an image of the phantom or study object.
 
 In order to use \ctsim\ effectively, some knowledge of how \ctsim\ works
 and the approach taken is required. \ctsim\ deals with a variety of
-object, but the two we need to be concerned with are the 'phantom' and
+object, but the two objects we need to be concerned with are the 'phantom' and
 the 'scanner'.
 
 \section{Phantoms}\label{conceptphantom}\index{Concepts,Phantoms}%
 \subsection{Overview}\label{phantomoverview}\index{Concepts,Phantoms,Overview}%
 
 \ctsim\ uses geometrical objects to
-describe the object being scanned: rectangles, triangles, ellipses,
-sectors and segments.  With these the standard phantoms used in the CT
-literature (the Herman and the Shepp-Logan) can be constructed.  In fact
+describe the object being scanned. A phantom is composed a one or more
+phantom elements. These elements are simple geometric shapes,
+specifically, rectangles, triangles, ellipses, sectors and segments.
+With these the standard phantoms used in the CT literature (the Herman
+and the Shepp-Logan) can be constructed.  In fact
 \ctsim\ provides a shortcut to construct those phantoms for you.  It also 
 allows you to write a file in which the composition of your own phantom is
 described.
@@ -49,7 +51,7 @@ Where objects overlap, the attenuations of the overlapped objects are summed.
 \subsubsection{ellipse}
 Ellipses use dx and dy to define the semi-major and semi-minor axis lengths,
 with the centre of the ellipse at cx and cy.  Of note, the commonly used
-phantom described by Shepp and Logan\cite{SHEPP77} uses only ellipses.
+phantom described by Shepp and Logan\cite{SHEPP74} uses only ellipses.
 
 \subsubsection{rectangle}
 Rectangles use 
@@ -113,15 +115,18 @@ of this square.
 The two other important variables are the field-of-view-ratio ($f_{vR}$) 
 and the focal-length-ratio ($f_{lR}$).  These are used along with $l_p$ to
 define the focal length and the field of view (not ratios) according to
-\begin{equation}
+\latexonly{\begin{equation}
 f_l = \sqrt{2} (l_p/2)(f_{lR})= (l_p/\sqrt{2}) f_{lR}
 \end{equation}
 \begin{equation}
 f_v = \sqrt{2}l_p f_{vR}
-\end{equation}
+\end{equation}}
 So the field of view ratio is specified in units of the phantom diameter,
 whereas the focal length is specified in units of the phantom radius.  The 
-factor of $\sqrt(2)$ can be understood if one refers to figure 1, where
+factor of 
+\latexonly{$\sqrt(2)$}
+\latexignore{sqrt(2)} 
+can be understood if one refers to figure 1, where
 we consider the case of a first generation parallel beam CT scanner.
 
 \subsubsection{Parallel Geometry}\label{geometryparallel}\index{Concepts,Scanner,Geometries,Parallel}
@@ -166,21 +171,24 @@ See figure 2.
 
 For these geometries, the following logic is executed:  A variable dHalfSquare
 $d_{hs}$ is defined as
-\begin{equation}
+\latexonly{\begin{equation}
 d_{hs} = (f_v)/(2\sqrt{2}) = (l_p/2) f_{vR}
-\end{equation}
+\end{equation}}
 This is then subtracted from the focal length $f_l$ as calculated above, and 
 assigned to a new variable $\mathrm{dFocalPastPhm} = f_l - d_{hs}$.  Since $f_l$ and 
 $d_{hs}$ are derived from the phantom dimension and the input focal length and field of view ratios, one can write, 
+\latexonly{
 \begin{equation}
 \mathrm{dFocalPastPhm} = f_l -d_{hs} 
        = \sqrt{2}(l_p/2) f_{lR} - (l_p/2) f_{vR} = l_p(\sqrt{2}f_{lR} - f_{vR})
 \end{equation}
+}
 If this quantity is less than or equal to zero, then at least for some
 projections  the source is inside the phantom.  Perhaps a figure will help at
 this point. Consider first the case where $f_{vR} = f_{lR} =1 $, figure 3. The
 square in the figure bounds the phantom and has sides $l_p$.  For this case
 then, 
+\latexonly{
 \[ 
 f_l=\sqrt{2}l_p/2 = l_p/\sqrt{2},
 \]
@@ -195,6 +203,7 @@ Then
 \[
 \mathrm{dFocalPastPhm} = ({l_p}/{2}) (\sqrt{2}-1)
 \]
+}
 \begin{figure}
 \includegraphics[height=0.5\textheight]{ctsimfig3.eps}
 \caption{Equilinear and equiangluar geometry when focal length ratio =