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 1.6 2000/07/07 15:30:59 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     BPROJ_IDIFF3
  44 } BackprojectID;
  45
  46   typedef enum {
  47     INTERP_INVALID,
  48     INTERP_NEAREST,      // Nearest neighbor
  49 #if HAVE_BSPLINE_INTERP
  50     I_BSPLINE,
  51     I_1BSPLINE,      // 1st order B-Spline
  52     I_2BSPLINE,
  53     I_3BSPLINE,
  54 #endif
  55     INTERP_LINEAR        // Linear interpolation
  56   } InterpolationID;
  57
  58   static const char BPROJ_TRIG_STR[]=     "trig";
  59   static const char BPROJ_TABLE_STR[]=    "table";
  60   static const char BPROJ_DIFF_STR[]=     "diff";
  61   static const char BPROJ_DIFF2_STR[]=    "diff2";
  62   static const char BPROJ_IDIFF2_STR[]=   "idiff2";
  63   static const char BPROJ_IDIFF3_STR[]=   "idiff3";
  64
  65   static const char INTERP_NEAREST_STR[]=  "nearest";
  66   static const char INTERP_LINEAR_STR[]=   "linear";
  67   static const char INTERP_BSPLINE_STR[]=  "bspline";
  68
  69
  70   Backprojector (const Projections& proj, ImageFile& im, const char* const backprojName, const char* const interpName);
  71
  72   ~Backprojector (void);
  73
  74   void BackprojectView (const double* const viewData, const double viewAngle);
  75
  76   bool fail(void) const {return m_fail;}
  77   const string& failMessage(void) const {return m_failMessage;}
  78
  79  private:
  80   string m_nameBackproject;
  81   string m_nameInterpolation;
  82   BackprojectID m_idBackproject;
  83   InterpolationID m_idInterpolation;
  84   Backproject* m_pBackprojectImplem;
  85   bool m_fail;
  86   string m_failMessage;
  87
  88   static const InterpolationID convertInterpolationNameToID (const char* const interpName);
  89   static const char* convertInterpolationIDToName (const InterpolationID interpID);
  90   static const BackprojectID convertBackprojectNameToID (const char* const bprojName);
  91   static const char* convertBackprojectIDToName (const BackprojectID bprojID);
  92
  93   bool initBackprojector (const Projections& proj, ImageFile& im, const char* const backprojName, const char* const interpName);
  94 };
  95
  96
  97 class Backproject
  98 {
  99  public:
 100     Backproject (const Projections& proj, ImageFile& im, Backprojector::InterpolationID interpType);
 101
 102     virtual ~Backproject ();
 103
 104     virtual void BackprojectView (const double* const viewData, const double viewAngle) {};
 105
 106  protected:
 107     void ScaleImageByRotIncrement (void);
 108     void Backproject::errorIndexOutsideDetector (int ix, int iy, double theta, double r, double phi, double L, int ni);
 109     void Backproject::errorIndexOutsideDetector (int ix, int iy, double theta, double L, int ni);
 110
 111     Backprojector::InterpolationID interpType;
 112     const Projections& proj;
 113     ImageFile& im;
 114     ImageFileArray v;
 115     kuint32 nx;
 116     kuint32 ny;
 117     double detInc;
 118     double rotInc;
 119     int iDetCenter;             // index refering to L=0 projection
 120     int nDet;
 121     double xMin, xMax, yMin, yMax;     // Retangular coords of phantom
 122     double xInc, yInc;  // size of cells
 123
 124  private:
 125     Backproject (const Backproject& rhs);
 126     Backproject& operator= (const Backproject& rhs);
 127 };
 128
 129
 130 class BackprojectTrig : public Backproject
 131 {
 132  public:
 133   BackprojectTrig (const Projections& proj, ImageFile& im, Backprojector::InterpolationID interpType)
 134       : Backproject::Backproject (proj, im, interpType)
 135       {}
 136
 137   void BackprojectView (const double* const t, double view_angle);
 138 };
 139
 140
 141 class BackprojectTable : public Backproject
 142 {
 143  public:
 144   BackprojectTable (const Projections& proj, ImageFile& im, Backprojector::InterpolationID interpType);
 145   ~BackprojectTable ();
 146
 147   void BackprojectView (const double* const t, double view_angle);
 148
 149  private:
 150   Array2d<kfloat64> arrayR;
 151   Array2d<kfloat64> arrayPhi;
 152   kfloat64** r;
 153   kfloat64** phi;
 154 };
 155
 156
 157 class BackprojectDiff : public Backproject
 158 {
 159  public:
 160   BackprojectDiff (const Projections& proj, ImageFile& im, Backprojector::InterpolationID interpType);
 161   ~BackprojectDiff ();
 162
 163   void BackprojectView (const double* const t, double view_angle);
 164
 165  protected:
 166   double start_r;
 167   double start_phi;
 168   double im_xinc, im_yinc;
 169 };
 170
 171 class BackprojectDiff2 : public BackprojectDiff
 172 {
 173  public:
 174   BackprojectDiff2 (const Projections& proj, ImageFile& im, Backprojector::InterpolationID interpType)
 175     :  BackprojectDiff::BackprojectDiff (proj, im, interpType)
 176     {}
 177
 178   void BackprojectView (const double* const t, double view_angle);
 179 };
 180
 181 class BackprojectIntDiff2 : public BackprojectDiff
 182 {
 183  public:
 184   BackprojectIntDiff2 (const Projections& proj, ImageFile& im, Backprojector::InterpolationID interpType)
 185     :  BackprojectDiff::BackprojectDiff (proj, im, interpType)
 186     {}
 187
 188   void BackprojectView (const double* const t, double view_angle);
 189 };
 190
 191
 192 class BackprojectIntDiff3 : public BackprojectDiff
 193 {
 194  public:
 195   BackprojectIntDiff3 (const Projections& proj, ImageFile& im, Backprojector::InterpolationID interpType)
 196     :  BackprojectDiff::BackprojectDiff (proj, im, interpType)
 197     {}
 198
 199   void BackprojectView (const double* const t, double view_angle);
 200 };
 201
 202