r506: *** empty log message ***
[ctsim.git] / doc / ctsim-concepts.tex
index 1d2d01bfe27a061aaf2b9d7fdec461f200feec94..e8de3431d4cf6806ef53901dbdf2f8d411fb2f21 100644 (file)
@@ -125,28 +125,28 @@ used to define the square that completely surrounds the phantom. Let
 \latexonly{$p_l$}\latexignore{\emph{Pl}}
 be the width and height of this square. The diameter of this boundary box, 
 \latexonly{$p_d$,}\latexignore{\emph{Pd},}
-is then
+\rtfsp is then
 \latexignore{\\$$\emph{Pl x sqrt(2)}$$\\}
 \latexonly{$$p_d = p_l \sqrt{2}$$}
 CT scanners actually collect projections around a circle rather than a
 square. The diameter of this circle is also the diameter of the boundary
 square
-\latexonly{$p_d$.}\latexignore{\emph{Pd}.}
+\latexonly{$p_d$.}\latexignore{\rtfsp\emph{Pd}.}
 These relationships are diagrammed in figure 2.1.
 
 \subsubsection{View Diameter}
 The \emph{view diameter} is the area that is being processed during scanning of phantoms as
 well as during rasterization of phantoms. By default, the \emph{view diameter}
-is set equal to the \emph{phantom diameter}. It may be useful, especially for 
+\rtfsp is set equal to the \emph{phantom diameter}. It may be useful, especially for 
 experimental reasons, to process an area larger (and maybe even smaller) than
 the phantom. Thus, during rasterization or during projections, \ctsim\ will
 ask for a \emph{view ratio},
-\latexonly{$v_{R}$.}\latexignore{\emph{VR}.}
+\latexonly{$v_r$.}\latexignore{\rtfsp \emph{VR}.}
 The \emph{view diameter} is then set as
-\latexonly{$$v_d = p_d v_{R}$$}\latexignore{\\$$\emph{Vd = Pd x VR}$$}
+\latexonly{$$v_d = p_d v_r$$}\latexignore{\\$$\emph{Vd = Pd x VR}$$}
 
 By using a 
-\latexonly{$v_{R}$}\latexignore{\emph{VR}}
+\latexonly{$v_r$}\latexignore{\emph{VR}}
 less than 1, \ctsim\ will allow
 for a \emph{view diameter} less than 
 \emph{phantom diameter}.
@@ -158,11 +158,11 @@ scanner that is larger than the scanner itself!
 By default, the entire \emph{view diameter} is scanned. For experimental
 purposes, it may be desirable to scan an area either larger or smaller than
 the \emph{view diameter}. Thus, the concept of \emph{scan ratio}
-\latexonly{$s_{R}$}\latexignore{\emph{SR}}
+\latexonly{$s_r$}\latexignore{\emph{SR}}
 is born. The scan diameter
 \latexonly{$s_d$}\latexignore{\emph{Sd}}
 is the diameter over which x-rays are collected and is defined as
-\latexonly{$$s_d = v_d s_{R}$$}\latexignore{\\$$\emph{Sd = Vd x SR}$$\\}
+\latexonly{$$s_d = v_d s_r$$}\latexignore{\\$$\emph{Sd = Vd x SR}$$\\}
 By default and for all ordinary scanning, the \emph{scan ratio} is to
 \texttt{1}. If the \emph{scan ratio} is less than \texttt{1},
 you can expect significant artifacts.
@@ -172,15 +172,16 @@ The \emph{focal length},
 \latexonly{$f$,}\latexignore{\emph{F},}
 is the distance of the X-ray source to the center of
 the phantom. The focal length is set as a ratio,
-\latexonly{$f_{R}$,}\latexignore{\emph{FR},}
+\latexonly{$f_r$,}\latexignore{\emph{FR},}
 of the view radius. Focal length is
 calculated as
-\latexonly{$$f = (v_d / 2) f_R$$}\latexignore{\\$$\emph{F = (Vd / 2) x FR}$$}
+\latexonly{$$f = (v_d / 2) f_r$$}\latexignore{\\$$\emph{F = (Vd / 2) x FR}$$}
 
 For parallel geometry scanning, the focal length doesn't matter. However, 
 divergent geometry scanning (equilinear and equiangular), the \emph{focal
 length ratio} should be set at \texttt{2} or more to avoid artifacts. 
 
+       
 \subsection{Parallel Geometry}\label{geometryparallel}\index{Concepts,Scanner,Geometries,Parallel}
 
 As mentioned above, the focal length is not used in this simple
@@ -192,6 +193,7 @@ the default values of \texttt{1} for the \emph{view diameter ratio} and
 the \emph{scan diameter ratio}. If values of less than \texttt{1} are
 used for these two variables, significant distortions will occur.
 
+
 \subsection{Divergent Geometries}\label{geometrydivergent}\index{Concepts,Scanner,Geometries,Divergent}
 \subsubsection{Overview}
 Next consider the case of equilinear (second generation) and equiangular
@@ -206,27 +208,44 @@ See figure 2.2.
 \caption{Equilinear and equiangular geometries.}
 \end{figure}
 
+
 \subsubsection{Fan Beam Angle}
 For these divergent beam geometries, the \emph{fan beam angle} needs 
 to be calculated. For real-world CT scanners, this is fixed at the
 time of manufacture. \ctsim, however, calculates the \emph{fan beam angle},
-\latexonly{$\alpha$,}\latexignore{\emph{alpha},} 
-from the diameter of the \emph{scan diameter} and the \emph{focal length}
-\latexignore{\\$$\emph{alpha = 2 x asin ( (Sd / 2) / F)}$$\\}
-\latexonly{$$\alpha = 2 \sin^{-1} ((s_d / 2) / f)$$}
+$\alpha$ from the diameter of the \emph{scan diameter} and the \emph{focal length}
+\latexignore{\\$$\emph{alpha = 2 x asin ( (Sd / 2) / f)}$$\\}
+\latexonly{\begin{equation}\label{alphacalc}\alpha = 2 \sin^{-1} ((s_d / 2) / f)\end{equation}}
 This is illustrated in figure 2.3.
 \begin{figure}
 \image{10cm;0cm}{alphacalc.eps}
 \caption{Calculation of $\alpha$}
 \end{figure}
 
+
 Empiric testing with \ctsim\ shows that for very large \emph{fan beam angles},
 greater than approximately 
-\latexonly{$120^{\circ}$,}\latexignore{120 degrees,}
+\latexonly{$120^\circ$,}\latexignore{120 degrees,}
 there are significant artifacts. The primary way to manage the
 \emph{fan beam angle} is by varying the \emph{focal length} since the
 \emph{scan diameter} by the size of the phantom.
 
+To illustrate, the \emph{scan diameter} can be defined as
+\latexonly{$$s_d = v_r s_r p_d$$}\latexignore{\\$$Sd = Vr x Sr x Pd$$\\}
+
+If $v_r = 1$ and $s_r = 1$, then $s_d = p_d$. Further, $f = f_r v_r (p_d / 2)$
+Plugging these equations into 
+\latexignore{the above equation,}\latexonly{equation~\ref{alphacalc},}
+We have,
+\latexonly{
+\begin{eqnarray}
+\alpha &= 2\,\sin^{-1} \frac{p_d / 2}{f_r (p_d / 2)} \nonumber \\
+&= 2\,\sin^{-1} (1 / f_r)
+\end{eqnarray}
+}
+
+Thus, $\alpha$ depends only upon the \emph{focal length ratio}.
+
 \subsubsection{Detector Array Size}
 In general, you do not need to be concerned with the detector array
 size. It is automatically calculated by \ctsim.  The size of the
@@ -257,6 +276,7 @@ and the \emph{focal length}. It is calculated as
 \end{figure}
 An example of the this geometry is in figure 2.5.
 
+
 \subsubsection{Examples of Geometry Settings}
 Consider increasing the focal length ratio to two leaving the
 field of view ratio as 1,  as in  Figure 4.  Now the detectors array is
@@ -301,4 +321,3 @@ filters for this purpose.
 Backprojection is the process of ``smearing'' the filtered projections over
 the reconstructing image. Various levels of interpolation can be specified.
 In general, the trade-off is between quality and execution time.
-