libctsim/imagefile.cpp

   1 /*****************************************************************************
   2 ** FILE IDENTIFICATION
   3 **
   4 **      Name:           imagefile.cpp
   5 **  Purpose:      Imagefile classes
   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: imagefile.cpp,v 1.46 2002/06/27 03:19:23 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 #include "ct.h"
  29 #ifdef HAVE_CTN_DICOM
  30 #include "ctndicom.h"
  31 #endif
  32
  33 const double ImageFile::s_dRedGrayscaleFactor = 0.299;
  34 const double ImageFile::s_dGreenGrayscaleFactor = 0.587;
  35 const double ImageFile::s_dBlueGrayscaleFactor = 0.114;
  36
  37
  38 const int ImageFile::EXPORT_FORMAT_INVALID = -1;
  39 const int ImageFile::EXPORT_FORMAT_TEXT = 0;
  40 const int ImageFile::EXPORT_FORMAT_PGM = 1;
  41 const int ImageFile::EXPORT_FORMAT_PGMASCII = 2;
  42 #ifdef HAVE_PNG
  43 const int ImageFile::EXPORT_FORMAT_PNG = 3;
  44 const int ImageFile::EXPORT_FORMAT_PNG16 = 4;
  45 #endif
  46 #ifdef HAVE_CTN_DICOM
  47 const int ImageFile::EXPORT_FORMAT_DICOM = 5;
  48 #endif
  49 const int ImageFile::EXPORT_FORMAT_RAW = 6;
  50
  51 const char* ImageFile::s_aszExportFormatName[] =
  52 {
  53   {"text"},
  54   {"pgm"},
  55   {"pgmascii"},
  56 #ifdef HAVE_PNG
  57   {"png"},
  58   {"png16"},
  59 #endif
  60 #ifdef HAVE_CTN_DICOM
  61   {"dicom"},
  62 #endif
  63 };
  64
  65 const char* ImageFile::s_aszExportFormatTitle[] =
  66 {
  67   {"Text"},
  68   {"PGM"},
  69   {"PGM ASCII"},
  70   {"PNG"},
  71   {"PNG 16-bit"},
  72 #ifdef HAVE_CTN_DICOM
  73   {"Dicom"},
  74 #endif
  75 };
  76 const int ImageFile::s_iExportFormatCount = sizeof(s_aszExportFormatName) / sizeof(const char*);
  77
  78
  79 const int ImageFile::IMPORT_FORMAT_INVALID = -1;
  80 const int ImageFile::IMPORT_FORMAT_PPM = 0;
  81 #ifdef HAVE_PNG
  82 const int ImageFile::IMPORT_FORMAT_PNG = 1;
  83 #endif
  84 #ifdef HAVE_CTN_DICOM
  85 const int ImageFile::IMPORT_FORMAT_DICOM = 2;
  86 #endif
  87
  88
  89 const char* ImageFile::s_aszImportFormatName[] =
  90 {
  91   {"ppm"},
  92 #ifdef HAVE_PNG
  93   {"png"},
  94 #endif
  95 #ifdef HAVE_CTN_DICOM
  96   {"dicom"},
  97 #endif
  98 };
  99
 100 const char* ImageFile::s_aszImportFormatTitle[] =
 101 {
 102   {"PPM"},
 103   {"PNG"},
 104 #ifdef HAVE_CTN_DICOM
 105   {"Dicom"},
 106 #endif
 107 };
 108 const int ImageFile::s_iImportFormatCount = sizeof(s_aszImportFormatName) / sizeof(const char*);
 109
 110
 111
 112 F32Image::F32Image (int nx, int ny, int dataType)
 113 : Array2dFile (nx, ny, sizeof(kfloat32), Array2dFile::PIXEL_FLOAT32, dataType)
 114 {
 115 }
 116
 117 F32Image::F32Image (void)
 118 : Array2dFile()
 119 {
 120   setPixelFormat (Array2dFile::PIXEL_FLOAT32);
 121   setPixelSize (sizeof(kfloat32));
 122   setDataType (Array2dFile::DATA_TYPE_REAL);
 123 }
 124
 125 F64Image::F64Image (int nx, int ny, int dataType)
 126 : Array2dFile (nx, ny, sizeof(kfloat64), Array2dFile::PIXEL_FLOAT64, dataType)
 127 {
 128 }
 129
 130 F64Image::F64Image (void)
 131 : Array2dFile ()
 132 {
 133   setPixelFormat (PIXEL_FLOAT64);
 134   setPixelSize (sizeof(kfloat64));
 135   setDataType (Array2dFile::DATA_TYPE_REAL);
 136 }
 137
 138 void
 139 ImageFile::getCenterCoordinates (unsigned int& iXCenter, unsigned int& iYCenter)
 140 {
 141   if (isEven (m_nx))
 142     iXCenter = m_nx / 2;
 143   else
 144     iXCenter = (m_nx - 1) / 2;
 145
 146   if (isEven (m_ny))
 147     iYCenter = m_ny / 2;
 148   else
 149     iYCenter = (m_ny - 1) / 2;
 150 }
 151
 152
 153 void
 154 ImageFile::filterResponse (const char* const domainName, double bw, const char* const filterName,
 155                            double filt_param, double dInputScale, double dOutputScale)
 156 {
 157   ImageFileArray v = getArray();
 158   SignalFilter filter (filterName, domainName, bw, filt_param);
 159
 160   unsigned int iXCenter, iYCenter;
 161   getCenterCoordinates (iXCenter, iYCenter);
 162
 163   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++)
 164     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 165       long lD2 = ((ix - iXCenter) * (ix - iXCenter)) + ((iy - iYCenter) * (iy - iYCenter));
 166       double r = ::sqrt (static_cast<double>(lD2)) * dInputScale;
 167       v[ix][iy] = filter.response (r) * dOutputScale;
 168     }
 169 }
 170
 171
 172 // ImageFile::comparativeStatistics    Calculate comparative stats
 173 //
 174 // OUTPUT
 175 //   d   Normalized root mean squared distance measure
 176 //   r   Normalized mean absolute distance measure
 177 //   e   Worst case distance measure
 178 //
 179 // REFERENCES
 180 //  G.T. Herman, Image Reconstruction From Projections, 1980
 181
 182 bool
 183 ImageFile::comparativeStatistics (const ImageFile& imComp, double& d, double& r, double& e) const
 184 {
 185   if (imComp.nx() != m_nx && imComp.ny() != m_ny) {
 186     sys_error (ERR_WARNING, "Image sizes differ [ImageFile::comparativeStatistics]");
 187     return false;
 188   }
 189   ImageFileArrayConst v = getArray();
 190   if (v == NULL || m_nx == 0 || m_ny == 0)
 191     return false;
 192
 193   ImageFileArrayConst vComp = imComp.getArray();
 194
 195   double myMean = 0.;
 196   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 197     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 198       myMean += v[ix][iy];
 199     }
 200   }
 201   myMean /= (m_nx * m_ny);
 202
 203   double sqErrorSum = 0.;
 204   double absErrorSum = 0.;
 205   double sqDiffFromMeanSum = 0.;
 206   double absValueSum = 0.;
 207   for (unsigned int ix2 = 0; ix2 < m_nx; ix2++) {
 208     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 209       double diff = v[ix2][iy] - vComp[ix2][iy];
 210       sqErrorSum += diff * diff;
 211       absErrorSum += fabs(diff);
 212       double diffFromMean = v[ix2][iy] - myMean;
 213       sqDiffFromMeanSum += diffFromMean * diffFromMean;
 214       absValueSum += fabs(v[ix2][iy]);
 215     }
 216   }
 217
 218   d = ::sqrt (sqErrorSum / sqDiffFromMeanSum);
 219   r = absErrorSum / absValueSum;
 220
 221   int hx = m_nx / 2;
 222   int hy = m_ny / 2;
 223   double eMax = -1;
 224   for (int ix3 = 0; ix3 < hx; ix3++) {
 225     for (int iy = 0; iy < hy; iy++) {
 226       double avgPixel = 0.25 * (v[2*ix3][2*iy] + v[2*ix3+1][2*iy] + v[2*ix3][2*iy+1] + v[2*ix3+1][2*iy+1]);
 227       double avgPixelComp = 0.25 * (vComp[2*ix3][2*iy] + vComp[2*ix3+1][2*iy] + vComp[2*ix3][2*iy+1] + vComp[2*ix3+1][2*iy+1]);
 228       double error = fabs (avgPixel - avgPixelComp);
 229       if (error > eMax)
 230         eMax = error;
 231     }
 232   }
 233
 234   e = eMax;
 235
 236   return true;
 237 }
 238
 239
 240 bool
 241 ImageFile::printComparativeStatistics (const ImageFile& imComp, std::ostream& os) const
 242 {
 243   double d, r, e;
 244
 245   if (comparativeStatistics (imComp, d, r, e)) {
 246     os << "  Normalized root mean squared distance (d): " << d << std::endl;
 247     os << "      Normalized mean absolute distance (r): " << r << std::endl;
 248     os << "Worst case distance (2x2 pixel average) (e): " << e << std::endl;
 249     return true;
 250   }
 251   return false;
 252 }
 253
 254
 255 void
 256 ImageFile::printStatistics (std::ostream& os) const
 257 {
 258   double min, max, mean, mode, median, stddev;
 259
 260   statistics (min, max, mean, mode, median, stddev);
 261   if (isComplex())
 262     os << "Real Component Statistics" << std::endl;
 263
 264   os << "   min: " << min << std::endl;
 265   os << "   max: " << max << std::endl;
 266   os << "  mean: " << mean << std::endl;
 267   os << "  mode: " << mode << std::endl;
 268   os << "median: " << median << std::endl;
 269   os << "stddev: " << stddev << std::endl;
 270
 271   if (isComplex()) {
 272     statistics (getImaginaryArray(), min, max, mean, mode, median, stddev);
 273     os << std::endl << "Imaginary Component Statistics" << std::endl;
 274     os << "   min: " << min << std::endl;
 275     os << "   max: " << max << std::endl;
 276     os << "  mean: " << mean << std::endl;
 277     os << "  mode: " << mode << std::endl;
 278     os << "median: " << median << std::endl;
 279     os << "stddev: " << stddev << std::endl;
 280   }
 281 }
 282
 283
 284 void
 285 ImageFile::statistics (double& min, double& max, double& mean, double& mode, double& median, double& stddev) const
 286 {
 287   ImageFileArrayConst v = getArray();
 288   statistics (v, min, max, mean, mode, median, stddev);
 289 }
 290
 291
 292 void
 293 ImageFile::statistics (ImageFileArrayConst v, double& min, double& max, double& mean, double& mode, double& median, double& stddev) const
 294 {
 295   int nx = m_nx;
 296   int ny = m_ny;
 297
 298   if (v == NULL || nx == 0 || ny == 0)
 299     return;
 300
 301   std::vector<double> vecImage;
 302   int iVec = 0;
 303   vecImage.resize (nx * ny);
 304   for (int ix = 0; ix < nx; ix++) {
 305     for (int iy = 0; iy < ny; iy++)
 306       vecImage[iVec++] = v[ix][iy];
 307   }
 308
 309   vectorNumericStatistics (vecImage, nx * ny, min, max, mean, mode, median, stddev);
 310 }
 311
 312 void
 313 ImageFile::getMinMax (double& min, double& max) const
 314 {
 315   int nx = m_nx;
 316   int ny = m_ny;
 317   ImageFileArrayConst v = getArray();
 318
 319   if (v == NULL || nx == 0 || ny == 0)
 320     return;
 321
 322   min = v[0][0];
 323   max = v[0][0];
 324   for (int ix = 0; ix < nx; ix++) {
 325     for (int iy = 0; iy < ny; iy++) {
 326       if (v[ix][iy] > max)
 327         max = v[ix][iy];
 328       if (v[ix][iy] < min)
 329         min = v[ix][iy];
 330     }
 331   }
 332 }
 333
 334 bool
 335 ImageFile::convertRealToComplex ()
 336 {
 337   if (dataType() != Array2dFile::DATA_TYPE_REAL)
 338     return false;
 339
 340   if (! reallocRealToComplex())
 341     return false;
 342
 343   ImageFileArray vImag = getImaginaryArray();
 344   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 345     ImageFileColumn vCol = vImag[ix];
 346     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++)
 347       *vCol++ = 0;
 348   }
 349
 350   return true;
 351 }
 352
 353 bool
 354 ImageFile::convertComplexToReal ()
 355 {
 356   if (dataType() != Array2dFile::DATA_TYPE_COMPLEX)
 357     return false;
 358
 359   ImageFileArray vReal = getArray();
 360   ImageFileArray vImag = getImaginaryArray();
 361   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 362     ImageFileColumn vRealCol = vReal[ix];
 363     ImageFileColumn vImagCol = vImag[ix];
 364     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 365       CTSimComplex c (*vRealCol, *vImagCol);
 366       *vRealCol++ = std::abs (c);
 367       vImagCol++;
 368     }
 369   }
 370
 371   return reallocComplexToReal();
 372 }
 373
 374 bool
 375 ImageFile::subtractImages (const ImageFile& rRHS, ImageFile& result) const
 376 {
 377   if (m_nx != rRHS.nx() || m_ny != rRHS.ny() || m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 378     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::subtractImage]");
 379     return false;
 380   }
 381
 382   if (isComplex() || rRHS.isComplex() && ! result.isComplex())
 383     result.convertRealToComplex();
 384
 385   ImageFileArrayConst vLHS = getArray();
 386   ImageFileArrayConst vLHSImag = getImaginaryArray();
 387   ImageFileArrayConst vRHS = rRHS.getArray();
 388   ImageFileArrayConst vRHSImag = rRHS.getImaginaryArray();
 389   ImageFileArray vResult = result.getArray();
 390   ImageFileArray vResultImag = result.getImaginaryArray();
 391
 392   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 393     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 394       vResult[ix][iy] = vLHS[ix][iy] - vRHS[ix][iy];
 395       if (result.isComplex()) {
 396         vResultImag[ix][iy] = 0;
 397         if (isComplex())
 398           vResultImag[ix][iy] += vLHSImag[ix][iy];
 399         if (rRHS.isComplex())
 400           vResultImag[ix][iy] -= vRHSImag[ix][iy];
 401       }
 402     }
 403   }
 404
 405   return true;
 406 }
 407
 408 bool
 409 ImageFile::addImages (const ImageFile& rRHS, ImageFile& result) const
 410 {
 411   if (m_nx != rRHS.nx() || m_ny != rRHS.ny() || m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 412     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::subtractImage]");
 413     return false;
 414   }
 415
 416   if (isComplex() || rRHS.isComplex() && ! result.isComplex())
 417     result.convertRealToComplex();
 418
 419   ImageFileArrayConst vLHS = getArray();
 420   ImageFileArrayConst vLHSImag = getImaginaryArray();
 421   ImageFileArrayConst vRHS = rRHS.getArray();
 422   ImageFileArrayConst vRHSImag = rRHS.getImaginaryArray();
 423   ImageFileArray vResult = result.getArray();
 424   ImageFileArray vResultImag = result.getImaginaryArray();
 425
 426   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 427     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 428       vResult[ix][iy] = vLHS[ix][iy] + vRHS[ix][iy];
 429       if (result.isComplex()) {
 430         vResultImag[ix][iy] = 0;
 431         if (isComplex())
 432           vResultImag[ix][iy] += vLHSImag[ix][iy];
 433         if (rRHS.isComplex())
 434           vResultImag[ix][iy] += vRHSImag[ix][iy];
 435       }
 436     }
 437   }
 438
 439   return true;
 440 }
 441
 442 bool
 443 ImageFile::multiplyImages (const ImageFile& rRHS, ImageFile& result) const
 444 {
 445   if (m_nx != rRHS.nx() || m_ny != rRHS.ny() || m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 446     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::subtractImage]");
 447     return false;
 448   }
 449
 450   if (isComplex() || rRHS.isComplex() && ! result.isComplex())
 451     result.convertRealToComplex();
 452
 453   ImageFileArrayConst vLHS = getArray();
 454   ImageFileArrayConst vLHSImag = getImaginaryArray();
 455   ImageFileArrayConst vRHS = rRHS.getArray();
 456   ImageFileArrayConst vRHSImag = rRHS.getImaginaryArray();
 457   ImageFileArray vResult = result.getArray();
 458   ImageFileArray vResultImag = result.getImaginaryArray();
 459
 460   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 461     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 462       if (result.isComplex()) {
 463         double dImag = 0;
 464         if (isComplex())
 465           dImag = vLHSImag[ix][iy];
 466         std::complex<double> cLHS (vLHS[ix][iy], dImag);
 467         dImag = 0;
 468         if (rRHS.isComplex())
 469           dImag = vRHSImag[ix][iy];
 470         std::complex<double> cRHS (vRHS[ix][iy], dImag);
 471         std::complex<double> cResult = cLHS * cRHS;
 472         vResult[ix][iy] = cResult.real();
 473         vResultImag[ix][iy] = cResult.imag();
 474       } else
 475         vResult[ix][iy] = vLHS[ix][iy] * vRHS[ix][iy];
 476     }
 477   }
 478
 479
 480   return true;
 481 }
 482
 483 bool
 484 ImageFile::divideImages (const ImageFile& rRHS, ImageFile& result) const
 485 {
 486   if (m_nx != rRHS.nx() || m_ny != rRHS.ny() || m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 487     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::subtractImage]");
 488     return false;
 489   }
 490
 491   if (isComplex() || rRHS.isComplex() && ! result.isComplex())
 492     result.convertRealToComplex();
 493
 494   ImageFileArrayConst vLHS = getArray();
 495   ImageFileArrayConst vLHSImag = getImaginaryArray();
 496   ImageFileArrayConst vRHS = rRHS.getArray();
 497   ImageFileArrayConst vRHSImag = rRHS.getImaginaryArray();
 498   ImageFileArray vResult = result.getArray();
 499   ImageFileArray vResultImag = result.getImaginaryArray();
 500
 501   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 502     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 503       if (result.isComplex()) {
 504         double dImag = 0;
 505         if (isComplex())
 506           dImag = vLHSImag[ix][iy];
 507         std::complex<double> cLHS (vLHS[ix][iy], dImag);
 508         dImag = 0;
 509         if (rRHS.isComplex())
 510           dImag = vRHSImag[ix][iy];
 511         std::complex<double> cRHS (vRHS[ix][iy], dImag);
 512         std::complex<double> cResult = cLHS / cRHS;
 513         vResult[ix][iy] = cResult.real();
 514         vResultImag[ix][iy] = cResult.imag();
 515       } else {
 516         if (vRHS != 0)
 517           vResult[ix][iy] = vLHS[ix][iy] / vRHS[ix][iy];
 518         else
 519           vResult[ix][iy] = 0;
 520       }
 521     }
 522   }
 523
 524   return true;
 525 }
 526
 527
 528 bool
 529 ImageFile::invertPixelValues (ImageFile& result) const
 530 {
 531   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 532     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::invertPixelValues]");
 533     return false;
 534   }
 535
 536   if (isComplex() && ! result.isComplex())
 537     result.convertRealToComplex();
 538
 539   ImageFileArrayConst vLHS = getArray();
 540   ImageFileArray vResult = result.getArray();
 541
 542   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 543     ImageFileColumnConst in = vLHS[ix];
 544     ImageFileColumn out = vResult[ix];
 545     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++)
 546       *out++ = - *in++;
 547   }
 548
 549   return true;
 550 }
 551
 552 bool
 553 ImageFile::sqrt (ImageFile& result) const
 554 {
 555   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 556     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::invertPixelValues]");
 557     return false;
 558   }
 559
 560   if (isComplex() && ! result.isComplex())
 561     result.convertRealToComplex();
 562
 563   bool bComplexOutput = result.isComplex();
 564   ImageFileArrayConst vLHS = getArray();
 565   if (! bComplexOutput)   // check if should convert to complex output
 566     for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++)
 567       for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++)
 568         if (! bComplexOutput && vLHS[ix][iy] < 0) {
 569           result.convertRealToComplex();
 570           bComplexOutput = true;
 571           break;
 572         }
 573
 574         ImageFileArrayConst vLHSImag = getImaginaryArray();
 575         ImageFileArray vResult = result.getArray();
 576         ImageFileArray vResultImag = result.getImaginaryArray();
 577
 578         for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 579           for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 580             if (result.isComplex()) {
 581               double dImag = 0;
 582               if (isComplex())
 583                 dImag = vLHSImag[ix][iy];
 584               std::complex<double> cLHS (vLHS[ix][iy], dImag);
 585               std::complex<double> cResult = std::sqrt(cLHS);
 586               vResult[ix][iy] = cResult.real();
 587               vResultImag[ix][iy] = cResult.imag();
 588             } else
 589               vResult[ix][iy] = ::sqrt (vLHS[ix][iy]);
 590           }
 591         }
 592
 593
 594         return true;
 595 }
 596
 597 bool
 598 ImageFile::log (ImageFile& result) const
 599 {
 600   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 601     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::log]");
 602     return false;
 603   }
 604
 605   if (isComplex() && ! result.isComplex())
 606     result.convertRealToComplex();
 607
 608   ImageFileArrayConst vLHS = getArray();
 609   ImageFileArrayConst vLHSImag = getImaginaryArray();
 610   ImageFileArray vResult = result.getArray();
 611   ImageFileArray vResultImag = result.getImaginaryArray();
 612
 613   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 614     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 615       if (result.isComplex()) {
 616         double dImag = 0;
 617         if (isComplex())
 618           dImag = vLHSImag[ix][iy];
 619         std::complex<double> cLHS (vLHS[ix][iy], dImag);
 620         std::complex<double> cResult = std::log (cLHS);
 621         vResult[ix][iy] = cResult.real();
 622         vResultImag[ix][iy] = cResult.imag();
 623       } else {
 624         if (vLHS[ix][iy] > 0)
 625           vResult[ix][iy] = ::log (vLHS[ix][iy]);
 626         else
 627           vResult[ix][iy] = 0;
 628       }
 629     }
 630   }
 631
 632
 633   return true;
 634 }
 635
 636 bool
 637 ImageFile::exp (ImageFile& result) const
 638 {
 639   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 640     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::invertPixelValues]");
 641     return false;
 642   }
 643
 644   if (isComplex() && ! result.isComplex())
 645     result.convertRealToComplex();
 646
 647   ImageFileArrayConst vLHS = getArray();
 648   ImageFileArrayConst vLHSImag = getImaginaryArray();
 649   ImageFileArray vResult = result.getArray();
 650   ImageFileArray vResultImag = result.getImaginaryArray();
 651
 652   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 653     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 654       if (result.isComplex()) {
 655         double dImag = 0;
 656         if (isComplex())
 657           dImag = vLHSImag[ix][iy];
 658         std::complex<double> cLHS (vLHS[ix][iy], dImag);
 659         std::complex<double> cResult = std::exp (cLHS);
 660         vResult[ix][iy] = cResult.real();
 661         vResultImag[ix][iy] = cResult.imag();
 662       } else
 663         vResult[ix][iy] = ::exp (vLHS[ix][iy]);
 664     }
 665   }
 666
 667
 668   return true;
 669 }
 670
 671 bool
 672 ImageFile::scaleImage (ImageFile& result) const
 673 {
 674   unsigned int nx = m_nx;
 675   unsigned int ny = m_ny;
 676   unsigned int newNX = result.nx();
 677   unsigned int newNY = result.ny();
 678
 679   double dXScale = static_cast<double>(newNX) / static_cast<double>(nx);
 680   double dYScale = static_cast<double>(newNY) / static_cast<double>(ny);
 681
 682   if (isComplex() && ! result.isComplex())
 683     result.convertRealToComplex();
 684
 685   ImageFileArrayConst vReal = getArray();
 686   ImageFileArrayConst vImag = getImaginaryArray();
 687   ImageFileArray vResult = result.getArray();
 688   ImageFileArray vResultImag = result.getImaginaryArray();
 689
 690   BilinearInterpolator<ImageFileValue> realInterp (vReal, nx, ny);
 691   BilinearInterpolator<ImageFileValue> imagInterp (vImag, nx, ny);
 692
 693   for (unsigned int ix = 0; ix < newNX; ix++) {
 694     for (unsigned int iy = 0; iy < newNY; iy++) {
 695       double dXPos = ix / dXScale;
 696       double dYPos = iy / dYScale;
 697       vResult[ix][iy] = realInterp.interpolate (dXPos, dYPos);
 698       if (result.isComplex())
 699         if (isComplex())
 700           vResultImag[ix][iy] = imagInterp.interpolate (dXPos, dYPos);
 701         else
 702           vResultImag[ix][iy] = 0;
 703     }
 704   }
 705
 706   return true;
 707 }
 708
 709 #ifdef HAVE_FFTW
 710 bool
 711 ImageFile::fft (ImageFile& result) const
 712 {
 713   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 714     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::invertPixelValues]");
 715     return false;
 716   }
 717
 718   if (result.dataType() == Array2dFile::DATA_TYPE_REAL) {
 719     if (! result.convertRealToComplex ())
 720       return false;
 721   }
 722
 723   fftw_complex* in = new fftw_complex [m_nx * m_ny];
 724
 725   ImageFileArrayConst vReal = getArray();
 726   ImageFileArrayConst vImag = getImaginaryArray();
 727
 728   unsigned int ix, iy;
 729   unsigned int iArray = 0;
 730   for (ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 731     for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 732       in[iArray].re = vReal[ix][iy];
 733       if (isComplex())
 734         in[iArray].im = vImag[ix][iy];
 735       else
 736         in[iArray].im = 0;
 737       iArray++;
 738     }
 739   }
 740
 741   fftwnd_plan plan = fftw2d_create_plan (m_nx, m_ny, FFTW_FORWARD, FFTW_IN_PLACE | FFTW_ESTIMATE | FFTW_USE_WISDOM);
 742   fftwnd_one (plan, in, NULL);
 743
 744   ImageFileArray vRealResult = result.getArray();
 745   ImageFileArray vImagResult = result.getImaginaryArray();
 746   iArray = 0;
 747   unsigned int iScale = m_nx * m_ny;
 748   for (ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 749     for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 750       vRealResult[ix][iy] = in[iArray].re / iScale;
 751       vImagResult[ix][iy] = in[iArray].im / iScale;
 752       iArray++;
 753     }
 754   }
 755   delete in;
 756   fftwnd_destroy_plan (plan);
 757
 758   Fourier::shuffleFourierToNaturalOrder (result);
 759
 760   return true;
 761 }
 762
 763
 764 bool
 765 ImageFile::ifft (ImageFile& result) const
 766 {
 767   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 768     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::invertPixelValues]");
 769     return false;
 770   }
 771
 772   if (result.dataType() == Array2dFile::DATA_TYPE_REAL) {
 773     if (! result.convertRealToComplex ())
 774       return false;
 775   }
 776
 777   ImageFileArrayConst vReal = getArray();
 778   ImageFileArrayConst vImag = getImaginaryArray();
 779   ImageFileArray vRealResult = result.getArray();
 780   ImageFileArray vImagResult = result.getImaginaryArray();
 781   unsigned int ix, iy;
 782   for (ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 783     for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 784       vRealResult[ix][iy] = vReal[ix][iy];
 785       if (isComplex())
 786         vImagResult[ix][iy] = vImag[ix][iy];
 787       else
 788         vImagResult[ix][iy] = 0;
 789     }
 790   }
 791
 792   Fourier::shuffleNaturalToFourierOrder (result);
 793
 794   fftw_complex* in = new fftw_complex [m_nx * m_ny];
 795
 796   unsigned int iArray = 0;
 797   for (ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 798     for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 799       in[iArray].re = vRealResult[ix][iy];
 800       in[iArray].im = vImagResult[ix][iy];
 801       iArray++;
 802     }
 803   }
 804
 805   fftwnd_plan plan = fftw2d_create_plan (m_nx, m_ny, FFTW_BACKWARD, FFTW_IN_PLACE | FFTW_ESTIMATE | FFTW_USE_WISDOM);
 806
 807   fftwnd_one (plan, in, NULL);
 808
 809   iArray = 0;
 810   for (ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 811     for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 812       vRealResult[ix][iy] = in[iArray].re;
 813       vImagResult[ix][iy] = in[iArray].im;
 814       iArray++;
 815     }
 816   }
 817   fftwnd_destroy_plan (plan);
 818
 819   delete in;
 820
 821   return true;
 822 }
 823
 824 bool
 825 ImageFile::fftRows (ImageFile& result) const
 826 {
 827   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 828     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::fftRows]");
 829     return false;
 830   }
 831
 832   if (result.dataType() == Array2dFile::DATA_TYPE_REAL) {
 833     if (! result.convertRealToComplex ())
 834       return false;
 835   }
 836
 837   ImageFileArrayConst vReal = getArray();
 838   ImageFileArrayConst vImag = getImaginaryArray();
 839
 840   fftw_plan plan = fftw_create_plan (m_nx, FFTW_FORWARD, FFTW_IN_PLACE | FFTW_ESTIMATE | FFTW_USE_WISDOM);
 841
 842   fftw_complex* in = new fftw_complex [m_nx];
 843   std::complex<double>* pcRow = new std::complex<double> [m_nx];
 844   for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 845     unsigned int ix;
 846     for (ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 847       in[ix].re = vReal[ix][iy];
 848       if (isComplex())
 849         in[ix].im = vImag[ix][iy];
 850       else
 851         in[ix].im = 0;
 852     }
 853
 854     fftw_one (plan, in, NULL);
 855
 856     for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
 857       pcRow[ix] = std::complex<double>(in[ix].re, in[ix].im);
 858
 859     Fourier::shuffleFourierToNaturalOrder (pcRow, m_nx);
 860     for (ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 861       vReal[ix][iy] = pcRow[ix].real() / m_nx;
 862       vImag[ix][iy] = pcRow[ix].imag() / m_nx;
 863     }
 864   }
 865   delete [] pcRow;
 866
 867   fftw_destroy_plan (plan);
 868   delete in;
 869
 870   return true;
 871 }
 872
 873 bool
 874 ImageFile::ifftRows (ImageFile& result) const
 875 {
 876   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 877     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::fftRows]");
 878     return false;
 879   }
 880
 881   if (result.dataType() == Array2dFile::DATA_TYPE_REAL) {
 882     if (! result.convertRealToComplex ())
 883       return false;
 884   }
 885
 886   fftw_complex* in = new fftw_complex [m_nx];
 887
 888   ImageFileArrayConst vReal = getArray();
 889   ImageFileArrayConst vImag = getImaginaryArray();
 890
 891   fftw_plan plan = fftw_create_plan (m_nx, FFTW_BACKWARD, FFTW_IN_PLACE | FFTW_ESTIMATE | FFTW_USE_WISDOM);
 892   std::complex<double>* pcRow = new std::complex<double> [m_nx];
 893
 894   unsigned int ix, iy;
 895   // unsigned int iArray = 0;
 896   for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 897     for (ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 898       double dImag = 0;
 899       if (isComplex())
 900         dImag = vImag[ix][iy];
 901       pcRow[ix] = std::complex<double> (vReal[ix][iy], dImag);
 902     }
 903
 904     Fourier::shuffleNaturalToFourierOrder (pcRow, m_nx);
 905
 906     for (ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 907       in[ix].re = pcRow[ix].real();
 908       in[ix].im = pcRow[ix].imag();
 909     }
 910
 911     fftw_one (plan, in, NULL);
 912
 913     for (ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 914       vReal[ix][iy] = in[ix].re;
 915       vImag[ix][iy] = in[ix].im;
 916     }
 917   }
 918   delete [] pcRow;
 919
 920   fftw_destroy_plan (plan);
 921   delete in;
 922
 923   return true;
 924 }
 925
 926 bool
 927 ImageFile::fftCols (ImageFile& result) const
 928 {
 929   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 930     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::fftRows]");
 931     return false;
 932   }
 933
 934   if (result.dataType() == Array2dFile::DATA_TYPE_REAL) {
 935     if (! result.convertRealToComplex ())
 936       return false;
 937   }
 938
 939   ImageFileArrayConst vReal = getArray();
 940   ImageFileArrayConst vImag = getImaginaryArray();
 941
 942   fftw_plan plan = fftw_create_plan (m_ny, FFTW_FORWARD, FFTW_IN_PLACE | FFTW_ESTIMATE | FFTW_USE_WISDOM);
 943
 944   std::complex<double>* pcCol = new std::complex<double> [m_ny];
 945   fftw_complex* in = new fftw_complex [m_ny];
 946   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 947     unsigned int iy;
 948     for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 949       in[iy].re = vReal[ix][iy];
 950       if (isComplex())
 951         in[iy].im = vImag[ix][iy];
 952       else
 953         in[iy].im = 0;
 954     }
 955
 956     fftw_one (plan, in, NULL);
 957
 958     for (iy = 0; iy < m_ny; iy++)
 959       pcCol[iy] = std::complex<double>(in[iy].re, in[iy].im);
 960
 961     Fourier::shuffleFourierToNaturalOrder (pcCol, m_ny);
 962     for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 963       vReal[ix][iy] = pcCol[iy].real() / m_ny;
 964       vImag[ix][iy] = pcCol[iy].imag() / m_ny;
 965     }
 966   }
 967   delete [] pcCol;
 968
 969   fftw_destroy_plan (plan);
 970   delete in;
 971
 972   return true;
 973 }
 974
 975 bool
 976 ImageFile::ifftCols (ImageFile& result) const
 977 {
 978   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 979     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::fftRows]");
 980     return false;
 981   }
 982
 983   if (result.dataType() == Array2dFile::DATA_TYPE_REAL) {
 984     if (! result.convertRealToComplex ())
 985       return false;
 986   }
 987
 988   fftw_complex* in = new fftw_complex [m_ny];
 989
 990   ImageFileArrayConst vReal = getArray();
 991   ImageFileArrayConst vImag = getImaginaryArray();
 992
 993   fftw_plan plan = fftw_create_plan (m_ny, FFTW_BACKWARD, FFTW_IN_PLACE | FFTW_ESTIMATE | FFTW_USE_WISDOM);
 994   std::complex<double>* pcCol = new std::complex<double> [m_ny];
 995
 996   unsigned int ix, iy;
 997   // unsigned int iArray = 0;
 998   for (ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 999     for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1000       double dImag = 0;
1001       if (isComplex())
1002         dImag = vImag[ix][iy];
1003       pcCol[iy] = std::complex<double> (vReal[ix][iy], dImag);
1004     }
1005
1006     Fourier::shuffleNaturalToFourierOrder (pcCol, m_ny);
1007
1008     for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1009       in[iy].re = pcCol[iy].real();
1010       in[iy].im = pcCol[iy].imag();
1011     }
1012
1013     fftw_one (plan, in, NULL);
1014
1015     for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1016       vReal[ix][iy] = in[iy].re;
1017       vImag[ix][iy] = in[iy].im;
1018     }
1019   }
1020   delete [] pcCol;
1021
1022   fftw_destroy_plan (plan);
1023   delete in;
1024
1025   return true;
1026 }
1027
1028 #endif // HAVE_FFTW
1029
1030
1031
1032 bool
1033 ImageFile::fourier (ImageFile& result) const
1034 {
1035   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
1036     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::invertPixelValues]");
1037     return false;
1038   }
1039
1040   if (! result.isComplex())
1041     if (! result.convertRealToComplex ())
1042       return false;
1043
1044     ImageFileArrayConst vLHS = getArray();
1045     ImageFileArrayConst vLHSImag = getImaginaryArray();
1046     ImageFileArray vRealResult = result.getArray();
1047     ImageFileArray vImagResult = result.getImaginaryArray();
1048
1049     unsigned int ix, iy;
1050
1051     // alloc output matrix
1052     CTSimComplex** complexOut = new CTSimComplex* [m_nx];
1053     for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1054       complexOut[ix] = new CTSimComplex [m_ny];
1055
1056     // fourier each x column
1057     CTSimComplex* pY = new CTSimComplex [m_ny];
1058     for (ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
1059       for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1060         double dImag = 0;
1061         if (isComplex())
1062           dImag = vLHSImag[ix][iy];
1063         pY[iy] = std::complex<double>(vLHS[ix][iy], dImag);
1064       }
1065       ProcessSignal::finiteFourierTransform (pY, complexOut[ix], m_ny,  ProcessSignal::FORWARD);
1066     }
1067     delete [] pY;
1068
1069     // fourier each y row
1070     CTSimComplex* pX = new CTSimComplex [m_nx];
1071     CTSimComplex* complexOutRow = new CTSimComplex [m_nx];
1072     for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1073       for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1074         pX[ix] = complexOut[ix][iy];
1075       ProcessSignal::finiteFourierTransform (pX, complexOutRow, m_nx, ProcessSignal::FORWARD);
1076       for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1077         complexOut[ix][iy] = complexOutRow[ix];
1078     }
1079     delete [] pX;
1080     delete [] complexOutRow;
1081
1082     for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1083       for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1084         vRealResult[ix][iy] = complexOut[ix][iy].real();
1085         vImagResult[ix][iy] = complexOut[ix][iy].imag();
1086       }
1087
1088       Fourier::shuffleFourierToNaturalOrder (result);
1089
1090       // delete complexOut matrix
1091       for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1092         delete [] complexOut[ix];
1093       delete [] complexOut;
1094
1095       return true;
1096 }
1097
1098 bool
1099 ImageFile::inverseFourier (ImageFile& result) const
1100 {
1101   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
1102     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::invertPixelValues]");
1103     return false;
1104   }
1105
1106   if (result.dataType() == Array2dFile::DATA_TYPE_REAL) {
1107     if (! result.convertRealToComplex ())
1108       return false;
1109   }
1110
1111   ImageFileArrayConst vLHSReal = getArray();
1112   ImageFileArrayConst vLHSImag = getImaginaryArray();
1113   ImageFileArray vRealResult = result.getArray();
1114   ImageFileArray vImagResult = result.getImaginaryArray();
1115
1116   unsigned int ix, iy;
1117   // alloc 2d complex output matrix
1118   CTSimComplex** complexOut = new CTSimComplex* [m_nx];
1119   for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1120     complexOut[ix] = new CTSimComplex [m_ny];
1121
1122   // put input image into result
1123   for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1124     for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1125       vRealResult[ix][iy] = vLHSReal[ix][iy];
1126       if (isComplex())
1127         vImagResult[ix][iy] = vLHSImag[ix][iy];
1128       else
1129         vImagResult[ix][iy] = 0;
1130     }
1131
1132     Fourier::shuffleNaturalToFourierOrder (result);
1133
1134     // ifourier each x column
1135     CTSimComplex* pCol = new CTSimComplex [m_ny];
1136     for (ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
1137       for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1138         pCol[iy] = std::complex<double> (vRealResult[ix][iy], vImagResult[ix][iy]);
1139       }
1140       ProcessSignal::finiteFourierTransform (pCol, complexOut[ix], m_ny,  ProcessSignal::BACKWARD);
1141     }
1142     delete [] pCol;
1143
1144     // ifourier each y row
1145     CTSimComplex* complexInRow = new CTSimComplex [m_nx];
1146     CTSimComplex* complexOutRow = new CTSimComplex [m_nx];
1147     for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1148       for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1149         complexInRow[ix] = complexOut[ix][iy];
1150       ProcessSignal::finiteFourierTransform (complexInRow, complexOutRow, m_nx, ProcessSignal::BACKWARD);
1151       for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1152         complexOut[ix][iy] = complexOutRow[ix];
1153     }
1154     delete [] complexInRow;
1155     delete [] complexOutRow;
1156
1157     for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1158       for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1159         vRealResult[ix][iy] = complexOut[ix][iy].real();
1160         vImagResult[ix][iy] = complexOut[ix][iy].imag();
1161       }
1162
1163       // delete complexOut matrix
1164       for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1165         delete [] complexOut[ix];
1166       delete [] complexOut;
1167
1168       return true;
1169 }
1170
1171
1172 bool
1173 ImageFile::magnitude (ImageFile& result) const
1174 {
1175   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
1176     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::invertPixelValues]");
1177     return false;
1178   }
1179
1180   ImageFileArray vReal = getArray();
1181   ImageFileArray vImag = getImaginaryArray();
1182   ImageFileArray vRealResult = result.getArray();
1183
1184   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1185     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1186       if (isComplex())
1187         vRealResult[ix][iy] = ::sqrt (vReal[ix][iy] * vReal[ix][iy] + vImag[ix][iy] * vImag[ix][iy]);
1188       else
1189         vRealResult[ix][iy] = ::fabs(vReal[ix][iy]);
1190     }
1191
1192     if (result.isComplex())
1193       result.reallocComplexToReal();
1194
1195     return true;
1196 }
1197
1198 bool
1199 ImageFile::phase (ImageFile& result) const
1200 {
1201   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
1202     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::invertPixelValues]");
1203     return false;
1204   }
1205
1206   ImageFileArray vReal = getArray();
1207   ImageFileArray vImag = getImaginaryArray();
1208   ImageFileArray vRealResult = result.getArray();
1209
1210   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
1211     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1212       if (isComplex())
1213         vRealResult[ix][iy] = ::atan2 (vImag[ix][iy], vReal[ix][iy]);
1214       else
1215         vRealResult[ix][iy] = 0;
1216     }
1217   }
1218   if (result.isComplex())
1219     result.reallocComplexToReal();
1220
1221   return true;
1222 }
1223
1224 bool
1225 ImageFile::real (ImageFile& result) const
1226 {
1227   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
1228     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::invertPixelValues]");
1229     return false;
1230   }
1231
1232   ImageFileArray vReal = getArray();
1233   ImageFileArray vRealResult = result.getArray();
1234
1235   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
1236     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1237         vRealResult[ix][iy] = vReal[ix][iy];
1238     }
1239   }
1240
1241   if (result.isComplex())
1242     result.reallocComplexToReal();
1243
1244   return true;
1245 }
1246
1247 bool
1248 ImageFile::imaginary (ImageFile& result) const
1249 {
1250   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
1251     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::invertPixelValues]");
1252     return false;
1253   }
1254
1255   ImageFileArray vImag = getArray();
1256   ImageFileArray vRealResult = result.getArray();
1257
1258   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
1259     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1260       if (isComplex())
1261         vRealResult[ix][iy] = vImag[ix][iy];
1262       else
1263         vRealResult[ix][iy] = 0;
1264     }
1265   }
1266
1267   if (result.isComplex())
1268       result.reallocComplexToReal();
1269
1270   return true;
1271 }
1272
1273 bool
1274 ImageFile::square (ImageFile& result) const
1275 {
1276   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
1277     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::invertPixelValues]");
1278     return false;
1279   }
1280
1281   if (isComplex() && ! result.isComplex())
1282     result.convertRealToComplex();
1283
1284   ImageFileArrayConst vLHS = getArray();
1285   ImageFileArrayConst vLHSImag = getImaginaryArray();
1286   ImageFileArray vResult = result.getArray();
1287   ImageFileArray vResultImag = result.getImaginaryArray();
1288
1289   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
1290     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1291       if (result.isComplex()) {
1292         double dImag = 0;
1293         if (isComplex())
1294           dImag = vLHSImag[ix][iy];
1295         std::complex<double> cLHS (vLHS[ix][iy], dImag);
1296         std::complex<double> cResult = cLHS * cLHS;
1297         vResult[ix][iy] = cResult.real();
1298         vResultImag[ix][iy] = cResult.imag();
1299       } else
1300         vResult[ix][iy] = vLHS[ix][iy] * vLHS[ix][iy];
1301     }
1302   }
1303
1304   return true;
1305 }
1306
1307 int
1308 ImageFile::convertExportFormatNameToID (const char* const formatName)
1309 {
1310   int formatID = EXPORT_FORMAT_INVALID;
1311
1312   for (int i = 0; i < s_iExportFormatCount; i++)
1313     if (strcasecmp (formatName, s_aszExportFormatName[i]) == 0) {
1314       formatID = i;
1315       break;
1316     }
1317
1318     return (formatID);
1319 }
1320
1321 const char*
1322 ImageFile::convertExportFormatIDToName (int formatID)
1323 {
1324   static const char *formatName = "";
1325
1326   if (formatID >= 0 && formatID < s_iExportFormatCount)
1327     return (s_aszExportFormatName[formatID]);
1328
1329   return (formatName);
1330 }
1331
1332 const char*
1333 ImageFile::convertExportFormatIDToTitle (const int formatID)
1334 {
1335   static const char *formatTitle = "";
1336
1337   if (formatID >= 0 && formatID < s_iExportFormatCount)
1338     return (s_aszExportFormatTitle[formatID]);
1339
1340   return (formatTitle);
1341 }
1342
1343 int
1344 ImageFile::convertImportFormatNameToID (const char* const formatName)
1345 {
1346   int formatID = IMPORT_FORMAT_INVALID;
1347
1348   for (int i = 0; i < s_iImportFormatCount; i++)
1349     if (strcasecmp (formatName, s_aszImportFormatName[i]) == 0) {
1350       formatID = i;
1351       break;
1352     }
1353
1354     return (formatID);
1355 }
1356
1357 const char*
1358 ImageFile::convertImportFormatIDToName (int formatID)
1359 {
1360   static const char *formatName = "";
1361
1362   if (formatID >= 0 && formatID < s_iImportFormatCount)
1363     return (s_aszImportFormatName[formatID]);
1364
1365   return (formatName);
1366 }
1367
1368 const char*
1369 ImageFile::convertImportFormatIDToTitle (const int formatID)
1370 {
1371   static const char *formatTitle = "";
1372
1373   if (formatID >= 0 && formatID < s_iImportFormatCount)
1374     return (s_aszImportFormatTitle[formatID]);
1375
1376   return (formatTitle);
1377 }
1378
1379 bool
1380 ImageFile::importImage (const char* const pszFormat, const char* const pszFilename)
1381 {
1382   int iFormatID = convertImportFormatNameToID (pszFormat);
1383
1384   if (iFormatID == IMPORT_FORMAT_PPM)
1385     return readImagePPM (pszFilename);
1386 #ifdef HAVE_PNG
1387   else if (iFormatID == IMPORT_FORMAT_PNG)
1388     return readImagePNG (pszFilename);
1389 #endif
1390
1391   sys_error (ERR_SEVERE, "Invalid format %s [ImageFile::importImage]", pszFormat);
1392   return false;
1393 }
1394
1395 void
1396 ImageFile::skipSpacePPM (FILE* fp)
1397 {
1398   int c = fgetc (fp);
1399   while (isspace (c) || c == '#') {
1400     if (c == '#') {   // comment until end of line
1401       c = fgetc(fp);
1402       while (c != 13 && c != 10)
1403         c = fgetc(fp);
1404     }
1405     else
1406       c = fgetc(fp);
1407   }
1408
1409   ungetc (c, fp);
1410 }
1411
1412 bool
1413 ImageFile::readImagePPM (const char* const pszFile)
1414 {
1415   FILE* fp = fopen (pszFile, "r");
1416   if ((fp = fopen (pszFile, "r")) == NULL)
1417     return false;
1418   char cSignature = toupper(fgetc(fp));
1419   if (cSignature != 'P') {
1420     fclose(fp);
1421     return false;
1422   }
1423   cSignature = fgetc(fp);
1424   if (cSignature == '5' || cSignature == '6') { // binary modes
1425     fclose(fp);
1426     fp = fopen(pszFile, "rb"); // reopen in binary mode
1427     fgetc(fp);
1428     fgetc(fp);
1429   } else if (cSignature != '2' && cSignature != '3') {
1430     fclose(fp);
1431     return false;
1432   }
1433
1434   int nRows, nCols, iMaxValue;
1435   skipSpacePPM (fp);
1436   if (fscanf (fp, "%d", &nCols) != 1) {
1437     fclose(fp);
1438     return false;
1439   }
1440   skipSpacePPM (fp);
1441   if (fscanf (fp, "%d", &nRows) != 1) {
1442     fclose(fp);
1443     return false;
1444   }
1445   skipSpacePPM (fp);
1446   if (fscanf (fp, "%d", &iMaxValue) != 1) {
1447     fclose(fp);
1448     return false;
1449   }
1450   setArraySize (nRows, nCols);
1451
1452   if (cSignature == '5' || cSignature == '6') { // binary modes
1453     int c = fgetc(fp);
1454     if (c == 13) {
1455       c = fgetc(fp);
1456       if (c != 10)  // read msdos 13-10 newline
1457         ungetc(c, fp);
1458     }
1459   } else
1460     skipSpacePPM (fp); // ascii may have comments
1461
1462   bool bMonochromeImage = false;
1463   double dMaxValue = iMaxValue;
1464   double dMaxValue3 = iMaxValue * 3;
1465
1466   ImageFileArray v = getArray();
1467   for (int iy = nRows - 1; iy >= 0; iy--) {
1468     for (int ix = 0; ix < nCols; ix++) {
1469       int iGS, iR, iG, iB;
1470       double dR, dG, dB;
1471       switch (cSignature) {
1472       case '2':
1473         if (fscanf(fp, "%d ", &iGS) != 1) {
1474           fclose(fp);
1475           return false;
1476         }
1477         v[ix][iy] = iGS / dMaxValue;
1478         break;
1479       case '5':
1480         iGS = fgetc(fp);
1481         if (iGS == EOF) {
1482           fclose(fp);
1483           return false;
1484         }
1485         v[ix][iy] = iGS / dMaxValue;
1486         break;
1487       case '3':
1488         if (fscanf (fp, "%d %d %d ", &iR, &iG, &iB) != 3) {
1489           fclose(fp);
1490           return false;
1491         }
1492         if (ix == 0 && iy == 0 && (iR == iG && iG == iB))
1493           bMonochromeImage = true;
1494         if (bMonochromeImage)
1495           v[ix][iy] = (iR + iG + iB) / dMaxValue3;
1496         else {
1497           dR = iR / dMaxValue;
1498           dG = iG / dMaxValue;
1499           dB = iB / dMaxValue;
1500           v[ix][iy] = colorToGrayscale (dR, dG, dB);
1501         }
1502         break;
1503       case '6':
1504         iR = fgetc(fp);
1505         iG = fgetc(fp);
1506         iB = fgetc(fp);
1507
1508         if (iB == EOF) {
1509           fclose(fp);
1510           return false;
1511         }
1512         if (ix == 0 && iy == 0 && (iR == iG && iG == iB))
1513           bMonochromeImage = true;
1514
1515         if (bMonochromeImage)
1516           v[ix][iy] = (iR + iG + iB) / dMaxValue3;
1517         else {
1518           dR = iR / dMaxValue;
1519           dG = iG / dMaxValue;
1520           dB = iB / dMaxValue;
1521           v[ix][iy] = colorToGrayscale (dR, dG, dB);
1522         }
1523         break;
1524       }
1525     }
1526   }
1527
1528   fclose(fp);
1529   return true;
1530 }
1531
1532 #ifdef HAVE_PNG
1533 bool
1534 ImageFile::readImagePNG (const char* const pszFile)
1535 {
1536   FILE* fp = fopen(pszFile, "rb");
1537   if (!fp)
1538     return false;
1539   unsigned char header[8];
1540   fread (header, 1, 8, fp);
1541   if (png_sig_cmp (header, 0, 8)) {
1542     fclose (fp);
1543     return false;
1544   }
1545
1546   png_structp png_ptr = png_create_read_struct (PNG_LIBPNG_VER_STRING, NULL, NULL, NULL);
1547   if (!png_ptr) {
1548     fclose(fp);
1549     return false;
1550   }
1551
1552   png_infop info_ptr = png_create_info_struct(png_ptr);
1553   if (!info_ptr) {
1554     png_destroy_read_struct(&png_ptr, (png_infopp)NULL, (png_infopp)NULL);
1555     fclose(fp);
1556     return false;
1557   }
1558
1559   png_infop end_info = png_create_info_struct(png_ptr);
1560   if (!end_info) {
1561     png_destroy_read_struct(&png_ptr, &info_ptr, (png_infopp)NULL);
1562     fclose(fp);
1563     return false;
1564   }
1565
1566   if (setjmp(png_ptr->jmpbuf)) {
1567     png_destroy_read_struct(&png_ptr, &info_ptr, &end_info);
1568     fclose(fp);
1569     return false;
1570   }
1571
1572   png_init_io(png_ptr, fp);
1573   png_set_sig_bytes(png_ptr, 8);
1574   png_read_info(png_ptr, info_ptr);
1575
1576   int width = png_get_image_width (png_ptr, info_ptr);
1577   int height = png_get_image_height (png_ptr, info_ptr);
1578   int bit_depth = png_get_bit_depth (png_ptr, info_ptr);
1579   int color_type = png_get_color_type (png_ptr, info_ptr);
1580
1581   if (color_type == PNG_COLOR_TYPE_PALETTE && bit_depth <= 8)
1582     png_set_expand(png_ptr);
1583
1584   if (color_type == PNG_COLOR_TYPE_GRAY && bit_depth < 8)
1585     png_set_expand(png_ptr);
1586
1587   if (bit_depth < 8)
1588     png_set_packing(png_ptr);
1589
1590   if (color_type & PNG_COLOR_MASK_ALPHA)
1591     png_set_strip_alpha(png_ptr);
1592
1593   if (bit_depth == 16)
1594     png_set_swap(png_ptr); // convert to little-endian format
1595
1596   png_read_update_info(png_ptr, info_ptr); // update with transformations
1597   int rowbytes = png_get_rowbytes (png_ptr, info_ptr);
1598   bit_depth = png_get_bit_depth (png_ptr, info_ptr);
1599   color_type = png_get_color_type (png_ptr, info_ptr);
1600
1601   png_bytep* row_pointers = new png_bytep [height];
1602   int i;
1603   for (i = 0; i < height; i++)
1604     row_pointers[i] = new unsigned char [rowbytes];
1605
1606   png_read_image(png_ptr, row_pointers);
1607
1608   setArraySize (width, height);
1609   ImageFileArray v = getArray();
1610   for (int iy = 0; iy < height; iy++) {
1611     for (int ix = 0; ix < width; ix++) {
1612       double dV = 0;
1613       if (color_type == PNG_COLOR_TYPE_GRAY) {
1614         if (bit_depth == 8)
1615           dV = row_pointers[iy][ix] / 255.;
1616         else if (bit_depth == 16) {
1617           int iBase = ix * 2;
1618           dV = (row_pointers[iy][iBase] + (row_pointers[iy][iBase+1] << 8)) / 65536.;
1619         } else
1620           dV = 0;
1621       } else if (color_type == PNG_COLOR_TYPE_RGB) {
1622         if (bit_depth == 8) {
1623           int iBase = ix * 3;
1624           double dR = row_pointers[iy][iBase] / 255.;
1625           double dG = row_pointers[iy][iBase+1] / 255.;
1626           double dB = row_pointers[iy][iBase+2] / 255.;
1627           dV = colorToGrayscale (dR, dG, dB);
1628         } else
1629           dV = 0;
1630       }
1631       v[ix][height-iy-1] = dV;
1632     }
1633   }
1634
1635   png_read_end(png_ptr, end_info);
1636   png_destroy_read_struct(&png_ptr, &info_ptr, &end_info);
1637
1638   for (i = 0; i < height; i++)
1639     delete row_pointers[i];
1640   delete row_pointers;
1641
1642   fclose (fp);
1643   return true;
1644 }
1645 #endif
1646
1647 bool
1648 ImageFile::exportImage (const char* const pszFormat, const char* const pszFilename, int nxcell, int nycell, double densmin, double densmax)
1649 {
1650   int iFormatID = convertExportFormatNameToID (pszFormat);
1651
1652   if (iFormatID == EXPORT_FORMAT_PGM)
1653     return writeImagePGM (pszFilename, nxcell, nycell, densmin, densmax);
1654   else if (iFormatID == EXPORT_FORMAT_PGMASCII)
1655     return writeImagePGMASCII (pszFilename, nxcell, nycell, densmin, densmax);
1656   else if (iFormatID == EXPORT_FORMAT_TEXT)
1657     return writeImageText (pszFilename);
1658 #ifdef HAVE_PNG
1659   else if (iFormatID == EXPORT_FORMAT_PNG)
1660     return writeImagePNG (pszFilename, 8, nxcell, nycell, densmin, densmax);
1661   else if (iFormatID == EXPORT_FORMAT_PNG16)
1662     return writeImagePNG (pszFilename, 16, nxcell, nycell, densmin, densmax);
1663 #endif
1664 #ifdef HAVE_CTN_DICOM
1665   else if (iFormatID == EXPORT_FORMAT_DICOM) {
1666     DicomExporter dicomExport (this);
1667     bool bSuccess = dicomExport.writeFile (pszFilename);
1668     if (! bSuccess)
1669       sys_error (ERR_SEVERE, dicomExport.failMessage().c_str());
1670     return bSuccess;
1671   }
1672 #endif
1673   else if (iFormatID == EXPORT_FORMAT_RAW)
1674          return writeImageRaw(pszFilename, nxcell, nycell);
1675
1676
1677   sys_error (ERR_SEVERE, "Invalid format %s [ImageFile::exportImage]", pszFormat);
1678   return false;
1679 }
1680
1681
1682 bool
1683 ImageFile::writeImagePGM (const char* const outfile, int nxcell, int nycell, double densmin, double densmax)
1684 {
1685   FILE *fp;
1686   int nx = m_nx;
1687   int ny = m_ny;
1688   ImageFileArray v = getArray();
1689
1690   unsigned char* rowp = new unsigned char [nx * nxcell];
1691
1692   if ((fp = fopen (outfile, "wb")) == NULL)
1693     return false;
1694
1695   fprintf(fp, "P5\n");
1696   fprintf(fp, "%d %d\n", nx, ny);
1697   fprintf(fp, "255\n");
1698
1699   for (int irow = ny - 1; irow >= 0; irow--) {
1700     for (int icol = 0; icol < nx; icol++) {
1701       int pos = icol * nxcell;
1702       double dens = (v[icol][irow] - densmin) / (densmax - densmin);
1703       dens = clamp (dens, 0., 1.);
1704       for (int p = pos; p < pos + nxcell; p++) {
1705         rowp[p] = static_cast<unsigned int> (dens * 255.);
1706       }
1707     }
1708     for (int ir = 0; ir < nycell; ir++) {
1709       for (int ic = 0; ic < nx * nxcell; ic++)
1710         fputc( rowp[ic], fp );
1711     }
1712   }
1713
1714   delete rowp;
1715   fclose(fp);
1716
1717   return true;
1718 }
1719
1720 bool
1721 ImageFile::writeImagePGMASCII (const char* const outfile, int nxcell, int nycell, double densmin, double densmax)
1722 {
1723   FILE *fp;
1724   int nx = m_nx;
1725   int ny = m_ny;
1726   ImageFileArray v = getArray();
1727
1728   unsigned char* rowp = new unsigned char [nx * nxcell];
1729
1730   if ((fp = fopen (outfile, "wb")) == NULL)
1731     return false;
1732
1733   fprintf(fp, "P2\n");
1734   fprintf(fp, "%d %d\n", nx, ny);
1735   fprintf(fp, "255\n");
1736
1737   for (int irow = ny - 1; irow >= 0; irow--) {
1738     for (int icol = 0; icol < nx; icol++) {
1739       int pos = icol * nxcell;
1740       double dens = (v[icol][irow] - densmin) / (densmax - densmin);
1741       dens = clamp (dens, 0., 1.);
1742       for (int p = pos; p < pos + nxcell; p++) {
1743         rowp[p] = static_cast<unsigned int> (dens * 255.);
1744       }
1745     }
1746     for (int ir = 0; ir < nycell; ir++) {
1747       for (int ic = 0; ic < nx * nxcell; ic++)
1748         fprintf(fp, "%d ", rowp[ic]);
1749       fprintf(fp, "\n");
1750     }
1751   }
1752
1753   delete rowp;
1754   fclose(fp);
1755
1756   return true;
1757 }
1758
1759 bool
1760 ImageFile::writeImageText (const char* const outfile)
1761 {
1762   FILE *fp;
1763   int nx = m_nx;
1764   int ny = m_ny;
1765   ImageFileArray v = getArray();
1766   ImageFileArray vImag = getImaginaryArray();
1767
1768   if ((fp = fopen (outfile, "w")) == NULL)
1769     return false;
1770
1771   for (int irow = ny - 1; irow >= 0; irow--) {
1772     for (int icol = 0; icol < nx; icol++) {
1773       if (isComplex()) {
1774         if (vImag[icol][irow] >= 0)
1775           fprintf (fp, "%.9g+%.9gi ", v[icol][irow], vImag[icol][irow]);
1776         else
1777           fprintf (fp, "%.9g-%.9gi ", v[icol][irow], -vImag[icol][irow]);
1778       } else
1779         fprintf (fp, "%12.8g ", v[icol][irow]);
1780     }
1781     fprintf(fp, "\n");
1782   }
1783
1784   fclose(fp);
1785
1786   return true;
1787 }
1788
1789
1790 #ifdef HAVE_PNG
1791 bool
1792 ImageFile::writeImagePNG (const char* const outfile, int bitdepth, int nxcell, int nycell, double densmin, double densmax)
1793 {
1794   double max_out_level = (1 << bitdepth) - 1;
1795   int nx = m_nx;
1796   int ny = m_ny;
1797   ImageFileArray v = getArray();
1798
1799   unsigned char* rowp = new unsigned char [nx * nxcell * (bitdepth / 8)];
1800
1801   FILE *fp = fopen (outfile, "wb");
1802   if (! fp)
1803     return false;
1804
1805   png_structp png_ptr = png_create_write_struct (PNG_LIBPNG_VER_STRING, NULL, NULL, NULL);
1806   if (! png_ptr)
1807     return false;
1808
1809   png_infop info_ptr = png_create_info_struct (png_ptr);
1810   if (! info_ptr) {
1811     png_destroy_write_struct (&png_ptr, (png_infopp) NULL);
1812     fclose (fp);
1813     return false;
1814   }
1815
1816   if (setjmp (png_ptr->jmpbuf)) {
1817     png_destroy_write_struct (&png_ptr, &info_ptr);
1818     fclose (fp);
1819     return false;
1820   }
1821
1822   png_init_io(png_ptr, fp);
1823
1824   png_set_IHDR (png_ptr, info_ptr, nx * nxcell, ny * nycell, bitdepth, PNG_COLOR_TYPE_GRAY, PNG_INTERLACE_NONE, PNG_COMPRESSION_TYPE_DEFAULT, PNG_FILTER_TYPE_DEFAULT);
1825
1826   png_write_info(png_ptr, info_ptr);
1827   for (int irow = ny - 1; irow >= 0; irow--) {
1828     png_bytep row_pointer = rowp;
1829
1830     for (int icol = 0; icol < nx; icol++) {
1831       int pos = icol * nxcell;
1832       double dens = (v[icol][irow] - densmin) / (densmax - densmin);
1833       dens = clamp (dens, 0., 1.);
1834       unsigned int outval = static_cast<unsigned int> (dens * max_out_level);
1835
1836       for (int p = pos; p < pos + nxcell; p++) {
1837         if (bitdepth == 8)
1838           rowp[p] = outval;
1839         else {
1840           int rowpos = p * 2;
1841           rowp[rowpos+1] = (outval >> 8) & 0xFF;
1842           rowp[rowpos] = (outval & 0xFF);
1843         }
1844       }
1845     }
1846     for (int ir = 0; ir < nycell; ir++)
1847       png_write_rows (png_ptr, &row_pointer, 1);
1848   }
1849
1850   png_write_end (png_ptr, info_ptr);
1851   png_destroy_write_struct (&png_ptr, &info_ptr);
1852   delete rowp;
1853
1854   fclose(fp);
1855
1856   return true;
1857 }
1858 #endif
1859
1860 #ifdef HAVE_GD
1861 #include "gd.h"
1862 static const int N_GRAYSCALE=256;
1863
1864 bool
1865 ImageFile::writeImageGIF (const char* const outfile, int nxcell, int nycell, double densmin, double densmax)
1866 {
1867   int gs_indices[N_GRAYSCALE];
1868   int nx = m_nx;
1869   int ny = m_ny;
1870   ImageFileArray v = getArray();
1871
1872   unsigned char* rowp = new unsigned char [nx * nxcell];
1873
1874   gdImagePtr gif = gdImageCreate(nx * nxcell, ny * nycell);
1875   for (int i = 0; i < N_GRAYSCALE; i++)
1876     gs_indices[i] = gdImageColorAllocate(gif, i, i, i);
1877
1878   int lastrow = ny * nycell - 1;
1879   for (int irow = 0; irow < ny; irow++) {
1880     int rpos = irow * nycell;
1881     for (int ir = rpos; ir < rpos + nycell; ir++) {
1882       for (int icol = 0; icol < nx; icol++) {
1883         int cpos = icol * nxcell;
1884         double dens = (v[icol][irow] - densmin) / (densmax - densmin);
1885         dens = clamp(dens, 0., 1.);
1886         for (int ic = cpos; ic < cpos + nxcell; ic++) {
1887           rowp[ic] = (unsigned int) (dens * (double) (N_GRAYSCALE - 1));
1888           gdImageSetPixel(gif, ic, lastrow - ir, gs_indices[rowp[ic]]);
1889         }
1890       }
1891     }
1892   }
1893
1894   FILE *out;
1895   if ((out = fopen (outfile,"w")) == NULL) {
1896     sys_error(ERR_SEVERE, "Error opening output file %s for writing", outfile);
1897     return false;
1898   }
1899   gdImageGif(gif,out);
1900   fclose(out);
1901   gdImageDestroy(gif);
1902
1903   delete rowp;
1904
1905   return true;
1906 }
1907 #endif
1908
1909 bool
1910 ImageFile::writeImageRaw (const char* const outfile, int nxcell, int nycell)
1911 {
1912   FILE *fp;
1913   int nx = m_nx;
1914   int ny = m_ny;
1915   ImageFileArray v = getArray();
1916
1917   if ((fp = fopen (outfile, "wb")) == NULL)
1918     return false;
1919
1920   for (int irow = ny - 1; irow >= 0; irow--) {
1921     for (int icol = 0; icol < nx; icol++) {
1922       float dens = v[icol][irow];
1923      fwrite(&dens, sizeof(float), 1, fp);
1924     }
1925   }
1926
1927   fclose(fp);
1928   return true;
1929 }
1930
1931