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 1.10 2000/07/19 04:33:27 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
  39 class Backprojector
  40 {
  41  public:
  42   typedef  enum {
  43     BPROJ_INVALID,
  44     BPROJ_TRIG,
  45     BPROJ_TABLE,
  46     BPROJ_DIFF,
  47     BPROJ_DIFF2,
  48     BPROJ_IDIFF2,
  49     BPROJ_IDIFF3
  50 } BackprojectID;
  51
  52   typedef enum {
  53     INTERP_INVALID,
  54     INTERP_NEAREST,      // Nearest neighbor
  55 #if HAVE_BSPLINE_INTERP
  56     I_BSPLINE,
  57     I_1BSPLINE,      // 1st order B-Spline
  58     I_2BSPLINE,
  59     I_3BSPLINE,
  60 #endif
  61     INTERP_LINEAR,        // Linear interpolation
  62     INTERP_FREQ_PREINTERPOLATION,
  63   } InterpolationID;
  64
  65   static const char BPROJ_TRIG_STR[]=     "trig";
  66   static const char BPROJ_TABLE_STR[]=    "table";
  67   static const char BPROJ_DIFF_STR[]=     "diff";
  68   static const char BPROJ_DIFF2_STR[]=    "diff2";
  69   static const char BPROJ_IDIFF2_STR[]=   "idiff2";
  70   static const char BPROJ_IDIFF3_STR[]=   "idiff3";
  71
  72   static const char INTERP_NEAREST_STR[]=  "nearest";
  73   static const char INTERP_LINEAR_STR[]=   "linear";
  74   static const char INTERP_BSPLINE_STR[]=  "bspline";
  75   static const char INTERP_FREQ_PREINTERPOLATION_STR[]= "freq_preinterpolation";
  76
  77   Backprojector (const Projections& proj, ImageFile& im, const char* const backprojName, const char* const interpName, const int interpFactor);
  78
  79   ~Backprojector (void);
  80
  81   void BackprojectView (const double* const viewData, const double viewAngle);
  82
  83   bool fail(void) const {return m_fail;}
  84   const string& failMessage(void) const {return m_failMessage;}
  85
  86  private:
  87   string m_nameBackproject;
  88   string m_nameInterpolation;
  89   BackprojectID m_idBackproject;
  90   InterpolationID m_idInterpolation;
  91   Backproject* m_pBackprojectImplem;
  92   bool m_fail;
  93   string m_failMessage;
  94
  95   static const InterpolationID convertInterpolationNameToID (const char* const interpName);
  96   static const char* convertInterpolationIDToName (const InterpolationID interpID);
  97   static const BackprojectID convertBackprojectNameToID (const char* const bprojName);
  98   static const char* convertBackprojectIDToName (const BackprojectID bprojID);
  99
 100   bool initBackprojector (const Projections& proj, ImageFile& im, const char* const backprojName, const char* const interpName, const int interpFactor);
 101 };
 102
 103
 104 class Backproject
 105 {
 106  public:
 107     Backproject (const Projections& proj, ImageFile& im, Backprojector::InterpolationID interpType, const int interpFactor);
 108
 109     virtual ~Backproject ();
 110
 111     virtual void BackprojectView (const double* const viewData, const double viewAngle) {};
 112
 113  protected:
 114     void ScaleImageByRotIncrement (void);
 115     void Backproject::errorIndexOutsideDetector (int ix, int iy, double theta, double r, double phi, double L, int ni);
 116     void Backproject::errorIndexOutsideDetector (int ix, int iy, double theta, double L, int ni);
 117
 118     const Projections& proj;
 119     ImageFile& im;
 120     Backprojector::InterpolationID interpType;
 121     ImageFileArray v;
 122     kint32 nx;
 123     kint32 ny;
 124     double detInc;
 125     double rotInc;
 126     int iDetCenter;             // index refering to L=0 projection
 127     int nDet;
 128     double xMin, xMax, yMin, yMax;     // Retangular coords of phantom
 129     double xInc, yInc;  // size of cells
 130     int m_interpFactor;
 131
 132  private:
 133     Backproject (const Backproject& rhs);
 134     Backproject& operator= (const Backproject& rhs);
 135 };
 136
 137
 138 class BackprojectTrig : public Backproject
 139 {
 140  public:
 141   BackprojectTrig (const Projections& proj, ImageFile& im, Backprojector::InterpolationID interpType, const int interpFactor)
 142       : Backproject::Backproject (proj, im, interpType, interpFactor)
 143       {}
 144
 145   void BackprojectView (const double* const t, double view_angle);
 146 };
 147
 148
 149 class BackprojectTable : public Backproject
 150 {
 151  public:
 152   BackprojectTable (const Projections& proj, ImageFile& im, Backprojector::InterpolationID interpType, const int interpFactor);
 153   ~BackprojectTable ();
 154
 155   void BackprojectView (const double* const t, double view_angle);
 156
 157  private:
 158   Array2d<kfloat64> arrayR;
 159   Array2d<kfloat64> arrayPhi;
 160   kfloat64** r;
 161   kfloat64** phi;
 162 };
 163
 164
 165 class BackprojectDiff : public Backproject
 166 {
 167  public:
 168   BackprojectDiff (const Projections& proj, ImageFile& im, Backprojector::InterpolationID interpType, const int interpFactor);
 169   ~BackprojectDiff ();
 170
 171   void BackprojectView (const double* const t, double view_angle);
 172
 173  protected:
 174   double start_r;
 175   double start_phi;
 176   double im_xinc, im_yinc;
 177 };
 178
 179 class BackprojectDiff2 : public BackprojectDiff
 180 {
 181  public:
 182   BackprojectDiff2 (const Projections& proj, ImageFile& im, Backprojector::InterpolationID interpType, const int interpFactor)
 183     :  BackprojectDiff::BackprojectDiff (proj, im, interpType, interpFactor)
 184     {}
 185
 186   void BackprojectView (const double* const t, double view_angle);
 187 };
 188
 189 class BackprojectIntDiff2 : public BackprojectDiff
 190 {
 191  public:
 192   BackprojectIntDiff2 (const Projections& proj, ImageFile& im, Backprojector::InterpolationID interpType, const int interpFactor)
 193     :  BackprojectDiff::BackprojectDiff (proj, im, interpType, interpFactor)
 194     {}
 195
 196   void BackprojectView (const double* const t, double view_angle);
 197 };
 198
 199
 200 class BackprojectIntDiff3 : public BackprojectDiff
 201 {
 202  public:
 203   BackprojectIntDiff3 (const Projections& proj, ImageFile& im, Backprojector::InterpolationID interpType, const int interpFactor)
 204     :  BackprojectDiff::BackprojectDiff (proj, im, interpType, interpFactor)
 205     {}
 206
 207   void BackprojectView (const double* const t, double view_angle);
 208 };
 209
 210
 211 #endif