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) 1983-2009 Kevin Rosenberg
  11 **
  12 **  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  13 **  it under the terms of the GNU General Public License (version 2) as
  14 **  published by the Free Software Foundation.
  15 **
  16 **  This program is distributed in the hope that it will be useful,
  17 **  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  18 **  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  19 **  GNU General Public License for more details.
  20 **
  21 **  You should have received a copy of the GNU General Public License
  22 **  along with this program; if not, write to the Free Software
  23 **  Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
  24 ******************************************************************************/
  25
  26 #ifndef PROJECTIONS_H
  27 #define PROJECTIONS_H
  28
  29 class Scanner;
  30 class DetectorArray;
  31 class Array2dFileLabel;
  32 class fnetorderstream;
  33
  34 #include "array2dfile.h"
  35 #include "imagefile.h"
  36 #include <complex>
  37 #include <vector>
  38
  39
  40 //used for rebinning divergent beam projections to parallel
  41 class ParallelRaysumCoordinate {
  42 public:
  43   double m_dT;      // Distance from center of origin
  44   double m_dTheta;  // perpendicular angle to origin
  45   double m_dRaysum;
  46
  47   static bool compareByTheta (ParallelRaysumCoordinate* a, ParallelRaysumCoordinate* b)
  48   { return a->m_dTheta == b->m_dTheta ? b->m_dT > a->m_dT : b->m_dTheta > a->m_dTheta; }
  49
  50   // sort first by T, then Theta
  51   static bool compareByT (ParallelRaysumCoordinate* a, ParallelRaysumCoordinate* b)
  52   { return a->m_dT == b->m_dT ? b->m_dTheta > a->m_dTheta : b->m_dT > a->m_dT; }
  53
  54 };
  55
  56 class ParallelRaysums {
  57 public:
  58
  59   enum {
  60     THETA_RANGE_UNCONSTRAINED = 0,
  61     THETA_RANGE_NORMALIZE_TO_TWOPI,
  62     THETA_RANGE_FOLD_TO_PI,
  63   };
  64
  65   ParallelRaysums (const Projections* pProjections, int iThetaRange);
  66   ~ParallelRaysums ();
  67
  68   typedef std::vector<ParallelRaysumCoordinate*> CoordinateContainer;
  69   typedef CoordinateContainer::iterator CoordinateIterator;
  70
  71   CoordinateContainer& getCoordinates() {return m_vecpCoordinates;}
  72   int getNumCoordinates() const {return m_iNumCoordinates;}
  73   void getLimits (double* dMinT, double* dMaxT, double* dMinTheta, double* dMaxTheta) const;
  74   CoordinateContainer& getSortedByT();
  75   CoordinateContainer& getSortedByTheta();
  76   double interpolate (double* pdX, double* pdY, int n, double dXValue, int* iLastFloor = NULL);
  77   void getThetaAndRaysumsForT (int iT, double* pdTheta, double* pdRaysum);
  78   void getDetPositions (double* pdDetPos);
  79
  80 private:
  81   CoordinateContainer m_vecpCoordinates;
  82   CoordinateContainer m_vecpSortedByT;
  83   CoordinateContainer m_vecpSortedByTheta;
  84   ParallelRaysumCoordinate* m_pCoordinates;
  85   int m_iNumCoordinates;
  86   int m_iNumView;
  87   int m_iNumDet;
  88   int m_iThetaRange;
  89 };
  90
  91
  92
  93 // Projections
  94 class Projections
  95 {
  96  public:
  97
  98   static const int POLAR_INTERP_INVALID;
  99   static const int POLAR_INTERP_NEAREST;
 100   static const int POLAR_INTERP_BILINEAR;
 101   static const int POLAR_INTERP_BICUBIC;
 102
 103   Projections (const int nView, const int nDet);
 104   Projections (const Scanner& scanner);
 105   Projections ();
 106   ~Projections ();
 107
 108   static const int getInterpCount() {return s_iInterpCount;}
 109   static const char* const* getInterpNameArray() {return s_aszInterpName;}
 110   static const char* const* getInterpTitleArray() {return s_aszInterpTitle;}
 111   static int convertInterpNameToID (const char* const interpName);
 112   static const char* convertInterpIDToName (const int interpID);
 113   static const char* convertInterpIDToTitle (const int interpID);
 114
 115   void initFromScanner (const Scanner& scanner);
 116   bool initFromSomatomAR_STAR (int iNViews, int iNDets, unsigned char* pData, unsigned long lDataLength);
 117
 118   void printProjectionData (int startView, int endView);
 119   void printProjectionData ();
 120   void printScanInfo (std::ostringstream& os) const;
 121
 122   int Helical180LI(int interpView);
 123   int Helical180LI_Equiangular(int interpView);
 124   int HalfScanFeather(void);
 125
 126   bool read (const std::string& fname);
 127   bool read (const char* fname);
 128   bool write (const char* fname);
 129   bool write (const std::string& fname);
 130   bool detarrayRead (fnetorderstream& fs, DetectorArray& darray, const int view_num);
 131   bool detarrayWrite (fnetorderstream& fs, const DetectorArray& darray, const int view_num);
 132
 133   Projections* interpolateToParallel() const;
 134
 135   bool convertPolar (ImageFile& rIF, int iInterpolation);
 136   bool convertFFTPolar (ImageFile& rIF, int iInterpolation, int iZeropad);
 137   void calcArrayPolarCoordinates (unsigned int nx, unsigned int ny, double** ppdView, double** ppdDet,
 138     int iNumDetWithZeros, double dZeropadRatio, double dDetInc);
 139   void interpolatePolar (ImageFileArray& v, ImageFileArray& vImag, unsigned int nx, unsigned int ny, std::complex<double>** ppcDetValue,
 140     double** ppdDet, double** ppdView, unsigned int nView, unsigned int nDet, unsigned int nDetWithZeros,
 141     int iInterpolate);
 142
 143   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;
 144
 145   void setNView (int nView);  // used in MPI to restrict # of views
 146   void setRotInc (double rotInc) { m_rotInc = rotInc;}
 147   void setDetInc (double detInc) { m_detInc = detInc;}
 148   void setCalcTime (double calcTime) {m_calcTime = calcTime;}
 149   void setRemark (const char* remark) {m_remark = remark; m_label.setLabelString(remark);}
 150   void setRemark (const std::string& remark) {setRemark(remark.c_str());}
 151
 152   double detStart() const {return m_detStart;}
 153   double rotStart() const {return m_rotStart;}
 154   double calcTime() const {return m_calcTime;}
 155   double viewLen() const {return m_dViewDiameter / SQRT2;}
 156   const char*  remark() const {return m_remark.c_str();}
 157   double detInc() const {return m_detInc;}
 158   double rotInc() const {return m_rotInc;}
 159   int nDet() const {return m_nDet;}
 160   int nView() const {return m_nView;}
 161   int geometry() const {return m_geometry;}
 162   double focalLength() const {return m_dFocalLength;}
 163   double sourceDetectorLength() const { return m_dSourceDetectorLength;}
 164   double viewDiameter() const {return m_dViewDiameter; }
 165   double phmLen() const { return m_dViewDiameter / SQRT2; }
 166   void setPhmLen(double phmLen) { m_dViewDiameter = phmLen * SQRT2; }
 167
 168   const std::string& getFilename() const {return m_filename;}
 169   Array2dFileLabel& getLabel() {return m_label;}
 170   const Array2dFileLabel& getLabel() const {return m_label;}
 171
 172   DetectorArray& getDetectorArray (const int iview)
 173       { return (*m_projData[iview]); }
 174
 175   const DetectorArray& getDetectorArray (const int iview) const
 176       { return (*m_projData[iview]); }
 177
 178   static bool copyHeader (const char* const filename, std::ostream& os);
 179   static bool copyHeader (const std::string& filename, std::ostream& os);
 180
 181   static bool copyViewData (const char* const filename, std::ostream& os, int startView, int endView);
 182   static bool copyViewData (const std::string& filename, std::ostream& os, int startView, int endView);
 183
 184  private:
 185   int m_headerSize;             // Size of disk file header
 186   int m_geometry;               // Geometry of scanner
 187   class DetectorArray **m_projData;     // Pointer to array of detarray_st pointers
 188   std::string m_remark;         // description of raysum data
 189   int m_nDet;                   // number of detectors in array
 190   int m_nView;                  // number of rotated views
 191   double m_calcTime;            // time required to calculate raysums
 192   double m_rotStart;            // starting view rotation
 193   double m_rotInc;              // angle between rotations
 194   double m_detStart;            // distance of beginning detector to center phantom
 195   double m_detInc;              // increment between detectors
 196   double m_dFocalLength;
 197   double m_dSourceDetectorLength;
 198   double m_dViewDiameter;
 199   double m_dFanBeamAngle;
 200   kuint32 m_year;                   // Creation date & time
 201   kuint32 m_month;
 202   kuint32 m_day;
 203   kuint32 m_hour;
 204   kuint32 m_minute;
 205   kuint32 m_second;
 206   std::string m_filename;
 207   Array2dFileLabel m_label;
 208
 209   const static kuint16 m_signature;
 210
 211   static const char* const s_aszInterpName[];
 212   static const char* const s_aszInterpTitle[];
 213   static const int s_iInterpCount;
 214
 215   bool headerWrite (fnetorderstream& fs);
 216   bool headerRead (fnetorderstream& fs);
 217   void newProjData ();
 218   void deleteProjData ();
 219
 220   void init (const int nView, const int nDet);
 221
 222   // prevent default methods
 223   Projections& operator= (const Projections& rhs);   // assignment
 224   Projections(const Projections& rhs);               // copy
 225 };
 226
 227
 228 #endif