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 1.16 2000/12/03 15:16:17 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 class ImageFile;
  39 class Projections;
  40
  41 class Backprojector
  42 {
  43  public:
  44   static const int BPROJ_INVALID;
  45   static const int BPROJ_TRIG;
  46   static const int BPROJ_TABLE;
  47   static const int BPROJ_DIFF;
  48   static const int BPROJ_DIFF2;
  49   static const int BPROJ_IDIFF2;
  50   static const int BPROJ_IDIFF3;
  51
  52   static const int INTERP_INVALID;
  53   static const int INTERP_NEAREST;
  54   static const int INTERP_LINEAR;
  55   static const int INTERP_FREQ_PREINTERPOLATION;
  56 #if HAVE_BSPLINE_INTERP
  57   static const int INTERP_BSPLINE;
  58   static const int INTERP_1BSPLINE;
  59   static const int INTERP_2BSPLINE;
  60   static const int INTERP_3BSPLINE;
  61 #endif
  62
  63   Backprojector (const Projections& proj, ImageFile& im, const char* const backprojName, const char* const interpName, const int interpFactor);
  64
  65   ~Backprojector ();
  66
  67   void BackprojectView (const double* const viewData, const double viewAngle);
  68
  69   bool fail() const {return m_fail;}
  70   const string& failMessage() const {return m_failMessage;}
  71
  72   static const int getBackprojectCount() {return s_iBackprojectCount;}
  73   static const char** getBackprojectNameArray() {return s_aszBackprojectName;}
  74   static const char** getBackprojectTitleArray() {return s_aszBackprojectTitle;}
  75   static int convertBackprojectNameToID (const char* const bprojName);
  76   static const char* convertBackprojectIDToName (const int bprojID);
  77   static const char* convertBackprojectIDToTitle (const int bprojID);
  78
  79   static const int getInterpCount() {return s_iInterpCount;}
  80   static const char** getInterpNameArray() {return s_aszInterpName;}
  81   static const char** getInterpTitleArray() {return s_aszInterpTitle;}
  82   static int convertInterpNameToID (const char* const interpName);
  83   static const char* convertInterpIDToName (const int interpID);
  84   static const char* convertInterpIDToTitle (const int interpID);
  85
  86
  87  private:
  88   string m_nameBackproject;
  89   string m_nameInterpolation;
  90   int m_idBackproject;
  91   int m_idInterpolation;
  92   Backproject* m_pBackprojectImplem;
  93   bool m_fail;
  94   string m_failMessage;
  95
  96   static const char* s_aszBackprojectName[];
  97   static const char* s_aszBackprojectTitle[];
  98   static const int s_iBackprojectCount;
  99
 100   static const char* s_aszInterpName[];
 101   static const char* s_aszInterpTitle[];
 102   static const int s_iInterpCount;
 103
 104   bool initBackprojector (const Projections& proj, ImageFile& im, const char* const backprojName, const char* const interpName, const int interpFactor);
 105 };
 106
 107
 108 class Backproject
 109 {
 110  public:
 111     Backproject (const Projections& proj, ImageFile& im, int interpID, const int interpFactor);
 112
 113     virtual ~Backproject ();
 114
 115     virtual void BackprojectView (const double* const viewData, const double viewAngle) {};
 116
 117  protected:
 118     void ScaleImageByRotIncrement ();
 119     void Backproject::errorIndexOutsideDetector (int ix, int iy, double theta, double r, double phi, double L, int ni);
 120     void Backproject::errorIndexOutsideDetector (int ix, int iy, double theta, double L, int ni);
 121
 122     const Projections& proj;
 123     ImageFile& im;
 124     int interpType;
 125     ImageFileArray v;
 126     kint32 nx;
 127     kint32 ny;
 128     double detInc;
 129     double rotScale;
 130     int iDetCenter;             // index refering to L=0 projection
 131     int nDet;
 132     double xMin, xMax, yMin, yMax;     // Retangular coords of phantom
 133     double xInc, yInc;  // size of cells
 134     int m_interpFactor;
 135     double m_dFocalLength;
 136
 137  private:
 138     Backproject (const Backproject& rhs);
 139     Backproject& operator= (const Backproject& rhs);
 140 };
 141
 142
 143 class BackprojectTrig : public Backproject
 144 {
 145  public:
 146   BackprojectTrig (const Projections& proj, ImageFile& im, int interpID, const int interpFactor)
 147       : Backproject::Backproject (proj, im, interpID, interpFactor)
 148       {}
 149
 150   void BackprojectView (const double* const t, double view_angle);
 151 };
 152
 153
 154 class BackprojectTable : public Backproject
 155 {
 156  public:
 157   BackprojectTable (const Projections& proj, ImageFile& im, int interpID, const int interpFactor);
 158   virtual ~BackprojectTable ();
 159
 160   void BackprojectView (const double* const t, double view_angle);
 161
 162  protected:
 163   Array2d<kfloat64> arrayR;
 164   Array2d<kfloat64> arrayPhi;
 165   kfloat64** r;
 166   kfloat64** phi;
 167 };
 168
 169
 170 class BackprojectDiff : public Backproject
 171 {
 172  public:
 173   BackprojectDiff (const Projections& proj, ImageFile& im, int interpID, const int interpFactor);
 174   ~BackprojectDiff ();
 175
 176   void BackprojectView (const double* const t, double view_angle);
 177
 178  protected:
 179   double start_r;
 180   double start_phi;
 181   double im_xinc, im_yinc;
 182 };
 183
 184 class BackprojectDiff2 : public BackprojectDiff
 185 {
 186  public:
 187   BackprojectDiff2 (const Projections& proj, ImageFile& im, int interpID, const int interpFactor)
 188     :  BackprojectDiff::BackprojectDiff (proj, im, interpID, interpFactor)
 189     {}
 190
 191   void BackprojectView (const double* const t, double view_angle);
 192 };
 193
 194 class BackprojectIntDiff2 : public BackprojectDiff
 195 {
 196  public:
 197   BackprojectIntDiff2 (const Projections& proj, ImageFile& im, int interpID, const int interpFactor)
 198     :  BackprojectDiff::BackprojectDiff (proj, im, interpID, interpFactor)
 199     {}
 200
 201   void BackprojectView (const double* const t, double view_angle);
 202 };
 203
 204
 205 class BackprojectIntDiff3 : public BackprojectDiff
 206 {
 207  public:
 208   BackprojectIntDiff3 (const Projections& proj, ImageFile& im, int interpID, const int interpFactor)
 209     :  BackprojectDiff::BackprojectDiff (proj, im, interpID, interpFactor)
 210     {}
 211
 212   void BackprojectView (const double* const t, double view_angle);
 213 };
 214
 215 class BackprojectEquilinear : public BackprojectTable
 216 {
 217  public:
 218   BackprojectEquilinear (const Projections& proj, ImageFile& im, int interpID, const int interpFactor)
 219       : BackprojectTable::BackprojectTable (proj, im, interpID, interpFactor)
 220       {}
 221
 222   void BackprojectView (const double* const t, double view_angle);
 223
 224   virtual ~BackprojectEquilinear()
 225       {}
 226 };
 227
 228 class BackprojectEquiangular : public BackprojectTable
 229 {
 230  public:
 231   BackprojectEquiangular (const Projections& proj, ImageFile& im, int interpID, const int interpFactor)
 232       : BackprojectTable::BackprojectTable (proj, im, interpID, interpFactor)
 233       {}
 234
 235   void BackprojectView (const double* const t, double view_angle);
 236
 237   virtual ~BackprojectEquiangular()
 238       {}
 239 };
 240
 241
 242 #endif