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 1.8 2000/07/11 10:32:44 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 #undef HAVE_BSPLINE_INTERP
  30
  31 class Backproject;
  32
  33 class Backprojector
  34 {
  35  public:
  36   typedef  enum {
  37     BPROJ_INVALID,
  38     BPROJ_TRIG,
  39     BPROJ_TABLE,
  40     BPROJ_DIFF,
  41     BPROJ_DIFF2,
  42     BPROJ_IDIFF2,
  43     BPROJ_IDIFF3
  44 } BackprojectID;
  45
  46   typedef enum {
  47     INTERP_INVALID,
  48     INTERP_NEAREST,      // Nearest neighbor
  49 #if HAVE_BSPLINE_INTERP
  50     I_BSPLINE,
  51     I_1BSPLINE,      // 1st order B-Spline
  52     I_2BSPLINE,
  53     I_3BSPLINE,
  54 #endif
  55     INTERP_LINEAR,        // Linear interpolation
  56     INTERP_FREQ_PREINTERPOLATION,
  57   } InterpolationID;
  58
  59   static const char BPROJ_TRIG_STR[]=     "trig";
  60   static const char BPROJ_TABLE_STR[]=    "table";
  61   static const char BPROJ_DIFF_STR[]=     "diff";
  62   static const char BPROJ_DIFF2_STR[]=    "diff2";
  63   static const char BPROJ_IDIFF2_STR[]=   "idiff2";
  64   static const char BPROJ_IDIFF3_STR[]=   "idiff3";
  65
  66   static const char INTERP_NEAREST_STR[]=  "nearest";
  67   static const char INTERP_LINEAR_STR[]=   "linear";
  68   static const char INTERP_BSPLINE_STR[]=  "bspline";
  69   static const char INTERP_FREQ_PREINTERPOLATION_STR[]= "freq_preinterpolation";
  70
  71   Backprojector (const Projections& proj, ImageFile& im, const char* const backprojName, const char* const interpName, const int interpFactor);
  72
  73   ~Backprojector (void);
  74
  75   void BackprojectView (const double* const viewData, const double viewAngle);
  76
  77   bool fail(void) const {return m_fail;}
  78   const string& failMessage(void) const {return m_failMessage;}
  79
  80  private:
  81   string m_nameBackproject;
  82   string m_nameInterpolation;
  83   BackprojectID m_idBackproject;
  84   InterpolationID m_idInterpolation;
  85   Backproject* m_pBackprojectImplem;
  86   bool m_fail;
  87   string m_failMessage;
  88
  89   static const InterpolationID convertInterpolationNameToID (const char* const interpName);
  90   static const char* convertInterpolationIDToName (const InterpolationID interpID);
  91   static const BackprojectID convertBackprojectNameToID (const char* const bprojName);
  92   static const char* convertBackprojectIDToName (const BackprojectID bprojID);
  93
  94   bool initBackprojector (const Projections& proj, ImageFile& im, const char* const backprojName, const char* const interpName, const int interpFactor);
  95 };
  96
  97
  98 class Backproject
  99 {
 100  public:
 101     Backproject (const Projections& proj, ImageFile& im, Backprojector::InterpolationID interpType, const int interpFactor);
 102
 103     virtual ~Backproject ();
 104
 105     virtual void BackprojectView (const double* const viewData, const double viewAngle) {};
 106
 107  protected:
 108     void ScaleImageByRotIncrement (void);
 109     void Backproject::errorIndexOutsideDetector (int ix, int iy, double theta, double r, double phi, double L, int ni);
 110     void Backproject::errorIndexOutsideDetector (int ix, int iy, double theta, double L, int ni);
 111
 112     Backprojector::InterpolationID interpType;
 113     const Projections& proj;
 114     ImageFile& im;
 115     ImageFileArray v;
 116     kuint32 nx;
 117     kuint32 ny;
 118     double detInc;
 119     double rotInc;
 120     int iDetCenter;             // index refering to L=0 projection
 121     int nDet;
 122     double xMin, xMax, yMin, yMax;     // Retangular coords of phantom
 123     double xInc, yInc;  // size of cells
 124     int m_interpFactor;
 125
 126  private:
 127     Backproject (const Backproject& rhs);
 128     Backproject& operator= (const Backproject& rhs);
 129 };
 130
 131
 132 class BackprojectTrig : public Backproject
 133 {
 134  public:
 135   BackprojectTrig (const Projections& proj, ImageFile& im, Backprojector::InterpolationID interpType, const int interpFactor)
 136       : Backproject::Backproject (proj, im, interpType, interpFactor)
 137       {}
 138
 139   void BackprojectView (const double* const t, double view_angle);
 140 };
 141
 142
 143 class BackprojectTable : public Backproject
 144 {
 145  public:
 146   BackprojectTable (const Projections& proj, ImageFile& im, Backprojector::InterpolationID interpType, const int interpFactor);
 147   ~BackprojectTable ();
 148
 149   void BackprojectView (const double* const t, double view_angle);
 150
 151  private:
 152   Array2d<kfloat64> arrayR;
 153   Array2d<kfloat64> arrayPhi;
 154   kfloat64** r;
 155   kfloat64** phi;
 156 };
 157
 158
 159 class BackprojectDiff : public Backproject
 160 {
 161  public:
 162   BackprojectDiff (const Projections& proj, ImageFile& im, Backprojector::InterpolationID interpType, const int interpFactor);
 163   ~BackprojectDiff ();
 164
 165   void BackprojectView (const double* const t, double view_angle);
 166
 167  protected:
 168   double start_r;
 169   double start_phi;
 170   double im_xinc, im_yinc;
 171 };
 172
 173 class BackprojectDiff2 : public BackprojectDiff
 174 {
 175  public:
 176   BackprojectDiff2 (const Projections& proj, ImageFile& im, Backprojector::InterpolationID interpType, const int interpFactor)
 177     :  BackprojectDiff::BackprojectDiff (proj, im, interpType, interpFactor)
 178     {}
 179
 180   void BackprojectView (const double* const t, double view_angle);
 181 };
 182
 183 class BackprojectIntDiff2 : public BackprojectDiff
 184 {
 185  public:
 186   BackprojectIntDiff2 (const Projections& proj, ImageFile& im, Backprojector::InterpolationID interpType, const int interpFactor)
 187     :  BackprojectDiff::BackprojectDiff (proj, im, interpType, interpFactor)
 188     {}
 189
 190   void BackprojectView (const double* const t, double view_angle);
 191 };
 192
 193
 194 class BackprojectIntDiff3 : public BackprojectDiff
 195 {
 196  public:
 197   BackprojectIntDiff3 (const Projections& proj, ImageFile& im, Backprojector::InterpolationID interpType, const int interpFactor)
 198     :  BackprojectDiff::BackprojectDiff (proj, im, interpType, interpFactor)
 199     {}
 200
 201   void BackprojectView (const double* const t, double view_angle);
 202 };
 203
 204