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 1.4 2000/06/22 10:17:28 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   Backprojector (const Projections& proj, ImageFile& im, const char* const backprojName, const char* const interpName);
  58
  59   ~Backprojector (void);
  60
  61   void BackprojectView (const double* const viewData, const double viewAngle);
  62
  63   bool fail(void) const {return m_fail;}
  64
  65  private:
  66   string m_nameBackproject;
  67   string m_nameInterpolation;
  68   BackprojectID m_idBackproject;
  69   InterpolationID m_idInterpolation;
  70   bool m_fail;
  71   Backproject* m_pBackprojectImplem;
  72
  73   static const char BPROJ_TRIG_STR[]=     "trig";
  74   static const char BPROJ_TABLE_STR[]=    "table";
  75   static const char BPROJ_DIFF_STR[]=     "diff";
  76   static const char BPROJ_DIFF2_STR[]=    "diff2";
  77   static const char BPROJ_IDIFF2_STR[]=   "idiff2";
  78
  79   static const char INTERP_NEAREST_STR[]=  "nearest";
  80   static const char INTERP_LINEAR_STR[]=   "linear";
  81   static const char INTERP_BSPLINE_STR[]=  "bspline";
  82
  83   static const InterpolationID convertInterpolationNameToID (const char* const interpName);
  84   static const char* convertInterpolationIDToName (const InterpolationID interpID);
  85   static const BackprojectID convertBackprojectNameToID (const char* const bprojName);
  86   static const char* convertBackprojectIDToName (const BackprojectID bprojID);
  87
  88   bool initBackprojector (const Projections& proj, ImageFile& im, const char* const backprojName, const char* const interpName);
  89 };
  90
  91
  92 class Backproject
  93 {
  94  public:
  95     Backproject (const Projections& proj, ImageFile& im, Backprojector::InterpolationID interpType);
  96
  97     virtual ~Backproject ();
  98
  99     virtual void BackprojectView (const double* const viewData, const double viewAngle) {};
 100
 101  protected:
 102     void ScaleImageByRotIncrement (void);
 103     void Backproject::errorIndexOutsideDetector (int ix, int iy, double theta, double r, double phi, double L, int ni);
 104     void Backproject::errorIndexOutsideDetector (int ix, int iy, double theta, double L, int ni);
 105
 106     Backprojector::InterpolationID interpType;
 107     const Projections& proj;
 108     ImageFile& im;
 109     ImageFileArray v;
 110     kuint32 nx;
 111     kuint32 ny;
 112     double detInc;
 113     double rotInc;
 114     int iDetCenter;             // index refering to L=0 projection
 115     int nDet;
 116     double xMin, xMax, yMin, yMax;     // Retangular coords of phantom
 117     double xInc, yInc;  // size of cells
 118
 119  private:
 120     Backproject (const Backproject& rhs);
 121     Backproject& operator= (const Backproject& rhs);
 122 };
 123
 124
 125 class BackprojectTrig : public Backproject
 126 {
 127  public:
 128   BackprojectTrig (const Projections& proj, ImageFile& im, Backprojector::InterpolationID interpType)
 129       : Backproject::Backproject (proj, im, interpType)
 130       {}
 131
 132   void BackprojectView (const double* const t, double view_angle);
 133 };
 134
 135
 136 class BackprojectTable : public Backproject
 137 {
 138  public:
 139   BackprojectTable (const Projections& proj, ImageFile& im, Backprojector::InterpolationID interpType);
 140   ~BackprojectTable ();
 141
 142   void BackprojectView (const double* const t, double view_angle);
 143
 144  private:
 145   Array2d<kfloat64> arrayR;
 146   Array2d<kfloat64> arrayPhi;
 147   kfloat64** r;
 148   kfloat64** phi;
 149 };
 150
 151
 152 class BackprojectDiff : public Backproject
 153 {
 154  public:
 155   BackprojectDiff (const Projections& proj, ImageFile& im, Backprojector::InterpolationID interpType);
 156   ~BackprojectDiff ();
 157
 158   void BackprojectView (const double* const t, double view_angle);
 159
 160  protected:
 161   double start_r;
 162   double start_phi;
 163   double im_xinc, im_yinc;
 164 };
 165
 166 class BackprojectDiff2 : public BackprojectDiff
 167 {
 168  public:
 169   BackprojectDiff2 (const Projections& proj, ImageFile& im, Backprojector::InterpolationID interpType)
 170     :  BackprojectDiff::BackprojectDiff (proj, im, interpType)
 171     {}
 172
 173   void BackprojectView (const double* const t, double view_angle);
 174 };
 175
 176 class BackprojectIntDiff2 : public BackprojectDiff
 177 {
 178  public:
 179   BackprojectIntDiff2 (const Projections& proj, ImageFile& im, Backprojector::InterpolationID interpType)
 180     :  BackprojectDiff::BackprojectDiff (proj, im, interpType)
 181     {}
 182
 183   void BackprojectView (const double* const t, double view_angle);
 184 };
 185
 186