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) 1983-2001 Kevin Rosenberg
  11 **
  12 **  $Id: procsignal.h,v 1.13 2001/01/28 19:10:18 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
  45 typedef std::complex<double> CTSimComplex;
  46
  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
  64     enum {
  65       FORWARD = -1,
  66       BACKWARD = 1,
  67     };
  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  private:
 111          std::string m_nameFilterMethod;
 112          std::string m_nameFilterGeneration;
 113     int m_idFilterMethod;
 114     int m_idFilterGeneration;
 115     int m_nSignalPoints;
 116     double* m_adFourierCosTable;
 117     double* m_adFourierSinTable;
 118     int m_nFilterPoints;
 119     double m_dSignalInc;
 120     double m_dFilterInc;
 121     double m_dFilterMin;
 122     double m_dFilterMax;
 123     double* m_adFilter;
 124     bool m_bFrequencyFiltering;
 125
 126     // Variables also kept in SignalFilter class
 127     int m_idFilter;
 128     int m_idDomain;
 129
 130     int m_traceLevel;
 131     double m_dBandwidth;
 132     double m_dFilterParam;
 133     int m_iZeropad;
 134     int m_nOutputPoints;
 135     int m_iPreinterpolationFactor;
 136     int m_idGeometry;
 137     double m_dFocalLength;
 138
 139     bool m_fail;
 140     std::string m_failMessage;
 141
 142     static const char* s_aszFilterMethodName[];
 143     static const char* s_aszFilterMethodTitle[];
 144     static const int s_iFilterMethodCount;
 145     static const char* s_aszFilterGenerationName[];
 146     static const char* s_aszFilterGenerationTitle[];
 147     static const int s_iFilterGenerationCount;
 148
 149 #ifdef HAVE_FFTW
 150     fftw_real* m_adRealFftInput, *m_adRealFftSignal;
 151     rfftw_plan m_realPlanForward, m_realPlanBackward;
 152     fftw_complex* m_adComplexFftInput, *m_adComplexFftSignal;
 153     fftw_plan m_complexPlanForward, m_complexPlanBackward;
 154 #endif
 155
 156     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);
 157
 158     // transforms that use precalculated trig tables, therefore don't
 159     // require number of data points (n) as an argument
 160     void finiteFourierTransform (const double input[], std::complex<double> output[], const int direction) const;
 161     void finiteFourierTransform (const std::complex<double> input[], std::complex<double> output[], const int direction) const;
 162     void finiteFourierTransform (const std::complex<double> input[], double output[], const int direction) const;
 163
 164     double convolve (const double func[], const double filter[], const double dx, const int n, const int np) const;
 165     double convolve (const double f[], const double dx, const int n, const int np) const;
 166     double convolve (const float f[], const double dx, const int n, const int np) const;
 167
 168 };
 169
 170
 171 #endif