include/projections.h

   1 /*****************************************************************************
   2 ** FILE IDENTIFICATION
   3 **
   4 **   Name:          projections.h
   5 **   Purpose:       Header file for Projections class
   6 **   Programmer:    Kevin Rosenberg
   7 **   Date Started:  July 1, 1984
   8 **
   9 **  This is part of the CTSim program
  10 **  Copyright (c) 1983-2001 Kevin Rosenberg
  11 **
  12 **  $Id: projections.h,v 1.30 2001/03/11 06:34:37 kevin Exp $
  13 **
  14 **
  15 **  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  16 **  it under the terms of the GNU General Public License (version 2) as
  17 **  published by the Free Software Foundation.
  18 **
  19 **  This program is distributed in the hope that it will be useful,
  20 **  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  21 **  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  22 **  GNU General Public License for more details.
  23 **
  24 **  You should have received a copy of the GNU General Public License
  25 **  along with this program; if not, write to the Free Software
  26 **  Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
  27 ******************************************************************************/
  28
  29 #ifndef PROJECTIONS_H
  30 #define PROJECTIONS_H
  31
  32 class Scanner;
  33 class DetectorArray;
  34 class Array2dFileLabel;
  35 class fnetorderstream;
  36
  37 #include "array2dfile.h"
  38 #include "imagefile.h"
  39 #include <complex>
  40 #include <vector>
  41
  42
  43 //used for rebinning divergent beam projections to parallel
  44 class ParallelRaysumCoordinate {
  45 public:
  46   double m_dT;      // Distance from center of origin
  47   double m_dTheta;  // perpendicular angle to origin
  48   double m_dRaysum;
  49
  50   bool lessThanT (ParallelRaysumCoordinate& rCompare)
  51   {return m_dT < rCompare.m_dT; }
  52   bool lessThanTheta (ParallelRaysumCoordinate& rCompare)
  53   {return m_dTheta < rCompare.m_dTheta; }
  54
  55   static bool compareByTheta (ParallelRaysumCoordinate* a, ParallelRaysumCoordinate* b)
  56   { return a->m_dTheta == b->m_dTheta ? b->m_dT > a->m_dT : b->m_dTheta > a->m_dTheta; }
  57
  58   // sort first by T, then Theta
  59   static bool compareByT (ParallelRaysumCoordinate* a, ParallelRaysumCoordinate* b)
  60   { return a->m_dT == b->m_dT ? b->m_dTheta > a->m_dTheta : b->m_dT > a->m_dT; }
  61
  62 };
  63
  64 class ParallelRaysums {
  65 public:
  66   ParallelRaysums (Projections* pProjections);
  67   ~ParallelRaysums ();
  68
  69   typedef std::vector<ParallelRaysumCoordinate*> CoordinateContainer;
  70   typedef CoordinateContainer::iterator CoordinateIterator;
  71
  72   CoordinateContainer& getCoordinates() {return m_vecpCoordinates;}
  73   int getNumCoordinates() const {return m_iNumCoordinates;}
  74   void getLimits (double* dMinT, double* dMaxT, double* dMinTheta, double* dMaxTheta) const;
  75   CoordinateContainer& getSortedByT();
  76   CoordinateContainer& getSortedByTheta();
  77   double interpolate (double* pdX, double* pdY, int n, double dXValue);
  78   void getThetaAndRaysumsForT (int iT, double* pdTheta, double* pdRaysum);
  79   void getDetPositions (double* pdDetPos);
  80
  81 private:
  82   CoordinateContainer m_vecpCoordinates;
  83   CoordinateContainer m_vecpSortedByT;
  84   CoordinateContainer m_vecpSortedByTheta;
  85   int m_iNumCoordinates;
  86   int m_iNumView;
  87   int m_iNumDet;
  88 };
  89
  90
  91
  92 // Projections
  93 class Projections
  94 {
  95  public:
  96
  97   static const int POLAR_INTERP_INVALID;
  98   static const int POLAR_INTERP_NEAREST;
  99   static const int POLAR_INTERP_BILINEAR;
 100   static const int POLAR_INTERP_BICUBIC;
 101
 102   Projections (const int nView, const int nDet);
 103   Projections (const Scanner& scanner);
 104   Projections ();
 105   ~Projections ();
 106
 107   static const int getInterpCount() {return s_iInterpCount;}
 108   static const char* const* getInterpNameArray() {return s_aszInterpName;}
 109   static const char* const* getInterpTitleArray() {return s_aszInterpTitle;}
 110   static int convertInterpNameToID (const char* const interpName);
 111   static const char* convertInterpIDToName (const int interpID);
 112   static const char* convertInterpIDToTitle (const int interpID);
 113
 114   void initFromScanner (const Scanner& scanner);
 115   bool initFromSomatomAR_STAR (int iNViews, int iNDets, unsigned char* pData, unsigned long lDataLength);
 116
 117   void printProjectionData (int startView, int endView);
 118   void printProjectionData ();
 119   void printScanInfo (std::ostringstream& os) const;
 120
 121   bool read (const std::string& fname);
 122   bool read (const char* fname);
 123   bool write (const char* fname);
 124   bool write (const std::string& fname);
 125   bool detarrayRead (fnetorderstream& fs, DetectorArray& darray, const int view_num);
 126   bool detarrayWrite (fnetorderstream& fs, const DetectorArray& darray, const int view_num);
 127
 128   Projections* interpolateToParallel();
 129
 130   bool convertPolar (ImageFile& rIF, int iInterpolation);
 131   bool convertFFTPolar (ImageFile& rIF, int iInterpolation, int iZeropad);
 132   bool calcArrayPolarCoordinates (unsigned int nx, unsigned int ny, double** ppdView, double** ppdDet);
 133   void interpolatePolar (ImageFileArray& v, ImageFileArray& vImag, unsigned int nx, unsigned int ny, std::complex<double>** ppcDetValue,
 134     double** ppdDet, double** ppdView, unsigned int nView, unsigned int nDet, int iInterpolate);
 135
 136   bool reconstruct (ImageFile& im, const char* const filterName, double filt_param, const char* const filterMethodName, const int zeropad, const char* frequencyFilterName, const char* const interpName, int interp_param, const char* const backprojName, const int trace) const;
 137
 138   void setNView (int nView);  // used in MPI to restrict # of views
 139   void setRotInc (double rotInc) { m_rotInc = rotInc;}
 140   void setDetInc (double detInc) { m_detInc = detInc;}
 141   void setCalcTime (double calcTime) {m_calcTime = calcTime;}
 142   void setRemark (const char* remark) {m_remark = remark; m_label.setLabelString(remark);}
 143   void setRemark (const std::string& remark) {setRemark(remark.c_str());}
 144
 145   double detStart() const {return m_detStart;}
 146   double rotStart() const {return m_rotStart;}
 147   double calcTime() const {return m_calcTime;}
 148   double viewLen() const {return m_dViewDiameter / SQRT2;}
 149   const char*  remark() const {return m_remark.c_str();}
 150   double detInc() const {return m_detInc;}
 151   double rotInc() const {return m_rotInc;}
 152   int nDet() const {return m_nDet;}
 153   int nView() const {return m_nView;}
 154   int geometry() const {return m_geometry;}
 155   double focalLength() const {return m_dFocalLength;}
 156   double sourceDetectorLength() const { return m_dSourceDetectorLength;}
 157
 158   double phmLen() const { return m_dViewDiameter / SQRT2; }
 159   void setPhmLen(double phmLen) { m_dViewDiameter = phmLen * SQRT2; }
 160
 161   const std::string& getFilename() const {return m_filename;}
 162   Array2dFileLabel& getLabel() {return m_label;}
 163   const Array2dFileLabel& getLabel() const {return m_label;}
 164
 165   DetectorArray& getDetectorArray (const int iview)
 166       { return (*m_projData[iview]); }
 167
 168   const DetectorArray& getDetectorArray (const int iview) const
 169       { return (*m_projData[iview]); }
 170
 171   static bool copyHeader (const char* const filename, std::ostream& os);
 172   static bool copyHeader (const std::string& filename, std::ostream& os);
 173
 174   static bool copyViewData (const char* const filename, std::ostream& os, int startView, int endView);
 175   static bool copyViewData (const std::string& filename, std::ostream& os, int startView, int endView);
 176
 177  private:
 178   int m_headerSize;             // Size of disk file header
 179   int m_geometry;               // Geometry of scanner
 180   class DetectorArray **m_projData;     // Pointer to array of detarray_st pointers
 181   std::string m_remark;         // description of raysum data
 182   int m_nDet;                   // number of detectors in array
 183   int m_nView;                  // number of rotated views
 184   double m_calcTime;            // time required to calculate raysums
 185   double m_rotStart;            // starting view rotation
 186   double m_rotInc;              // angle between rotations
 187   double m_detStart;            // distance of beginning detector to center phantom
 188   double m_detInc;              // increment between detectors
 189   double m_dFocalLength;
 190   double m_dSourceDetectorLength;
 191   double m_dViewDiameter;
 192   double m_dFanBeamAngle;
 193   kuint32 m_year;                   // Creation date & time
 194   kuint32 m_month;
 195   kuint32 m_day;
 196   kuint32 m_hour;
 197   kuint32 m_minute;
 198   kuint32 m_second;
 199   std::string m_filename;
 200   Array2dFileLabel m_label;
 201
 202   const static kuint16 m_signature;
 203
 204   static const char* const s_aszInterpName[];
 205   static const char* const s_aszInterpTitle[];
 206   static const int s_iInterpCount;
 207
 208   bool headerWrite (fnetorderstream& fs);
 209   bool headerRead (fnetorderstream& fs);
 210   void newProjData ();
 211   void deleteProjData ();
 212
 213   void init (const int nView, const int nDet);
 214
 215   // prevent default methods
 216   Projections& operator= (const Projections& rhs);   // assignment
 217   Projections(const Projections& rhs);               // copy
 218 };
 219
 220
 221 #endif