include/procsignal.h

   1 /*****************************************************************************
   2 ** FILE IDENTIFICATION
   3 **
   4 **      Name:         filter.h
   5 **      Purpose:      Signal filter header file
   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: procsignal.h,v 1.10 2001/01/01 10:14:34 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 #ifndef PROCSIGNAL_H
  29 #define PROCSIGNAL_H
  30
  31
  32 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  33 #include "config.h"
  34 #endif
  35 #ifdef HAVE_FFTW
  36 #include <fftw.h>
  37 #include <rfftw.h>
  38 #endif
  39
  40 #include <complex>
  41
  42 class SignalFilter;
  43 class SGP;
  44 \r
  45 typedef std::complex<double> CTSimComplex;\r
  46 \r
  47
  48 class ProcessSignal {
  49  public:
  50     static const int FILTER_METHOD_INVALID;
  51     static const int FILTER_METHOD_CONVOLUTION;
  52     static const int FILTER_METHOD_FOURIER;
  53     static const int FILTER_METHOD_FOURIER_TABLE;
  54     static const int FILTER_METHOD_FFT;
  55 #if HAVE_FFTW
  56     static const int FILTER_METHOD_FFTW;
  57     static const int FILTER_METHOD_RFFTW;
  58 #endif
  59
  60     static const int FILTER_GENERATION_INVALID;
  61     static const int FILTER_GENERATION_DIRECT;
  62     static const int FILTER_GENERATION_INVERSE_FOURIER;
  63 \r
  64     enum {\r
  65       FORWARD = -1,\r
  66       BACKWARD = 1,\r
  67     };\r
  68
  69     ProcessSignal (const char* szFilterName, const char* szFilterMethodName,double bw, double signalIncrement, int n, double param, const char* szDomainName, const char* szFilterGenerationName, const int zeropad = 0, const int preinterpolationFactor = 1, const int iTraceLevel = Trace::TRACE_NONE, int iGeometry = Scanner::GEOMETRY_PARALLEL, double dFocalLength = 1., SGP* pSGP = NULL);
  70
  71     ~ProcessSignal();
  72
  73     void filterSignal (const float input[], double output[]) const;
  74
  75     bool fail(void) const       {return m_fail;}
  76     const std::string& failMessage(void) const {return m_failMessage;}
  77
  78     void setTraceLevel (int traceLevel) {m_traceLevel = traceLevel; }
  79
  80     int getNFilterPoints (void) const  { return m_nFilterPoints; }
  81     const double getFilterMin(void) const {return m_dFilterMin;}
  82     const double getFilterMax(void) const {return m_dFilterMax;}
  83     const double getFilterIncrement(void) const {return m_dFilterInc;}
  84     double* getFilter(void) {return m_adFilter;}
  85     const double* getFilter(void) const {return m_adFilter;}
  86
  87     const int idFilterGeneration() const { return m_idFilterGeneration;}
  88
  89     static const int getFilterGenerationCount() {return s_iFilterGenerationCount;}
  90     static const char** getFilterGenerationNameArray() {return s_aszFilterGenerationName;}
  91     static const char** getFilterGenerationTitleArray() {return s_aszFilterGenerationTitle;}
  92     static int convertFilterGenerationNameToID (const char* const fgName);
  93     static const char* convertFilterGenerationIDToName (const int idFG);
  94     static const char* convertFilterGenerationIDToTitle (const int idFG);
  95
  96     static const int getFilterMethodCount() {return s_iFilterMethodCount;}
  97     static const char** getFilterMethodNameArray() {return s_aszFilterMethodName;}
  98     static const char** getFilterMethodTitleArray() {return s_aszFilterMethodTitle;}
  99     static int convertFilterMethodNameToID (const char* const filterMethodName);
 100     static const char* convertFilterMethodIDToName (const int idFilterMethod);
 101     static const char* convertFilterMethodIDToTitle (const int idFilterMethod);
 102
 103     // transforms using direct trigometric calculation
 104     static void finiteFourierTransform (const double input[], double output[], const int n, const int direction);
 105     static void finiteFourierTransform (const double input[], std::complex<double> output[], const int n, const int direction);
 106     static void finiteFourierTransform (const std::complex<double> input[], std::complex<double> output[], const int n, const int direction);
 107     static void finiteFourierTransform (const std::complex<double> input[], double output[], const int n, const int direction);
 108
 109
 110     static void shuffleNaturalToFourierOrder (float* pdVector, const int n);\r
 111     static void shuffleNaturalToFourierOrder (double* pdVector, const int n);\r
 112     static void shuffleNaturalToFourierOrder (std::complex<double>* pdVector, const int n);\r
 113     static void shuffleFourierToNaturalOrder (float* pdVector, const int n);\r
 114     static void shuffleFourierToNaturalOrder (double* pdVector, const int n);\r
 115     static void shuffleFourierToNaturalOrder (std::complex<double>* pdVector, const int n);\r
 116 \r
 117
 118  private:
 119          std::string m_nameFilterMethod;
 120          std::string m_nameFilterGeneration;
 121     int m_idFilterMethod;
 122     int m_idFilterGeneration;
 123     int m_nSignalPoints;
 124     double* m_adFourierCosTable;
 125     double* m_adFourierSinTable;
 126     int m_nFilterPoints;
 127     double m_dSignalInc;
 128     double m_dFilterInc;
 129     double m_dFilterMin;
 130     double m_dFilterMax;
 131     double* m_adFilter;
 132     bool m_bFrequencyFiltering;
 133
 134     // Variables also kept in SignalFilter class
 135     int m_idFilter;
 136     int m_idDomain;
 137
 138     int m_traceLevel;
 139     double m_dBandwidth;
 140     double m_dFilterParam;
 141     int m_iZeropad;
 142     int m_nOutputPoints;
 143     int m_iPreinterpolationFactor;
 144     int m_idGeometry;
 145     double m_dFocalLength;
 146
 147     bool m_fail;
 148     std::string m_failMessage;
 149
 150     static const char* s_aszFilterMethodName[];
 151     static const char* s_aszFilterMethodTitle[];
 152     static const int s_iFilterMethodCount;
 153     static const char* s_aszFilterGenerationName[];
 154     static const char* s_aszFilterGenerationTitle[];
 155     static const int s_iFilterGenerationCount;
 156
 157 #ifdef HAVE_FFTW
 158     fftw_real* m_adRealFftInput, *m_adRealFftSignal;
 159     rfftw_plan m_realPlanForward, m_realPlanBackward;
 160     fftw_complex* m_adComplexFftInput, *m_adComplexFftSignal;
 161     fftw_plan m_complexPlanForward, m_complexPlanBackward;
 162 #endif
 163
 164     void init (const int idFilter, int idFilterMethod, double dBandwidth, double dSignalIncrement, int nSignalPoints, double dFilterParam, const int idDomain, int idFilterGeneration, const int iZeropad, const int iPreinterpolationFactor, const int iTraceLevel, const int iGeometry, double dFocalLength, SGP* pSGP);
 165
 166     // transforms that use precalculated trig tables, therefore don't
 167     // require number of data points (n) as an argument
 168     void finiteFourierTransform (const double input[], std::complex<double> output[], const int direction) const;
 169     void finiteFourierTransform (const std::complex<double> input[], std::complex<double> output[], const int direction) const;
 170     void finiteFourierTransform (const std::complex<double> input[], double output[], const int direction) const;
 171
 172     double convolve (const double func[], const double filter[], const double dx, const int n, const int np) const;
 173     double convolve (const double f[], const double dx, const int n, const int np) const;
 174     double convolve (const float f[], const double dx, const int n, const int np) const;
 175
 176 };
 177
 178
 179 #endif