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) 1983-2009 Kevin Rosenberg
  11 **
  12 **  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  13 **  it under the terms of the GNU General Public License (version 2) as
  14 **  published by the Free Software Foundation.
  15 **
  16 **  This program is distributed in the hope that it will be useful,
  17 **  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  18 **  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  19 **  GNU General Public License for more details.
  20 **
  21 **  You should have received a copy of the GNU General Public License
  22 **  along with this program; if not, write to the Free Software
  23 **  Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
  24 ******************************************************************************/
  25
  26
  27 #ifndef __BACKPROJECTORS_H
  28 #define __BACKPROJECTORS_H
  29
  30 #undef HAVE_BSPLINE_INTERP
  31
  32 #include "imagefile.h"
  33
  34
  35 class Backproject;
  36 class ImageFile;
  37 class Projections;
  38 struct ReconstructionROI;
  39
  40 class Backprojector
  41 {
  42  public:
  43   static const int BPROJ_INVALID;
  44   static const int BPROJ_TRIG;
  45   static const int BPROJ_TABLE;
  46   static const int BPROJ_DIFF;
  47   static const int BPROJ_IDIFF;
  48
  49   static const int INTERP_INVALID;
  50   static const int INTERP_NEAREST;
  51   static const int INTERP_LINEAR;
  52   static const int INTERP_CUBIC;
  53   static const int INTERP_FREQ_PREINTERPOLATION;
  54 #if HAVE_BSPLINE_INTERP
  55   static const int INTERP_BSPLINE;
  56   static const int INTERP_1BSPLINE;
  57   static const int INTERP_2BSPLINE;
  58   static const int INTERP_3BSPLINE;
  59 #endif
  60
  61   Backprojector (const Projections& proj, ImageFile& im, const char* const backprojName,
  62     const char* const interpName, const int interpFactor, const ReconstructionROI* pROI);
  63
  64   ~Backprojector ();
  65
  66   void BackprojectView (const double* const viewData, const double viewAngle);
  67   void PostProcessing();
  68
  69   bool fail() const {return m_fail;}
  70   const std::string& failMessage() const {return m_failMessage;}
  71
  72   static const int getBackprojectCount() {return s_iBackprojectCount;}
  73   static const char* const* getBackprojectNameArray() {return s_aszBackprojectName;}
  74   static const char* const* 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* const * getInterpNameArray() {return s_aszInterpName;}
  81   static const char* const * 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   std::string m_nameBackproject;
  89   std::string m_nameInterpolation;
  90   int m_idBackproject;
  91   int m_idInterpolation;
  92   Backproject* m_pBackprojectImplem;
  93   bool m_fail;
  94   std::string m_failMessage;
  95
  96   static const char* const s_aszBackprojectName[];
  97   static const char* const s_aszBackprojectTitle[];
  98   static const int s_iBackprojectCount;
  99
 100   static const char* const s_aszInterpName[];
 101   static const char* const s_aszInterpTitle[];
 102   static const int s_iInterpCount;
 103
 104   bool initBackprojector (const Projections& proj, ImageFile& im, const char* const backprojName,
 105     const char* const interpName, const int interpFactor, const ReconstructionROI* pROI);
 106 };
 107
 108
 109 class Backproject
 110 {
 111  public:
 112     Backproject (const Projections& proj, ImageFile& im, int interpID, const int interpFactor,
 113       const ReconstructionROI* pROI);
 114
 115     virtual ~Backproject ();
 116
 117     virtual void BackprojectView (const double* const viewData, const double viewAngle) = 0;
 118     virtual void PostProcessing (); // call after backprojecting all views
 119
 120  protected:
 121     void ScaleImageByRotIncrement ();
 122     void errorIndexOutsideDetector (int ix, int iy, double theta, double r, double phi, double L, int ni);
 123     void errorIndexOutsideDetector (int ix, int iy, double theta, double L, int ni);
 124     const Projections& proj;
 125     ImageFile& im;
 126     int interpType;
 127     ImageFileArray v;
 128     kint32 nx;
 129     kint32 ny;
 130     double detInc;
 131     double rotScale;
 132     int iDetCenter;             // index refering to L=0 projection
 133     int nDet;
 134     double xMin, xMax, yMin, yMax;     // Retangular coords of phantom
 135     double xInc, yInc;  // size of cells
 136     int m_interpFactor;
 137     double m_dFocalLength;
 138     double m_dSourceDetectorLength;
 139     bool m_bPostProcessingDone;
 140
 141  private:
 142     Backproject (const Backproject& rhs);
 143     Backproject& operator= (const Backproject& rhs);
 144 };
 145
 146
 147 class BackprojectTrig : public Backproject
 148 {
 149  public:
 150   BackprojectTrig (const Projections& proj, ImageFile& im, int interpID, const int interpFactor, const ReconstructionROI* pROI)
 151       : Backproject (proj, im, interpID, interpFactor, pROI)
 152       {}
 153
 154   void BackprojectView (const double* const t, const double view_angle);
 155 };
 156
 157
 158 class BackprojectTable : public Backproject
 159 {
 160  public:
 161   BackprojectTable (const Projections& proj, ImageFile& im, int interpID, const int interpFactor, const ReconstructionROI* pROI);
 162   virtual ~BackprojectTable ();
 163
 164   virtual void BackprojectView (const double* const t, const double view_angle);
 165   virtual void PostProcessing (); // call after backprojecting all views
 166
 167  protected:
 168   Array2d<kfloat64> arrayR;
 169   Array2d<kfloat64> arrayPhi;
 170   kfloat64** r;
 171   kfloat64** phi;
 172 };
 173
 174
 175 class BackprojectDiff : public Backproject
 176 {
 177  public:
 178   BackprojectDiff (const Projections& proj, ImageFile& im, int interpID, const int interpFactor, const ReconstructionROI* pROI);
 179   ~BackprojectDiff ();
 180
 181   virtual void BackprojectView (const double* const t, const double view_angle);
 182   virtual void PostProcessing (); // call after backprojecting all views
 183
 184  protected:
 185   double start_r;
 186   double start_phi;
 187   double im_xinc, im_yinc;
 188 };
 189
 190
 191 class BackprojectIntDiff : public BackprojectDiff
 192 {
 193  public:
 194   BackprojectIntDiff (const Projections& proj, ImageFile& im, int interpID, const int interpFactor, const ReconstructionROI* pROI)
 195     :  BackprojectDiff (proj, im, interpID, interpFactor, pROI)
 196     {}
 197
 198   void BackprojectView (const double* const t, const double view_angle);
 199 };
 200
 201 class BackprojectEquilinear : public BackprojectTable
 202 {
 203  public:
 204   BackprojectEquilinear (const Projections& proj, ImageFile& im, int interpID, const int interpFactor,  const ReconstructionROI* pROI)
 205       : BackprojectTable (proj, im, interpID, interpFactor, pROI)
 206       {}
 207
 208   void BackprojectView (const double* const t, const double view_angle);
 209
 210   virtual ~BackprojectEquilinear()
 211       {}
 212 };
 213
 214 class BackprojectEquiangular : public BackprojectTable
 215 {
 216  public:
 217   BackprojectEquiangular (const Projections& proj, ImageFile& im, int interpID, const int interpFactor,  const ReconstructionROI* pROI)
 218       : BackprojectTable (proj, im, interpID, interpFactor, pROI)
 219       {}
 220
 221   void BackprojectView (const double* const t, const double view_angle);
 222
 223   virtual ~BackprojectEquiangular()
 224       {}
 225 };
 226
 227
 228 #endif