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 1.5 2000/06/25 17:32:24 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 } BackprojectID;
  44
  45   typedef enum {
  46     INTERP_INVALID,
  47     INTERP_NEAREST,      // Nearest neighbor
  48 #if HAVE_BSPLINE_INTERP
  49     I_BSPLINE,
  50     I_1BSPLINE,      // 1st order B-Spline
  51     I_2BSPLINE,
  52     I_3BSPLINE,
  53 #endif
  54     INTERP_LINEAR        // Linear interpolation
  55   } InterpolationID;
  56
  57   static const char BPROJ_TRIG_STR[]=     "trig";
  58   static const char BPROJ_TABLE_STR[]=    "table";
  59   static const char BPROJ_DIFF_STR[]=     "diff";
  60   static const char BPROJ_DIFF2_STR[]=    "diff2";
  61   static const char BPROJ_IDIFF2_STR[]=   "idiff2";
  62
  63   static const char INTERP_NEAREST_STR[]=  "nearest";
  64   static const char INTERP_LINEAR_STR[]=   "linear";
  65   static const char INTERP_BSPLINE_STR[]=  "bspline";
  66
  67
  68   Backprojector (const Projections& proj, ImageFile& im, const char* const backprojName, const char* const interpName);
  69
  70   ~Backprojector (void);
  71
  72   void BackprojectView (const double* const viewData, const double viewAngle);
  73
  74   bool fail(void) const {return m_fail;}
  75   const string& failMessage(void) const {return m_failMessage;}
  76
  77  private:
  78   string m_nameBackproject;
  79   string m_nameInterpolation;
  80   BackprojectID m_idBackproject;
  81   InterpolationID m_idInterpolation;
  82   Backproject* m_pBackprojectImplem;
  83   bool m_fail;
  84   string m_failMessage;
  85
  86   static const InterpolationID convertInterpolationNameToID (const char* const interpName);
  87   static const char* convertInterpolationIDToName (const InterpolationID interpID);
  88   static const BackprojectID convertBackprojectNameToID (const char* const bprojName);
  89   static const char* convertBackprojectIDToName (const BackprojectID bprojID);
  90
  91   bool initBackprojector (const Projections& proj, ImageFile& im, const char* const backprojName, const char* const interpName);
  92 };
  93
  94
  95 class Backproject
  96 {
  97  public:
  98     Backproject (const Projections& proj, ImageFile& im, Backprojector::InterpolationID interpType);
  99
 100     virtual ~Backproject ();
 101
 102     virtual void BackprojectView (const double* const viewData, const double viewAngle) {};
 103
 104  protected:
 105     void ScaleImageByRotIncrement (void);
 106     void Backproject::errorIndexOutsideDetector (int ix, int iy, double theta, double r, double phi, double L, int ni);
 107     void Backproject::errorIndexOutsideDetector (int ix, int iy, double theta, double L, int ni);
 108
 109     Backprojector::InterpolationID interpType;
 110     const Projections& proj;
 111     ImageFile& im;
 112     ImageFileArray v;
 113     kuint32 nx;
 114     kuint32 ny;
 115     double detInc;
 116     double rotInc;
 117     int iDetCenter;             // index refering to L=0 projection
 118     int nDet;
 119     double xMin, xMax, yMin, yMax;     // Retangular coords of phantom
 120     double xInc, yInc;  // size of cells
 121
 122  private:
 123     Backproject (const Backproject& rhs);
 124     Backproject& operator= (const Backproject& rhs);
 125 };
 126
 127
 128 class BackprojectTrig : public Backproject
 129 {
 130  public:
 131   BackprojectTrig (const Projections& proj, ImageFile& im, Backprojector::InterpolationID interpType)
 132       : Backproject::Backproject (proj, im, interpType)
 133       {}
 134
 135   void BackprojectView (const double* const t, double view_angle);
 136 };
 137
 138
 139 class BackprojectTable : public Backproject
 140 {
 141  public:
 142   BackprojectTable (const Projections& proj, ImageFile& im, Backprojector::InterpolationID interpType);
 143   ~BackprojectTable ();
 144
 145   void BackprojectView (const double* const t, double view_angle);
 146
 147  private:
 148   Array2d<kfloat64> arrayR;
 149   Array2d<kfloat64> arrayPhi;
 150   kfloat64** r;
 151   kfloat64** phi;
 152 };
 153
 154
 155 class BackprojectDiff : public Backproject
 156 {
 157  public:
 158   BackprojectDiff (const Projections& proj, ImageFile& im, Backprojector::InterpolationID interpType);
 159   ~BackprojectDiff ();
 160
 161   void BackprojectView (const double* const t, double view_angle);
 162
 163  protected:
 164   double start_r;
 165   double start_phi;
 166   double im_xinc, im_yinc;
 167 };
 168
 169 class BackprojectDiff2 : public BackprojectDiff
 170 {
 171  public:
 172   BackprojectDiff2 (const Projections& proj, ImageFile& im, Backprojector::InterpolationID interpType)
 173     :  BackprojectDiff::BackprojectDiff (proj, im, interpType)
 174     {}
 175
 176   void BackprojectView (const double* const t, double view_angle);
 177 };
 178
 179 class BackprojectIntDiff2 : public BackprojectDiff
 180 {
 181  public:
 182   BackprojectIntDiff2 (const Projections& proj, ImageFile& im, Backprojector::InterpolationID interpType)
 183     :  BackprojectDiff::BackprojectDiff (proj, im, interpType)
 184     {}
 185
 186   void BackprojectView (const double* const t, double view_angle);
 187 };
 188
 189