include/backprojectors.h

   1 /*****************************************************************************
   2 ** FILE IDENTIFICATION
   3 **
   4 **      Name:         backproject.h
   5 **      Purpose:      Backprojection classes
   6 **      Programmer:   Kevin Rosenberg
   7 **      Date Started: June 2000
   8 **
   9 **  This is part of the CTSim program
  10 **  Copyright (C) 1983-2000 Kevin Rosenberg
  11 **
  12 **  $Id: backprojectors.h,v 1.11 2000/07/20 11:17:31 kevin Exp $
  13 **
  14 **  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  15 **  it under the terms of the GNU General Public License (version 2) as
  16 **  published by the Free Software Foundation.
  17 **
  18 **  This program is distributed in the hope that it will be useful,
  19 **  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  20 **  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  21 **  GNU General Public License for more details.
  22 **
  23 **  You should have received a copy of the GNU General Public License
  24 **  along with this program; if not, write to the Free Software
  25 **  Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
  26 ******************************************************************************/
  27
  28
  29 #ifndef __BACKPROJECTORS_H
  30 #define __BACKPROJECTORS_H
  31
  32 #undef HAVE_BSPLINE_INTERP
  33
  34 #include "imagefile.h"
  35
  36
  37 class Backproject;
  38
  39 class Backprojector
  40 {
  41  public:
  42   typedef  enum {
  43     BPROJ_INVALID,
  44     BPROJ_TRIG,
  45     BPROJ_TABLE,
  46     BPROJ_DIFF,
  47     BPROJ_DIFF2,
  48     BPROJ_IDIFF2,
  49     BPROJ_IDIFF3
  50 } BackprojectID;
  51
  52   typedef enum {
  53     INTERP_INVALID,
  54     INTERP_NEAREST,      // Nearest neighbor
  55 #if HAVE_BSPLINE_INTERP
  56     I_BSPLINE,
  57     I_1BSPLINE,      // 1st order B-Spline
  58     I_2BSPLINE,
  59     I_3BSPLINE,
  60 #endif
  61     INTERP_LINEAR,        // Linear interpolation
  62     INTERP_FREQ_PREINTERPOLATION,
  63   } InterpolationID;
  64
  65   static const char BPROJ_TRIG_STR[];
  66   static const char BPROJ_TABLE_STR[];
  67   static const char BPROJ_DIFF_STR[];
  68   static const char BPROJ_DIFF2_STR[];
  69   static const char BPROJ_IDIFF2_STR[];
  70   static const char BPROJ_IDIFF3_STR[];
  71
  72   static const char BPROJ_TRIG_TITLE_STR[];
  73   static const char BPROJ_TABLE_TITLE_STR[];
  74   static const char BPROJ_DIFF_TITLE_STR[];
  75   static const char BPROJ_DIFF2_TITLE_STR[];
  76   static const char BPROJ_IDIFF2_TITLE_STR[];
  77   static const char BPROJ_IDIFF3_TITLE_STR[];
  78
  79   static const char INTERP_NEAREST_STR[];
  80   static const char INTERP_LINEAR_STR[];
  81   static const char INTERP_BSPLINE_STR[];
  82   static const char INTERP_FREQ_PREINTERPOLATION_STR[];
  83
  84   static const char INTERP_NEAREST_TITLE_STR[];
  85   static const char INTERP_LINEAR_TITLE_STR[];
  86   static const char INTERP_BSPLINE_TITLE_STR[];
  87   static const char INTERP_FREQ_PREINTERPOLATION_TITLE_STR[];
  88
  89   Backprojector (const Projections& proj, ImageFile& im, const char* const backprojName, const char* const interpName, const int interpFactor);
  90
  91   ~Backprojector (void);
  92
  93   void BackprojectView (const double* const viewData, const double viewAngle);
  94
  95   bool fail(void) const {return m_fail;}
  96   const string& failMessage(void) const {return m_failMessage;}
  97
  98  private:
  99   string m_nameBackproject;
 100   string m_nameInterpolation;
 101   BackprojectID m_idBackproject;
 102   InterpolationID m_idInterpolation;
 103   Backproject* m_pBackprojectImplem;
 104   bool m_fail;
 105   string m_failMessage;
 106
 107   static const InterpolationID convertInterpolationNameToID (const char* const interpName);
 108   static const char* convertInterpolationIDToName (const InterpolationID interpID);
 109   static const BackprojectID convertBackprojectNameToID (const char* const bprojName);
 110   static const char* convertBackprojectIDToName (const BackprojectID bprojID);
 111
 112   bool initBackprojector (const Projections& proj, ImageFile& im, const char* const backprojName, const char* const interpName, const int interpFactor);
 113 };
 114
 115
 116 class Backproject
 117 {
 118  public:
 119     Backproject (const Projections& proj, ImageFile& im, Backprojector::InterpolationID interpType, const int interpFactor);
 120
 121     virtual ~Backproject ();
 122
 123     virtual void BackprojectView (const double* const viewData, const double viewAngle) {};
 124
 125  protected:
 126     void ScaleImageByRotIncrement (void);
 127     void Backproject::errorIndexOutsideDetector (int ix, int iy, double theta, double r, double phi, double L, int ni);
 128     void Backproject::errorIndexOutsideDetector (int ix, int iy, double theta, double L, int ni);
 129
 130     const Projections& proj;
 131     ImageFile& im;
 132     Backprojector::InterpolationID interpType;
 133     ImageFileArray v;
 134     kint32 nx;
 135     kint32 ny;
 136     double detInc;
 137     double rotInc;
 138     int iDetCenter;             // index refering to L=0 projection
 139     int nDet;
 140     double xMin, xMax, yMin, yMax;     // Retangular coords of phantom
 141     double xInc, yInc;  // size of cells
 142     int m_interpFactor;
 143
 144  private:
 145     Backproject (const Backproject& rhs);
 146     Backproject& operator= (const Backproject& rhs);
 147 };
 148
 149
 150 class BackprojectTrig : public Backproject
 151 {
 152  public:
 153   BackprojectTrig (const Projections& proj, ImageFile& im, Backprojector::InterpolationID interpType, const int interpFactor)
 154       : Backproject::Backproject (proj, im, interpType, interpFactor)
 155       {}
 156
 157   void BackprojectView (const double* const t, double view_angle);
 158 };
 159
 160
 161 class BackprojectTable : public Backproject
 162 {
 163  public:
 164   BackprojectTable (const Projections& proj, ImageFile& im, Backprojector::InterpolationID interpType, const int interpFactor);
 165   ~BackprojectTable ();
 166
 167   void BackprojectView (const double* const t, double view_angle);
 168
 169  private:
 170   Array2d<kfloat64> arrayR;
 171   Array2d<kfloat64> arrayPhi;
 172   kfloat64** r;
 173   kfloat64** phi;
 174 };
 175
 176
 177 class BackprojectDiff : public Backproject
 178 {
 179  public:
 180   BackprojectDiff (const Projections& proj, ImageFile& im, Backprojector::InterpolationID interpType, const int interpFactor);
 181   ~BackprojectDiff ();
 182
 183   void BackprojectView (const double* const t, double view_angle);
 184
 185  protected:
 186   double start_r;
 187   double start_phi;
 188   double im_xinc, im_yinc;
 189 };
 190
 191 class BackprojectDiff2 : public BackprojectDiff
 192 {
 193  public:
 194   BackprojectDiff2 (const Projections& proj, ImageFile& im, Backprojector::InterpolationID interpType, const int interpFactor)
 195     :  BackprojectDiff::BackprojectDiff (proj, im, interpType, interpFactor)
 196     {}
 197
 198   void BackprojectView (const double* const t, double view_angle);
 199 };
 200
 201 class BackprojectIntDiff2 : public BackprojectDiff
 202 {
 203  public:
 204   BackprojectIntDiff2 (const Projections& proj, ImageFile& im, Backprojector::InterpolationID interpType, const int interpFactor)
 205     :  BackprojectDiff::BackprojectDiff (proj, im, interpType, interpFactor)
 206     {}
 207
 208   void BackprojectView (const double* const t, double view_angle);
 209 };
 210
 211
 212 class BackprojectIntDiff3 : public BackprojectDiff
 213 {
 214  public:
 215   BackprojectIntDiff3 (const Projections& proj, ImageFile& im, Backprojector::InterpolationID interpType, const int interpFactor)
 216     :  BackprojectDiff::BackprojectDiff (proj, im, interpType, interpFactor)
 217     {}
 218
 219   void BackprojectView (const double* const t, double view_angle);
 220 };
 221
 222
 223 #endif