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) 1983-2009 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 #include "ct.h"
  27 #ifdef HAVE_CTN_DICOM
  28 #include "ctndicom.h"
  29 #endif
  30 #include "interpolator.h"
  31
  32 const double ImageFile::s_dRedGrayscaleFactor = 0.299;
  33 const double ImageFile::s_dGreenGrayscaleFactor = 0.587;
  34 const double ImageFile::s_dBlueGrayscaleFactor = 0.114;
  35
  36
  37 const int ImageFile::EXPORT_FORMAT_INVALID = -1;
  38 const int ImageFile::EXPORT_FORMAT_TEXT = 0;
  39 const int ImageFile::EXPORT_FORMAT_PGM = 1;
  40 const int ImageFile::EXPORT_FORMAT_PGMASCII = 2;
  41 #ifdef HAVE_PNG
  42 const int ImageFile::EXPORT_FORMAT_PNG = 3;
  43 const int ImageFile::EXPORT_FORMAT_PNG16 = 4;
  44 #endif
  45 #ifdef HAVE_CTN_DICOM
  46 const int ImageFile::EXPORT_FORMAT_DICOM = 5;
  47 #endif
  48 const int ImageFile::EXPORT_FORMAT_RAW = 6;
  49
  50 const char* ImageFile::s_aszExportFormatName[] =
  51 {
  52   "text",
  53   "pgm",
  54   "pgmascii",
  55 #ifdef HAVE_PNG
  56   "png",
  57   "png16",
  58 #endif
  59 #ifdef HAVE_CTN_DICOM
  60   "dicom",
  61 #endif
  62 };
  63
  64 const char* ImageFile::s_aszExportFormatTitle[] =
  65 {
  66   "Text",
  67   "PGM",
  68   "PGM ASCII",
  69 #ifdef HAVE_PNG
  70   "PNG",
  71   "PNG 16-bit",
  72 #endif
  73 #ifdef HAVE_CTN_DICOM
  74   "Dicom",
  75 #endif
  76 };
  77 const int ImageFile::s_iExportFormatCount = sizeof(s_aszExportFormatName) / sizeof(const char*);
  78
  79
  80 const int ImageFile::IMPORT_FORMAT_INVALID = -1;
  81 const int ImageFile::IMPORT_FORMAT_PPM = 0;
  82 #ifdef HAVE_PNG
  83 const int ImageFile::IMPORT_FORMAT_PNG = 1;
  84 #endif
  85 #ifdef HAVE_CTN_DICOM
  86 const int ImageFile::IMPORT_FORMAT_DICOM = 2;
  87 #endif
  88
  89
  90 const char* ImageFile::s_aszImportFormatName[] =
  91 {
  92   "ppm",
  93 #ifdef HAVE_PNG
  94   "png",
  95 #endif
  96 #ifdef HAVE_CTN_DICOM
  97   "dicom",
  98 #endif
  99 };
 100
 101 const char* ImageFile::s_aszImportFormatTitle[] =
 102 {
 103   "PPM",
 104 #ifdef HAVE_PNG
 105   "PNG",
 106 #endif
 107 #ifdef HAVE_CTN_DICOM
 108   "Dicom",
 109 #endif
 110 };
 111 const int ImageFile::s_iImportFormatCount = sizeof(s_aszImportFormatName) / sizeof(const char*);
 112
 113
 114
 115 F32Image::F32Image (int nx, int ny, int dataType)
 116 : Array2dFile (nx, ny, sizeof(kfloat32), Array2dFile::PIXEL_FLOAT32, dataType)
 117 {
 118 }
 119
 120 F32Image::F32Image (void)
 121 : Array2dFile()
 122 {
 123   setPixelFormat (Array2dFile::PIXEL_FLOAT32);
 124   setPixelSize (sizeof(kfloat32));
 125   setDataType (Array2dFile::DATA_TYPE_REAL);
 126 }
 127
 128 F64Image::F64Image (int nx, int ny, int dataType)
 129 : Array2dFile (nx, ny, sizeof(kfloat64), Array2dFile::PIXEL_FLOAT64, dataType)
 130 {
 131 }
 132
 133 F64Image::F64Image (void)
 134 : Array2dFile ()
 135 {
 136   setPixelFormat (PIXEL_FLOAT64);
 137   setPixelSize (sizeof(kfloat64));
 138   setDataType (Array2dFile::DATA_TYPE_REAL);
 139 }
 140
 141 void
 142 ImageFile::getCenterCoordinates (unsigned int& iXCenter, unsigned int& iYCenter)
 143 {
 144   if (isEven (m_nx))
 145     iXCenter = m_nx / 2;
 146   else
 147     iXCenter = (m_nx - 1) / 2;
 148
 149   if (isEven (m_ny))
 150     iYCenter = m_ny / 2;
 151   else
 152     iYCenter = (m_ny - 1) / 2;
 153 }
 154
 155
 156 void
 157 ImageFile::filterResponse (const char* const domainName, double bw, const char* const filterName,
 158                            double filt_param, double dInputScale, double dOutputScale)
 159 {
 160   ImageFileArray v = getArray();
 161   SignalFilter filter (filterName, domainName, bw, filt_param);
 162
 163   unsigned int iXCenter, iYCenter;
 164   getCenterCoordinates (iXCenter, iYCenter);
 165
 166   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++)
 167     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 168       long lD2 = ((ix - iXCenter) * (ix - iXCenter)) + ((iy - iYCenter) * (iy - iYCenter));
 169       double r = ::sqrt (static_cast<double>(lD2)) * dInputScale;
 170       v[ix][iy] = filter.response (r) * dOutputScale;
 171     }
 172 }
 173
 174
 175 // ImageFile::comparativeStatistics    Calculate comparative stats
 176 //
 177 // OUTPUT
 178 //   d   Normalized root mean squared distance measure
 179 //   r   Normalized mean absolute distance measure
 180 //   e   Worst case distance measure
 181 //
 182 // REFERENCES
 183 //  G.T. Herman, Image Reconstruction From Projections, 1980
 184
 185 bool
 186 ImageFile::comparativeStatistics (const ImageFile& imComp, double& d, double& r, double& e) const
 187 {
 188   if (imComp.nx() != m_nx && imComp.ny() != m_ny) {
 189     sys_error (ERR_WARNING, "Image sizes differ [ImageFile::comparativeStatistics]");
 190     return false;
 191   }
 192   ImageFileArrayConst v = getArray();
 193   if (v == NULL || m_nx == 0 || m_ny == 0)
 194     return false;
 195
 196   ImageFileArrayConst vComp = imComp.getArray();
 197
 198   double myMean = 0.;
 199   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 200     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 201       myMean += v[ix][iy];
 202     }
 203   }
 204   myMean /= (m_nx * m_ny);
 205
 206   double sqErrorSum = 0.;
 207   double absErrorSum = 0.;
 208   double sqDiffFromMeanSum = 0.;
 209   double absValueSum = 0.;
 210   for (unsigned int ix2 = 0; ix2 < m_nx; ix2++) {
 211     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 212       double diff = v[ix2][iy] - vComp[ix2][iy];
 213       sqErrorSum += diff * diff;
 214       absErrorSum += fabs(diff);
 215       double diffFromMean = v[ix2][iy] - myMean;
 216       sqDiffFromMeanSum += diffFromMean * diffFromMean;
 217       absValueSum += fabs(v[ix2][iy]);
 218     }
 219   }
 220
 221   d = ::sqrt (sqErrorSum / sqDiffFromMeanSum);
 222   r = absErrorSum / absValueSum;
 223
 224   int hx = m_nx / 2;
 225   int hy = m_ny / 2;
 226   double eMax = -1;
 227   for (int ix3 = 0; ix3 < hx; ix3++) {
 228     for (int iy = 0; iy < hy; iy++) {
 229       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]);
 230       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]);
 231       double error = fabs (avgPixel - avgPixelComp);
 232       if (error > eMax)
 233         eMax = error;
 234     }
 235   }
 236
 237   e = eMax;
 238
 239   return true;
 240 }
 241
 242
 243 bool
 244 ImageFile::printComparativeStatistics (const ImageFile& imComp, std::ostream& os) const
 245 {
 246   double d, r, e;
 247
 248   if (comparativeStatistics (imComp, d, r, e)) {
 249     os << "  Normalized root mean squared distance (d): " << d << std::endl;
 250     os << "      Normalized mean absolute distance (r): " << r << std::endl;
 251     os << "Worst case distance (2x2 pixel average) (e): " << e << std::endl;
 252     return true;
 253   }
 254   return false;
 255 }
 256
 257
 258 void
 259 ImageFile::printStatistics (std::ostream& os) const
 260 {
 261   double min, max, mean, mode, median, stddev;
 262
 263   statistics (min, max, mean, mode, median, stddev);
 264   if (isComplex())
 265     os << "Real Component Statistics" << std::endl;
 266
 267   os << "   min: " << min << std::endl;
 268   os << "   max: " << max << std::endl;
 269   os << "  mean: " << mean << std::endl;
 270   os << "  mode: " << mode << std::endl;
 271   os << "median: " << median << std::endl;
 272   os << "stddev: " << stddev << std::endl;
 273
 274   if (isComplex()) {
 275     statistics (getImaginaryArray(), min, max, mean, mode, median, stddev);
 276     os << std::endl << "Imaginary Component Statistics" << std::endl;
 277     os << "   min: " << min << std::endl;
 278     os << "   max: " << max << std::endl;
 279     os << "  mean: " << mean << std::endl;
 280     os << "  mode: " << mode << std::endl;
 281     os << "median: " << median << std::endl;
 282     os << "stddev: " << stddev << std::endl;
 283   }
 284 }
 285
 286
 287 void
 288 ImageFile::statistics (double& min, double& max, double& mean, double& mode, double& median, double& stddev) const
 289 {
 290   ImageFileArrayConst v = getArray();
 291   statistics (v, min, max, mean, mode, median, stddev);
 292 }
 293
 294
 295 void
 296 ImageFile::statistics (ImageFileArrayConst v, double& min, double& max, double& mean, double& mode, double& median, double& stddev) const
 297 {
 298   int nx = m_nx;
 299   int ny = m_ny;
 300
 301   if (v == NULL || nx == 0 || ny == 0)
 302     return;
 303
 304   std::vector<double> vecImage;
 305   int iVec = 0;
 306   vecImage.resize (nx * ny);
 307   for (int ix = 0; ix < nx; ix++) {
 308     for (int iy = 0; iy < ny; iy++)
 309       vecImage[iVec++] = v[ix][iy];
 310   }
 311
 312   vectorNumericStatistics (vecImage, nx * ny, min, max, mean, mode, median, stddev);
 313 }
 314
 315 void
 316 ImageFile::getMinMax (double& min, double& max) const
 317 {
 318   int nx = m_nx;
 319   int ny = m_ny;
 320   ImageFileArrayConst v = getArray();
 321
 322   if (v == NULL || nx == 0 || ny == 0)
 323     return;
 324
 325   min = v[0][0];
 326   max = v[0][0];
 327   for (int ix = 0; ix < nx; ix++) {
 328     for (int iy = 0; iy < ny; iy++) {
 329       if (v[ix][iy] > max)
 330         max = v[ix][iy];
 331       if (v[ix][iy] < min)
 332         min = v[ix][iy];
 333     }
 334   }
 335 }
 336
 337 bool
 338 ImageFile::convertRealToComplex ()
 339 {
 340   if (dataType() != Array2dFile::DATA_TYPE_REAL)
 341     return false;
 342
 343   if (! reallocRealToComplex())
 344     return false;
 345
 346   ImageFileArray vImag = getImaginaryArray();
 347   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 348     ImageFileColumn vCol = vImag[ix];
 349     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++)
 350       *vCol++ = 0;
 351   }
 352
 353   return true;
 354 }
 355
 356 bool
 357 ImageFile::convertComplexToReal ()
 358 {
 359   if (dataType() != Array2dFile::DATA_TYPE_COMPLEX)
 360     return false;
 361
 362   ImageFileArray vReal = getArray();
 363   ImageFileArray vImag = getImaginaryArray();
 364   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 365     ImageFileColumn vRealCol = vReal[ix];
 366     ImageFileColumn vImagCol = vImag[ix];
 367     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 368       CTSimComplex c (*vRealCol, *vImagCol);
 369       *vRealCol++ = std::abs (c);
 370       vImagCol++;
 371     }
 372   }
 373
 374   return reallocComplexToReal();
 375 }
 376
 377 bool
 378 ImageFile::subtractImages (const ImageFile& rRHS, ImageFile& result) const
 379 {
 380   if (m_nx != rRHS.nx() || m_ny != rRHS.ny() || m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 381     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::subtractImage]");
 382     return false;
 383   }
 384
 385   if (isComplex() || (rRHS.isComplex() && ! result.isComplex()))
 386     result.convertRealToComplex();
 387
 388   ImageFileArrayConst vLHS = getArray();
 389   ImageFileArrayConst vLHSImag = getImaginaryArray();
 390   ImageFileArrayConst vRHS = rRHS.getArray();
 391   ImageFileArrayConst vRHSImag = rRHS.getImaginaryArray();
 392   ImageFileArray vResult = result.getArray();
 393   ImageFileArray vResultImag = result.getImaginaryArray();
 394
 395   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 396     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 397       vResult[ix][iy] = vLHS[ix][iy] - vRHS[ix][iy];
 398       if (result.isComplex()) {
 399         vResultImag[ix][iy] = 0;
 400         if (isComplex())
 401           vResultImag[ix][iy] += vLHSImag[ix][iy];
 402         if (rRHS.isComplex())
 403           vResultImag[ix][iy] -= vRHSImag[ix][iy];
 404       }
 405     }
 406   }
 407
 408   return true;
 409 }
 410
 411 bool
 412 ImageFile::addImages (const ImageFile& rRHS, ImageFile& result) const
 413 {
 414   if (m_nx != rRHS.nx() || m_ny != rRHS.ny() || m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 415     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::subtractImage]");
 416     return false;
 417   }
 418
 419   if (isComplex() || (rRHS.isComplex() && ! result.isComplex()))
 420     result.convertRealToComplex();
 421
 422   ImageFileArrayConst vLHS = getArray();
 423   ImageFileArrayConst vLHSImag = getImaginaryArray();
 424   ImageFileArrayConst vRHS = rRHS.getArray();
 425   ImageFileArrayConst vRHSImag = rRHS.getImaginaryArray();
 426   ImageFileArray vResult = result.getArray();
 427   ImageFileArray vResultImag = result.getImaginaryArray();
 428
 429   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 430     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 431       vResult[ix][iy] = vLHS[ix][iy] + vRHS[ix][iy];
 432       if (result.isComplex()) {
 433         vResultImag[ix][iy] = 0;
 434         if (isComplex())
 435           vResultImag[ix][iy] += vLHSImag[ix][iy];
 436         if (rRHS.isComplex())
 437           vResultImag[ix][iy] += vRHSImag[ix][iy];
 438       }
 439     }
 440   }
 441
 442   return true;
 443 }
 444
 445 bool
 446 ImageFile::multiplyImages (const ImageFile& rRHS, ImageFile& result) const
 447 {
 448   if (m_nx != rRHS.nx() || m_ny != rRHS.ny() || m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 449     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::subtractImage]");
 450     return false;
 451   }
 452
 453   if (isComplex() || (rRHS.isComplex() && ! result.isComplex()))
 454     result.convertRealToComplex();
 455
 456   ImageFileArrayConst vLHS = getArray();
 457   ImageFileArrayConst vLHSImag = getImaginaryArray();
 458   ImageFileArrayConst vRHS = rRHS.getArray();
 459   ImageFileArrayConst vRHSImag = rRHS.getImaginaryArray();
 460   ImageFileArray vResult = result.getArray();
 461   ImageFileArray vResultImag = result.getImaginaryArray();
 462
 463   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 464     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 465       if (result.isComplex()) {
 466         double dImag = 0;
 467         if (isComplex())
 468           dImag = vLHSImag[ix][iy];
 469         std::complex<double> cLHS (vLHS[ix][iy], dImag);
 470         dImag = 0;
 471         if (rRHS.isComplex())
 472           dImag = vRHSImag[ix][iy];
 473         std::complex<double> cRHS (vRHS[ix][iy], dImag);
 474         std::complex<double> cResult = cLHS * cRHS;
 475         vResult[ix][iy] = cResult.real();
 476         vResultImag[ix][iy] = cResult.imag();
 477       } else
 478         vResult[ix][iy] = vLHS[ix][iy] * vRHS[ix][iy];
 479     }
 480   }
 481
 482
 483   return true;
 484 }
 485
 486 bool
 487 ImageFile::divideImages (const ImageFile& rRHS, ImageFile& result) const
 488 {
 489   if (m_nx != rRHS.nx() || m_ny != rRHS.ny() || m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 490     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::subtractImage]");
 491     return false;
 492   }
 493
 494   if (isComplex() || (rRHS.isComplex() && ! result.isComplex()))
 495     result.convertRealToComplex();
 496
 497   ImageFileArrayConst vLHS = getArray();
 498   ImageFileArrayConst vLHSImag = getImaginaryArray();
 499   ImageFileArrayConst vRHS = rRHS.getArray();
 500   ImageFileArrayConst vRHSImag = rRHS.getImaginaryArray();
 501   ImageFileArray vResult = result.getArray();
 502   ImageFileArray vResultImag = result.getImaginaryArray();
 503
 504   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 505     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 506       if (result.isComplex()) {
 507         double dImag = 0;
 508         if (isComplex())
 509           dImag = vLHSImag[ix][iy];
 510         std::complex<double> cLHS (vLHS[ix][iy], dImag);
 511         dImag = 0;
 512         if (rRHS.isComplex())
 513           dImag = vRHSImag[ix][iy];
 514         std::complex<double> cRHS (vRHS[ix][iy], dImag);
 515         std::complex<double> cResult = cLHS / cRHS;
 516         vResult[ix][iy] = cResult.real();
 517         vResultImag[ix][iy] = cResult.imag();
 518       } else {
 519         if (vRHS != 0)
 520           vResult[ix][iy] = vLHS[ix][iy] / vRHS[ix][iy];
 521         else
 522           vResult[ix][iy] = 0;
 523       }
 524     }
 525   }
 526
 527   return true;
 528 }
 529
 530
 531 bool
 532 ImageFile::invertPixelValues (ImageFile& result) const
 533 {
 534   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 535     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::invertPixelValues]");
 536     return false;
 537   }
 538
 539   if (isComplex() && ! result.isComplex())
 540     result.convertRealToComplex();
 541
 542   ImageFileArrayConst vLHS = getArray();
 543   ImageFileArray vResult = result.getArray();
 544
 545   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 546     ImageFileColumnConst in = vLHS[ix];
 547     ImageFileColumn out = vResult[ix];
 548     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++)
 549       *out++ = - *in++;
 550   }
 551
 552   return true;
 553 }
 554
 555 bool
 556 ImageFile::sqrt (ImageFile& result) const
 557 {
 558   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 559     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::invertPixelValues]");
 560     return false;
 561   }
 562
 563   if (isComplex() && ! result.isComplex())
 564     result.convertRealToComplex();
 565
 566   bool bComplexOutput = result.isComplex();
 567   ImageFileArrayConst vLHS = getArray();
 568   if (! bComplexOutput)   // check if should convert to complex output
 569     for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++)
 570       for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++)
 571         if (! bComplexOutput && vLHS[ix][iy] < 0) {
 572           result.convertRealToComplex();
 573           bComplexOutput = true;
 574           break;
 575         }
 576
 577         ImageFileArrayConst vLHSImag = getImaginaryArray();
 578         ImageFileArray vResult = result.getArray();
 579         ImageFileArray vResultImag = result.getImaginaryArray();
 580
 581         for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 582           for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 583             if (result.isComplex()) {
 584               double dImag = 0;
 585               if (isComplex())
 586                 dImag = vLHSImag[ix][iy];
 587               std::complex<double> cLHS (vLHS[ix][iy], dImag);
 588               std::complex<double> cResult = std::sqrt(cLHS);
 589               vResult[ix][iy] = cResult.real();
 590               vResultImag[ix][iy] = cResult.imag();
 591             } else
 592               vResult[ix][iy] = ::sqrt (vLHS[ix][iy]);
 593           }
 594         }
 595
 596
 597         return true;
 598 }
 599
 600 bool
 601 ImageFile::log (ImageFile& result) const
 602 {
 603   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 604     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::log]");
 605     return false;
 606   }
 607
 608   if (isComplex() && ! result.isComplex())
 609     result.convertRealToComplex();
 610
 611   ImageFileArrayConst vLHS = getArray();
 612   ImageFileArrayConst vLHSImag = getImaginaryArray();
 613   ImageFileArray vResult = result.getArray();
 614   ImageFileArray vResultImag = result.getImaginaryArray();
 615
 616   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 617     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 618       if (result.isComplex()) {
 619         double dImag = 0;
 620         if (isComplex())
 621           dImag = vLHSImag[ix][iy];
 622         std::complex<double> cLHS (vLHS[ix][iy], dImag);
 623         std::complex<double> cResult = std::log (cLHS);
 624         vResult[ix][iy] = cResult.real();
 625         vResultImag[ix][iy] = cResult.imag();
 626       } else {
 627         if (vLHS[ix][iy] > 0)
 628           vResult[ix][iy] = ::log (vLHS[ix][iy]);
 629         else
 630           vResult[ix][iy] = 0;
 631       }
 632     }
 633   }
 634
 635
 636   return true;
 637 }
 638
 639 bool
 640 ImageFile::exp (ImageFile& result) const
 641 {
 642   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 643     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::invertPixelValues]");
 644     return false;
 645   }
 646
 647   if (isComplex() && ! result.isComplex())
 648     result.convertRealToComplex();
 649
 650   ImageFileArrayConst vLHS = getArray();
 651   ImageFileArrayConst vLHSImag = getImaginaryArray();
 652   ImageFileArray vResult = result.getArray();
 653   ImageFileArray vResultImag = result.getImaginaryArray();
 654
 655   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 656     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 657       if (result.isComplex()) {
 658         double dImag = 0;
 659         if (isComplex())
 660           dImag = vLHSImag[ix][iy];
 661         std::complex<double> cLHS (vLHS[ix][iy], dImag);
 662         std::complex<double> cResult = std::exp (cLHS);
 663         vResult[ix][iy] = cResult.real();
 664         vResultImag[ix][iy] = cResult.imag();
 665       } else
 666         vResult[ix][iy] = ::exp (vLHS[ix][iy]);
 667     }
 668   }
 669
 670
 671   return true;
 672 }
 673
 674 bool
 675 ImageFile::scaleImage (ImageFile& result) const
 676 {
 677   unsigned int nx = m_nx;
 678   unsigned int ny = m_ny;
 679   unsigned int newNX = result.nx();
 680   unsigned int newNY = result.ny();
 681
 682   double dXScale = static_cast<double>(newNX) / static_cast<double>(nx);
 683   double dYScale = static_cast<double>(newNY) / static_cast<double>(ny);
 684
 685   if (isComplex() && ! result.isComplex())
 686     result.convertRealToComplex();
 687
 688   ImageFileArrayConst vReal = getArray();
 689   ImageFileArrayConst vImag = getImaginaryArray();
 690   ImageFileArray vResult = result.getArray();
 691   ImageFileArray vResultImag = result.getImaginaryArray();
 692
 693   BilinearInterpolator<ImageFileValue> realInterp (vReal, nx, ny);
 694   BilinearInterpolator<ImageFileValue> imagInterp (vImag, nx, ny);
 695
 696   for (unsigned int ix = 0; ix < newNX; ix++) {
 697     for (unsigned int iy = 0; iy < newNY; iy++) {
 698       double dXPos = ix / dXScale;
 699       double dYPos = iy / dYScale;
 700       vResult[ix][iy] = realInterp.interpolate (dXPos, dYPos);
 701       if (result.isComplex()) {
 702         if (isComplex()) {
 703           vResultImag[ix][iy] = imagInterp.interpolate (dXPos, dYPos);
 704         } else {
 705           vResultImag[ix][iy] = 0;
 706         }
 707       }
 708     }
 709   }
 710
 711   return true;
 712 }
 713
 714 #ifdef HAVE_FFTW
 715 bool
 716 ImageFile::fft (ImageFile& result) const
 717 {
 718   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 719     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::invertPixelValues]");
 720     return false;
 721   }
 722
 723   if (result.dataType() == Array2dFile::DATA_TYPE_REAL) {
 724     if (! result.convertRealToComplex ())
 725       return false;
 726   }
 727
 728   fftw_complex* in = static_cast<fftw_complex*> (fftw_malloc (sizeof(fftw_complex) * m_nx * m_ny));
 729
 730   ImageFileArrayConst vReal = getArray();
 731   ImageFileArrayConst vImag = getImaginaryArray();
 732
 733   unsigned int ix, iy;
 734   unsigned int iArray = 0;
 735   for (ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 736     for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 737       in[iArray][0] = vReal[ix][iy];
 738       if (isComplex())
 739         in[iArray][1] = vImag[ix][iy];
 740       else
 741         in[iArray][1] = 0;
 742       iArray++;
 743     }
 744   }
 745
 746   fftw_plan plan = fftw_plan_dft_2d (m_nx, m_ny, in, in, FFTW_FORWARD, FFTW_ESTIMATE);
 747   fftw_execute (plan);
 748
 749   ImageFileArray vRealResult = result.getArray();
 750   ImageFileArray vImagResult = result.getImaginaryArray();
 751   iArray = 0;
 752   unsigned int iScale = m_nx * m_ny;
 753   for (ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 754     for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 755       vRealResult[ix][iy] = in[iArray][0] / iScale;
 756       vImagResult[ix][iy] = in[iArray][1] / iScale;
 757       iArray++;
 758     }
 759   }
 760   fftw_free(in);
 761   fftw_destroy_plan (plan);
 762
 763   Fourier::shuffleFourierToNaturalOrder (result);
 764
 765   return true;
 766 }
 767
 768
 769 bool
 770 ImageFile::ifft (ImageFile& result) const
 771 {
 772   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 773     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::invertPixelValues]");
 774     return false;
 775   }
 776
 777   if (result.dataType() == Array2dFile::DATA_TYPE_REAL) {
 778     if (! result.convertRealToComplex ())
 779       return false;
 780   }
 781
 782   ImageFileArrayConst vReal = getArray();
 783   ImageFileArrayConst vImag = getImaginaryArray();
 784   ImageFileArray vRealResult = result.getArray();
 785   ImageFileArray vImagResult = result.getImaginaryArray();
 786   unsigned int ix, iy;
 787   for (ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 788     for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 789       vRealResult[ix][iy] = vReal[ix][iy];
 790       if (isComplex())
 791         vImagResult[ix][iy] = vImag[ix][iy];
 792       else
 793         vImagResult[ix][iy] = 0;
 794     }
 795   }
 796
 797   Fourier::shuffleNaturalToFourierOrder (result);
 798
 799   fftw_complex* in = static_cast<fftw_complex*>(fftw_malloc(sizeof(fftw_complex) * m_nx * m_ny));
 800
 801   unsigned int iArray = 0;
 802   for (ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 803     for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 804       in[iArray][0] = vRealResult[ix][iy];
 805       in[iArray][1] = vImagResult[ix][iy];
 806       iArray++;
 807     }
 808   }
 809
 810   fftw_plan plan = fftw_plan_dft_2d (m_nx, m_ny, in, in, FFTW_BACKWARD, FFTW_ESTIMATE);
 811
 812   fftw_execute (plan);
 813
 814   iArray = 0;
 815   for (ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 816     for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 817       vRealResult[ix][iy] = in[iArray][0];
 818       vImagResult[ix][iy] = in[iArray][1];
 819       iArray++;
 820     }
 821   }
 822   fftw_destroy_plan (plan);
 823   fftw_free(in);
 824
 825   return true;
 826 }
 827
 828 bool
 829 ImageFile::fftRows (ImageFile& result) const
 830 {
 831   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 832     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::fftRows]");
 833     return false;
 834   }
 835
 836   if (result.dataType() == Array2dFile::DATA_TYPE_REAL) {
 837     if (! result.convertRealToComplex ())
 838       return false;
 839   }
 840
 841   ImageFileArrayConst vReal = getArray();
 842   ImageFileArrayConst vImag = getImaginaryArray();
 843
 844   fftw_complex* in = static_cast<fftw_complex*>(fftw_malloc(sizeof(fftw_complex) * m_nx));
 845   fftw_plan plan = fftw_plan_dft_1d (m_nx, in, in, FFTW_FORWARD, FFTW_ESTIMATE);
 846
 847   std::complex<double>* pcRow = new std::complex<double> [m_nx];
 848   for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 849     unsigned int ix;
 850     for (ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 851       in[ix][0] = vReal[ix][iy];
 852       if (isComplex())
 853         in[ix][1] = vImag[ix][iy];
 854       else
 855         in[ix][1] = 0;
 856     }
 857
 858     fftw_execute (plan);
 859
 860     for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
 861       pcRow[ix] = std::complex<double>(in[ix][0], in[ix][1]);
 862
 863     Fourier::shuffleFourierToNaturalOrder (pcRow, m_nx);
 864     for (ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 865       vReal[ix][iy] = pcRow[ix].real() / m_nx;
 866       vImag[ix][iy] = pcRow[ix].imag() / m_nx;
 867     }
 868   }
 869   delete [] pcRow;
 870
 871   fftw_destroy_plan (plan);
 872   fftw_free(in);
 873
 874   return true;
 875 }
 876
 877 bool
 878 ImageFile::ifftRows (ImageFile& result) const
 879 {
 880   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 881     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::fftRows]");
 882     return false;
 883   }
 884
 885   if (result.dataType() == Array2dFile::DATA_TYPE_REAL) {
 886     if (! result.convertRealToComplex ())
 887       return false;
 888   }
 889
 890   ImageFileArrayConst vReal = getArray();
 891   ImageFileArrayConst vImag = getImaginaryArray();
 892
 893   fftw_complex* in = static_cast<fftw_complex*>(fftw_malloc(sizeof(fftw_complex) * m_nx));
 894   fftw_plan plan = fftw_plan_dft_1d (m_nx, in, in, FFTW_BACKWARD, FFTW_ESTIMATE);
 895   std::complex<double>* pcRow = new std::complex<double> [m_nx];
 896
 897   unsigned int ix, iy;
 898   // unsigned int iArray = 0;
 899   for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 900     for (ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 901       double dImag = 0;
 902       if (isComplex())
 903         dImag = vImag[ix][iy];
 904       pcRow[ix] = std::complex<double> (vReal[ix][iy], dImag);
 905     }
 906
 907     Fourier::shuffleNaturalToFourierOrder (pcRow, m_nx);
 908
 909     for (ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 910       in[ix][0] = pcRow[ix].real();
 911       in[ix][1] = pcRow[ix].imag();
 912     }
 913
 914     fftw_execute (plan);
 915
 916     for (ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 917       vReal[ix][iy] = in[ix][0];
 918       vImag[ix][iy] = in[ix][1];
 919     }
 920   }
 921   delete [] pcRow;
 922
 923   fftw_destroy_plan (plan);
 924   fftw_free(in);
 925
 926   return true;
 927 }
 928
 929 bool
 930 ImageFile::fftCols (ImageFile& result) const
 931 {
 932   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 933     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::fftRows]");
 934     return false;
 935   }
 936
 937   if (result.dataType() == Array2dFile::DATA_TYPE_REAL) {
 938     if (! result.convertRealToComplex ())
 939       return false;
 940   }
 941
 942   ImageFileArrayConst vReal = getArray();
 943   ImageFileArrayConst vImag = getImaginaryArray();
 944
 945   fftw_complex* in = static_cast<fftw_complex*>(fftw_malloc(sizeof(fftw_complex) * m_ny));
 946   fftw_plan plan = fftw_plan_dft_1d (m_ny, in, in, FFTW_FORWARD, FFTW_ESTIMATE);
 947
 948   std::complex<double>* pcCol = new std::complex<double> [m_ny];
 949   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 950     unsigned int iy;
 951     for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 952       in[iy][0] = vReal[ix][iy];
 953       if (isComplex())
 954         in[iy][1] = vImag[ix][iy];
 955       else
 956         in[iy][1] = 0;
 957     }
 958
 959     fftw_execute (plan);
 960
 961     for (iy = 0; iy < m_ny; iy++)
 962       pcCol[iy] = std::complex<double>(in[iy][0], in[iy][1]);
 963
 964     Fourier::shuffleFourierToNaturalOrder (pcCol, m_ny);
 965     for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 966       vReal[ix][iy] = pcCol[iy].real() / m_ny;
 967       vImag[ix][iy] = pcCol[iy].imag() / m_ny;
 968     }
 969   }
 970   delete [] pcCol;
 971
 972   fftw_destroy_plan (plan);
 973   fftw_free(in);
 974
 975   return true;
 976 }
 977
 978 bool
 979 ImageFile::ifftCols (ImageFile& result) const
 980 {
 981   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 982     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::fftRows]");
 983     return false;
 984   }
 985
 986   if (result.dataType() == Array2dFile::DATA_TYPE_REAL) {
 987     if (! result.convertRealToComplex ())
 988       return false;
 989   }
 990
 991   ImageFileArrayConst vReal = getArray();
 992   ImageFileArrayConst vImag = getImaginaryArray();
 993
 994   fftw_complex* in = static_cast<fftw_complex*>(fftw_malloc(sizeof(fftw_complex) * m_ny));
 995   fftw_plan plan = fftw_plan_dft_1d (m_ny, in, in, FFTW_BACKWARD, FFTW_ESTIMATE);
 996   std::complex<double>* pcCol = new std::complex<double> [m_ny];
 997
 998   unsigned int ix, iy;
 999   // unsigned int iArray = 0;
1000   for (ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
1001     for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1002       double dImag = 0;
1003       if (isComplex())
1004         dImag = vImag[ix][iy];
1005       pcCol[iy] = std::complex<double> (vReal[ix][iy], dImag);
1006     }
1007
1008     Fourier::shuffleNaturalToFourierOrder (pcCol, m_ny);
1009
1010     for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1011       in[iy][0] = pcCol[iy].real();
1012       in[iy][1] = pcCol[iy].imag();
1013     }
1014
1015     fftw_execute (plan);
1016
1017     for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1018       vReal[ix][iy] = in[iy][0];
1019       vImag[ix][iy] = in[iy][1];
1020     }
1021   }
1022   delete [] pcCol;
1023
1024   fftw_destroy_plan (plan);
1025   fftw_free(in);
1026
1027   return true;
1028 }
1029
1030 #endif // HAVE_FFTW
1031
1032
1033
1034 bool
1035 ImageFile::fourier (ImageFile& result) const
1036 {
1037   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
1038     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::invertPixelValues]");
1039     return false;
1040   }
1041
1042   if (! result.isComplex())
1043     if (! result.convertRealToComplex ())
1044       return false;
1045
1046     ImageFileArrayConst vLHS = getArray();
1047     ImageFileArrayConst vLHSImag = getImaginaryArray();
1048     ImageFileArray vRealResult = result.getArray();
1049     ImageFileArray vImagResult = result.getImaginaryArray();
1050
1051     unsigned int ix, iy;
1052
1053     // alloc output matrix
1054     CTSimComplex** complexOut = new CTSimComplex* [m_nx];
1055     for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1056       complexOut[ix] = new CTSimComplex [m_ny];
1057
1058     // fourier each x column
1059     CTSimComplex* pY = new CTSimComplex [m_ny];
1060     for (ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
1061       for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1062         double dImag = 0;
1063         if (isComplex())
1064           dImag = vLHSImag[ix][iy];
1065         pY[iy] = std::complex<double>(vLHS[ix][iy], dImag);
1066       }
1067       ProcessSignal::finiteFourierTransform (pY, complexOut[ix], m_ny,  ProcessSignal::FORWARD);
1068     }
1069     delete [] pY;
1070
1071     // fourier each y row
1072     CTSimComplex* pX = new CTSimComplex [m_nx];
1073     CTSimComplex* complexOutRow = new CTSimComplex [m_nx];
1074     for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1075       for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1076         pX[ix] = complexOut[ix][iy];
1077       ProcessSignal::finiteFourierTransform (pX, complexOutRow, m_nx, ProcessSignal::FORWARD);
1078       for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1079         complexOut[ix][iy] = complexOutRow[ix];
1080     }
1081     delete [] pX;
1082     delete [] complexOutRow;
1083
1084     for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1085       for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1086         vRealResult[ix][iy] = complexOut[ix][iy].real();
1087         vImagResult[ix][iy] = complexOut[ix][iy].imag();
1088       }
1089
1090       Fourier::shuffleFourierToNaturalOrder (result);
1091
1092       // delete complexOut matrix
1093       for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1094         delete [] complexOut[ix];
1095       delete [] complexOut;
1096
1097       return true;
1098 }
1099
1100 bool
1101 ImageFile::inverseFourier (ImageFile& result) const
1102 {
1103   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
1104     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::invertPixelValues]");
1105     return false;
1106   }
1107
1108   if (result.dataType() == Array2dFile::DATA_TYPE_REAL) {
1109     if (! result.convertRealToComplex ())
1110       return false;
1111   }
1112
1113   ImageFileArrayConst vLHSReal = getArray();
1114   ImageFileArrayConst vLHSImag = getImaginaryArray();
1115   ImageFileArray vRealResult = result.getArray();
1116   ImageFileArray vImagResult = result.getImaginaryArray();
1117
1118   unsigned int ix, iy;
1119   // alloc 2d complex output matrix
1120   CTSimComplex** complexOut = new CTSimComplex* [m_nx];
1121   for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1122     complexOut[ix] = new CTSimComplex [m_ny];
1123
1124   // put input image into result
1125   for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1126     for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1127       vRealResult[ix][iy] = vLHSReal[ix][iy];
1128       if (isComplex())
1129         vImagResult[ix][iy] = vLHSImag[ix][iy];
1130       else
1131         vImagResult[ix][iy] = 0;
1132     }
1133
1134     Fourier::shuffleNaturalToFourierOrder (result);
1135
1136     // ifourier each x column
1137     CTSimComplex* pCol = new CTSimComplex [m_ny];
1138     for (ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
1139       for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1140         pCol[iy] = std::complex<double> (vRealResult[ix][iy], vImagResult[ix][iy]);
1141       }
1142       ProcessSignal::finiteFourierTransform (pCol, complexOut[ix], m_ny,  ProcessSignal::BACKWARD);
1143     }
1144     delete [] pCol;
1145
1146     // ifourier each y row
1147     CTSimComplex* complexInRow = new CTSimComplex [m_nx];
1148     CTSimComplex* complexOutRow = new CTSimComplex [m_nx];
1149     for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1150       for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1151         complexInRow[ix] = complexOut[ix][iy];
1152       ProcessSignal::finiteFourierTransform (complexInRow, complexOutRow, m_nx, ProcessSignal::BACKWARD);
1153       for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1154         complexOut[ix][iy] = complexOutRow[ix];
1155     }
1156     delete [] complexInRow;
1157     delete [] complexOutRow;
1158
1159     for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1160       for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1161         vRealResult[ix][iy] = complexOut[ix][iy].real();
1162         vImagResult[ix][iy] = complexOut[ix][iy].imag();
1163       }
1164
1165       // delete complexOut matrix
1166       for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1167         delete [] complexOut[ix];
1168       delete [] complexOut;
1169
1170       return true;
1171 }
1172
1173
1174 bool
1175 ImageFile::magnitude (ImageFile& result) const
1176 {
1177   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
1178     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::invertPixelValues]");
1179     return false;
1180   }
1181
1182   ImageFileArray vReal = getArray();
1183   ImageFileArray vImag = getImaginaryArray();
1184   ImageFileArray vRealResult = result.getArray();
1185
1186   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1187     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1188       if (isComplex())
1189         vRealResult[ix][iy] = ::sqrt (vReal[ix][iy] * vReal[ix][iy] + vImag[ix][iy] * vImag[ix][iy]);
1190       else
1191         vRealResult[ix][iy] = ::fabs(vReal[ix][iy]);
1192     }
1193
1194     if (result.isComplex())
1195       result.reallocComplexToReal();
1196
1197     return true;
1198 }
1199
1200 bool
1201 ImageFile::phase (ImageFile& result) const
1202 {
1203   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
1204     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::invertPixelValues]");
1205     return false;
1206   }
1207
1208   ImageFileArray vReal = getArray();
1209   ImageFileArray vImag = getImaginaryArray();
1210   ImageFileArray vRealResult = result.getArray();
1211
1212   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
1213     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1214       if (isComplex())
1215         vRealResult[ix][iy] = ::atan2 (vImag[ix][iy], vReal[ix][iy]);
1216       else
1217         vRealResult[ix][iy] = 0;
1218     }
1219   }
1220   if (result.isComplex())
1221     result.reallocComplexToReal();
1222
1223   return true;
1224 }
1225
1226 bool
1227 ImageFile::real (ImageFile& result) const
1228 {
1229   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
1230     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::invertPixelValues]");
1231     return false;
1232   }
1233
1234   ImageFileArray vReal = getArray();
1235   ImageFileArray vRealResult = result.getArray();
1236
1237   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
1238     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1239         vRealResult[ix][iy] = vReal[ix][iy];
1240     }
1241   }
1242
1243   if (result.isComplex())
1244     result.reallocComplexToReal();
1245
1246   return true;
1247 }
1248
1249 bool
1250 ImageFile::imaginary (ImageFile& result) const
1251 {
1252   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
1253     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::invertPixelValues]");
1254     return false;
1255   }
1256
1257   ImageFileArray vImag = getArray();
1258   ImageFileArray vRealResult = result.getArray();
1259
1260   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
1261     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1262       if (isComplex())
1263         vRealResult[ix][iy] = vImag[ix][iy];
1264       else
1265         vRealResult[ix][iy] = 0;
1266     }
1267   }
1268
1269   if (result.isComplex())
1270       result.reallocComplexToReal();
1271
1272   return true;
1273 }
1274
1275 bool
1276 ImageFile::square (ImageFile& result) const
1277 {
1278   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
1279     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::invertPixelValues]");
1280     return false;
1281   }
1282
1283   if (isComplex() && ! result.isComplex())
1284     result.convertRealToComplex();
1285
1286   ImageFileArrayConst vLHS = getArray();
1287   ImageFileArrayConst vLHSImag = getImaginaryArray();
1288   ImageFileArray vResult = result.getArray();
1289   ImageFileArray vResultImag = result.getImaginaryArray();
1290
1291   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
1292     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1293       if (result.isComplex()) {
1294         double dImag = 0;
1295         if (isComplex())
1296           dImag = vLHSImag[ix][iy];
1297         std::complex<double> cLHS (vLHS[ix][iy], dImag);
1298         std::complex<double> cResult = cLHS * cLHS;
1299         vResult[ix][iy] = cResult.real();
1300         vResultImag[ix][iy] = cResult.imag();
1301       } else
1302         vResult[ix][iy] = vLHS[ix][iy] * vLHS[ix][iy];
1303     }
1304   }
1305
1306   return true;
1307 }
1308
1309 int
1310 ImageFile::convertExportFormatNameToID (const char* const formatName)
1311 {
1312   int formatID = EXPORT_FORMAT_INVALID;
1313
1314   for (int i = 0; i < s_iExportFormatCount; i++)
1315     if (strcasecmp (formatName, s_aszExportFormatName[i]) == 0) {
1316       formatID = i;
1317       break;
1318     }
1319
1320     return (formatID);
1321 }
1322
1323 const char*
1324 ImageFile::convertExportFormatIDToName (int formatID)
1325 {
1326   static const char *formatName = "";
1327
1328   if (formatID >= 0 && formatID < s_iExportFormatCount)
1329     return (s_aszExportFormatName[formatID]);
1330
1331   return (formatName);
1332 }
1333
1334 const char*
1335 ImageFile::convertExportFormatIDToTitle (const int formatID)
1336 {
1337   static const char *formatTitle = "";
1338
1339   if (formatID >= 0 && formatID < s_iExportFormatCount)
1340     return (s_aszExportFormatTitle[formatID]);
1341
1342   return (formatTitle);
1343 }
1344
1345 int
1346 ImageFile::convertImportFormatNameToID (const char* const formatName)
1347 {
1348   int formatID = IMPORT_FORMAT_INVALID;
1349
1350   for (int i = 0; i < s_iImportFormatCount; i++)
1351     if (strcasecmp (formatName, s_aszImportFormatName[i]) == 0) {
1352       formatID = i;
1353       break;
1354     }
1355
1356     return (formatID);
1357 }
1358
1359 const char*
1360 ImageFile::convertImportFormatIDToName (int formatID)
1361 {
1362   static const char *formatName = "";
1363
1364   if (formatID >= 0 && formatID < s_iImportFormatCount)
1365     return (s_aszImportFormatName[formatID]);
1366
1367   return (formatName);
1368 }
1369
1370 const char*
1371 ImageFile::convertImportFormatIDToTitle (const int formatID)
1372 {
1373   static const char *formatTitle = "";
1374
1375   if (formatID >= 0 && formatID < s_iImportFormatCount)
1376     return (s_aszImportFormatTitle[formatID]);
1377
1378   return (formatTitle);
1379 }
1380
1381 bool
1382 ImageFile::importImage (const char* const pszFormat, const char* const pszFilename)
1383 {
1384   int iFormatID = convertImportFormatNameToID (pszFormat);
1385
1386   if (iFormatID == IMPORT_FORMAT_PPM)
1387     return readImagePPM (pszFilename);
1388 #ifdef HAVE_PNG
1389   else if (iFormatID == IMPORT_FORMAT_PNG)
1390     return readImagePNG (pszFilename);
1391 #endif
1392
1393   sys_error (ERR_SEVERE, "Invalid format %s [ImageFile::importImage]", pszFormat);
1394   return false;
1395 }
1396
1397 void
1398 ImageFile::skipSpacePPM (FILE* fp)
1399 {
1400   int c = fgetc (fp);
1401   while (isspace (c) || c == '#') {
1402     if (c == '#') {   // comment until end of line
1403       c = fgetc(fp);
1404       while (c != 13 && c != 10)
1405         c = fgetc(fp);
1406     }
1407     else
1408       c = fgetc(fp);
1409   }
1410
1411   ungetc (c, fp);
1412 }
1413
1414 bool
1415 ImageFile::readImagePPM (const char* const pszFile)
1416 {
1417   FILE* fp = fopen (pszFile, "r");
1418   if ((fp = fopen (pszFile, "r")) == NULL)
1419     return false;
1420   char cSignature = toupper(fgetc(fp));
1421   if (cSignature != 'P') {
1422     fclose(fp);
1423     return false;
1424   }
1425   cSignature = fgetc(fp);
1426   if (cSignature == '5' || cSignature == '6') { // binary modes
1427     fclose(fp);
1428     fp = fopen(pszFile, "rb"); // reopen in binary mode
1429     fgetc(fp);
1430     fgetc(fp);
1431   } else if (cSignature != '2' && cSignature != '3') {
1432     fclose(fp);
1433     return false;
1434   }
1435
1436   int nRows, nCols, iMaxValue;
1437   skipSpacePPM (fp);
1438   if (fscanf (fp, "%d", &nCols) != 1) {
1439     fclose(fp);
1440     return false;
1441   }
1442   skipSpacePPM (fp);
1443   if (fscanf (fp, "%d", &nRows) != 1) {
1444     fclose(fp);
1445     return false;
1446   }
1447   skipSpacePPM (fp);
1448   if (fscanf (fp, "%d", &iMaxValue) != 1) {
1449     fclose(fp);
1450     return false;
1451   }
1452   setArraySize (nRows, nCols);
1453
1454   if (cSignature == '5' || cSignature == '6') { // binary modes
1455     int c = fgetc(fp);
1456     if (c == 13) {
1457       c = fgetc(fp);
1458       if (c != 10)  // read msdos 13-10 newline
1459         ungetc(c, fp);
1460     }
1461   } else
1462     skipSpacePPM (fp); // ascii may have comments
1463
1464   bool bMonochromeImage = false;
1465   double dMaxValue = iMaxValue;
1466   double dMaxValue3 = iMaxValue * 3;
1467
1468   ImageFileArray v = getArray();
1469   for (int iy = nRows - 1; iy >= 0; iy--) {
1470     for (int ix = 0; ix < nCols; ix++) {
1471       int iGS, iR, iG, iB;
1472       double dR, dG, dB;
1473       switch (cSignature) {
1474       case '2':
1475         if (fscanf(fp, "%d ", &iGS) != 1) {
1476           fclose(fp);
1477           return false;
1478         }
1479         v[ix][iy] = iGS / dMaxValue;
1480         break;
1481       case '5':
1482         iGS = fgetc(fp);
1483         if (iGS == EOF) {
1484           fclose(fp);
1485           return false;
1486         }
1487         v[ix][iy] = iGS / dMaxValue;
1488         break;
1489       case '3':
1490         if (fscanf (fp, "%d %d %d ", &iR, &iG, &iB) != 3) {
1491           fclose(fp);
1492           return false;
1493         }
1494         if (ix == 0 && iy == 0 && (iR == iG && iG == iB))
1495           bMonochromeImage = true;
1496         if (bMonochromeImage)
1497           v[ix][iy] = (iR + iG + iB) / dMaxValue3;
1498         else {
1499           dR = iR / dMaxValue;
1500           dG = iG / dMaxValue;
1501           dB = iB / dMaxValue;
1502           v[ix][iy] = colorToGrayscale (dR, dG, dB);
1503         }
1504         break;
1505       case '6':
1506         iR = fgetc(fp);
1507         iG = fgetc(fp);
1508         iB = fgetc(fp);
1509
1510         if (iB == EOF) {
1511           fclose(fp);
1512           return false;
1513         }
1514         if (ix == 0 && iy == 0 && (iR == iG && iG == iB))
1515           bMonochromeImage = true;
1516
1517         if (bMonochromeImage)
1518           v[ix][iy] = (iR + iG + iB) / dMaxValue3;
1519         else {
1520           dR = iR / dMaxValue;
1521           dG = iG / dMaxValue;
1522           dB = iB / dMaxValue;
1523           v[ix][iy] = colorToGrayscale (dR, dG, dB);
1524         }
1525         break;
1526       }
1527     }
1528   }
1529
1530   fclose(fp);
1531   return true;
1532 }
1533
1534 #ifdef HAVE_PNG
1535 bool
1536 ImageFile::readImagePNG (const char* const pszFile)
1537 {
1538   FILE* fp = fopen(pszFile, "rb");
1539   if (!fp)
1540     return false;
1541   unsigned char header[8];
1542   fread (header, 1, 8, fp);
1543   if (png_sig_cmp (header, 0, 8)) {
1544     fclose (fp);
1545     return false;
1546   }
1547
1548   png_structp png_ptr = png_create_read_struct (PNG_LIBPNG_VER_STRING, NULL, NULL, NULL);
1549   if (!png_ptr) {
1550     fclose(fp);
1551     return false;
1552   }
1553
1554   png_infop info_ptr = png_create_info_struct(png_ptr);
1555   if (!info_ptr) {
1556     png_destroy_read_struct(&png_ptr, (png_infopp)NULL, (png_infopp)NULL);
1557     fclose(fp);
1558     return false;
1559   }
1560
1561   png_infop end_info = png_create_info_struct(png_ptr);
1562   if (!end_info) {
1563     png_destroy_read_struct(&png_ptr, &info_ptr, (png_infopp)NULL);
1564     fclose(fp);
1565     return false;
1566   }
1567
1568   if (setjmp(png_ptr->jmpbuf)) {
1569     png_destroy_read_struct(&png_ptr, &info_ptr, &end_info);
1570     fclose(fp);
1571     return false;
1572   }
1573
1574   png_init_io(png_ptr, fp);
1575   png_set_sig_bytes(png_ptr, 8);
1576   png_read_info(png_ptr, info_ptr);
1577
1578   int width = png_get_image_width (png_ptr, info_ptr);
1579   int height = png_get_image_height (png_ptr, info_ptr);
1580   int bit_depth = png_get_bit_depth (png_ptr, info_ptr);
1581   int color_type = png_get_color_type (png_ptr, info_ptr);
1582
1583   if (color_type == PNG_COLOR_TYPE_PALETTE && bit_depth <= 8)
1584     png_set_expand(png_ptr);
1585
1586   if (color_type == PNG_COLOR_TYPE_GRAY && bit_depth < 8)
1587     png_set_expand(png_ptr);
1588
1589   if (bit_depth < 8)
1590     png_set_packing(png_ptr);
1591
1592   if (color_type & PNG_COLOR_MASK_ALPHA)
1593     png_set_strip_alpha(png_ptr);
1594
1595   if (bit_depth == 16)
1596     png_set_swap(png_ptr); // convert to little-endian format
1597
1598   png_read_update_info(png_ptr, info_ptr); // update with transformations
1599   int rowbytes = png_get_rowbytes (png_ptr, info_ptr);
1600   bit_depth = png_get_bit_depth (png_ptr, info_ptr);
1601   color_type = png_get_color_type (png_ptr, info_ptr);
1602
1603   png_bytep* row_pointers = new png_bytep [height];
1604   int i;
1605   for (i = 0; i < height; i++)
1606     row_pointers[i] = new unsigned char [rowbytes];
1607
1608   png_read_image(png_ptr, row_pointers);
1609
1610   setArraySize (width, height);
1611   ImageFileArray v = getArray();
1612   for (int iy = 0; iy < height; iy++) {
1613     for (int ix = 0; ix < width; ix++) {
1614       double dV = 0;
1615       if (color_type == PNG_COLOR_TYPE_GRAY) {
1616         if (bit_depth == 8)
1617           dV = row_pointers[iy][ix] / 255.;
1618         else if (bit_depth == 16) {
1619           int iBase = ix * 2;
1620           dV = (row_pointers[iy][iBase] + (row_pointers[iy][iBase+1] << 8)) / 65536.;
1621         } else
1622           dV = 0;
1623       } else if (color_type == PNG_COLOR_TYPE_RGB) {
1624         if (bit_depth == 8) {
1625           int iBase = ix * 3;
1626           double dR = row_pointers[iy][iBase] / 255.;
1627           double dG = row_pointers[iy][iBase+1] / 255.;
1628           double dB = row_pointers[iy][iBase+2] / 255.;
1629           dV = colorToGrayscale (dR, dG, dB);
1630         } else
1631           dV = 0;
1632       }
1633       v[ix][height-iy-1] = dV;
1634     }
1635   }
1636
1637   png_read_end(png_ptr, end_info);
1638   png_destroy_read_struct(&png_ptr, &info_ptr, &end_info);
1639
1640   for (i = 0; i < height; i++)
1641     delete row_pointers[i];
1642   delete row_pointers;
1643
1644   fclose (fp);
1645   return true;
1646 }
1647 #endif
1648
1649 bool
1650 ImageFile::exportImage (const char* const pszFormat, const char* const pszFilename, int nxcell, int nycell, double densmin, double densmax)
1651 {
1652   int iFormatID = convertExportFormatNameToID (pszFormat);
1653
1654   if (iFormatID == EXPORT_FORMAT_PGM)
1655     return writeImagePGM (pszFilename, nxcell, nycell, densmin, densmax);
1656   else if (iFormatID == EXPORT_FORMAT_PGMASCII)
1657     return writeImagePGMASCII (pszFilename, nxcell, nycell, densmin, densmax);
1658   else if (iFormatID == EXPORT_FORMAT_TEXT)
1659     return writeImageText (pszFilename);
1660 #ifdef HAVE_PNG
1661   else if (iFormatID == EXPORT_FORMAT_PNG)
1662     return writeImagePNG (pszFilename, 8, nxcell, nycell, densmin, densmax);
1663   else if (iFormatID == EXPORT_FORMAT_PNG16)
1664     return writeImagePNG (pszFilename, 16, nxcell, nycell, densmin, densmax);
1665 #endif
1666 #ifdef HAVE_CTN_DICOM
1667   else if (iFormatID == EXPORT_FORMAT_DICOM) {
1668     DicomExporter dicomExport (this);
1669     bool bSuccess = dicomExport.writeFile (pszFilename);
1670     if (! bSuccess)
1671       sys_error (ERR_SEVERE, dicomExport.failMessage().c_str());
1672     return bSuccess;
1673   }
1674 #endif
1675   else if (iFormatID == EXPORT_FORMAT_RAW)
1676          return writeImageRaw(pszFilename, nxcell, nycell);
1677
1678
1679   sys_error (ERR_SEVERE, "Invalid format %s [ImageFile::exportImage]", pszFormat);
1680   return false;
1681 }
1682
1683
1684 bool
1685 ImageFile::writeImagePGM (const char* const outfile, int nxcell, int nycell, double densmin, double densmax)
1686 {
1687   FILE *fp;
1688   int nx = m_nx;
1689   int ny = m_ny;
1690   ImageFileArray v = getArray();
1691
1692   unsigned char* rowp = new unsigned char [nx * nxcell];
1693
1694   if ((fp = fopen (outfile, "wb")) == NULL)
1695     return false;
1696
1697   fprintf(fp, "P5\n");
1698   fprintf(fp, "%d %d\n", nx, ny);
1699   fprintf(fp, "255\n");
1700
1701   for (int irow = ny - 1; irow >= 0; irow--) {
1702     for (int icol = 0; icol < nx; icol++) {
1703       int pos = icol * nxcell;
1704       double dens = (v[icol][irow] - densmin) / (densmax - densmin);
1705       dens = clamp (dens, 0., 1.);
1706       for (int p = pos; p < pos + nxcell; p++) {
1707         rowp[p] = static_cast<unsigned int> (dens * 255.);
1708       }
1709     }
1710     for (int ir = 0; ir < nycell; ir++) {
1711       for (int ic = 0; ic < nx * nxcell; ic++)
1712         fputc( rowp[ic], fp );
1713     }
1714   }
1715
1716   delete rowp;
1717   fclose(fp);
1718
1719   return true;
1720 }
1721
1722 bool
1723 ImageFile::writeImagePGMASCII (const char* const outfile, int nxcell, int nycell, double densmin, double densmax)
1724 {
1725   FILE *fp;
1726   int nx = m_nx;
1727   int ny = m_ny;
1728   ImageFileArray v = getArray();
1729
1730   unsigned char* rowp = new unsigned char [nx * nxcell];
1731
1732   if ((fp = fopen (outfile, "wb")) == NULL)
1733     return false;
1734
1735   fprintf(fp, "P2\n");
1736   fprintf(fp, "%d %d\n", nx, ny);
1737   fprintf(fp, "255\n");
1738
1739   for (int irow = ny - 1; irow >= 0; irow--) {
1740     for (int icol = 0; icol < nx; icol++) {
1741       int pos = icol * nxcell;
1742       double dens = (v[icol][irow] - densmin) / (densmax - densmin);
1743       dens = clamp (dens, 0., 1.);
1744       for (int p = pos; p < pos + nxcell; p++) {
1745         rowp[p] = static_cast<unsigned int> (dens * 255.);
1746       }
1747     }
1748     for (int ir = 0; ir < nycell; ir++) {
1749       for (int ic = 0; ic < nx * nxcell; ic++)
1750         fprintf(fp, "%d ", rowp[ic]);
1751       fprintf(fp, "\n");
1752     }
1753   }
1754
1755   delete rowp;
1756   fclose(fp);
1757
1758   return true;
1759 }
1760
1761 bool
1762 ImageFile::writeImageText (const char* const outfile)
1763 {
1764   FILE *fp;
1765   int nx = m_nx;
1766   int ny = m_ny;
1767   ImageFileArray v = getArray();
1768   ImageFileArray vImag = getImaginaryArray();
1769
1770   if ((fp = fopen (outfile, "w")) == NULL)
1771     return false;
1772
1773   for (int irow = ny - 1; irow >= 0; irow--) {
1774     for (int icol = 0; icol < nx; icol++) {
1775       if (isComplex()) {
1776         if (vImag[icol][irow] >= 0)
1777           fprintf (fp, "%.9g+%.9gi ", v[icol][irow], vImag[icol][irow]);
1778         else
1779           fprintf (fp, "%.9g-%.9gi ", v[icol][irow], -vImag[icol][irow]);
1780       } else
1781         fprintf (fp, "%12.8g ", v[icol][irow]);
1782     }
1783     fprintf(fp, "\n");
1784   }
1785
1786   fclose(fp);
1787
1788   return true;
1789 }
1790
1791
1792 #ifdef HAVE_PNG
1793 bool
1794 ImageFile::writeImagePNG (const char* const outfile, int bitdepth, int nxcell, int nycell, double densmin, double densmax)
1795 {
1796   double max_out_level = (1 << bitdepth) - 1;
1797   int nx = m_nx;
1798   int ny = m_ny;
1799   ImageFileArray v = getArray();
1800
1801   unsigned char* rowp = new unsigned char [nx * nxcell * (bitdepth / 8)];
1802
1803   FILE *fp = fopen (outfile, "wb");
1804   if (! fp)
1805     return false;
1806
1807   png_structp png_ptr = png_create_write_struct (PNG_LIBPNG_VER_STRING, NULL, NULL, NULL);
1808   if (! png_ptr)
1809     return false;
1810
1811   png_infop info_ptr = png_create_info_struct (png_ptr);
1812   if (! info_ptr) {
1813     png_destroy_write_struct (&png_ptr, (png_infopp) NULL);
1814     fclose (fp);
1815     return false;
1816   }
1817
1818   if (setjmp (png_ptr->jmpbuf)) {
1819     png_destroy_write_struct (&png_ptr, &info_ptr);
1820     fclose (fp);
1821     return false;
1822   }
1823
1824   png_init_io(png_ptr, fp);
1825
1826   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);
1827
1828   png_write_info(png_ptr, info_ptr);
1829   for (int irow = ny - 1; irow >= 0; irow--) {
1830     png_bytep row_pointer = rowp;
1831
1832     for (int icol = 0; icol < nx; icol++) {
1833       int pos = icol * nxcell;
1834       double dens = (v[icol][irow] - densmin) / (densmax - densmin);
1835       dens = clamp (dens, 0., 1.);
1836       unsigned int outval = static_cast<unsigned int> (dens * max_out_level);
1837
1838       for (int p = pos; p < pos + nxcell; p++) {
1839         if (bitdepth == 8)
1840           rowp[p] = outval;
1841         else {
1842           int rowpos = p * 2;
1843           rowp[rowpos+1] = (outval >> 8) & 0xFF;
1844           rowp[rowpos] = (outval & 0xFF);
1845         }
1846       }
1847     }
1848     for (int ir = 0; ir < nycell; ir++)
1849       png_write_rows (png_ptr, &row_pointer, 1);
1850   }
1851
1852   png_write_end (png_ptr, info_ptr);
1853   png_destroy_write_struct (&png_ptr, &info_ptr);
1854   delete rowp;
1855
1856   fclose(fp);
1857
1858   return true;
1859 }
1860 #endif
1861
1862 #ifdef HAVE_GD
1863 #include "gd.h"
1864 static const int N_GRAYSCALE=256;
1865
1866 bool
1867 ImageFile::writeImageGIF (const char* const outfile, int nxcell, int nycell, double densmin, double densmax)
1868 {
1869   int gs_indices[N_GRAYSCALE];
1870   int nx = m_nx;
1871   int ny = m_ny;
1872   ImageFileArray v = getArray();
1873
1874   unsigned char* rowp = new unsigned char [nx * nxcell];
1875
1876   gdImagePtr gif = gdImageCreate(nx * nxcell, ny * nycell);
1877   for (int i = 0; i < N_GRAYSCALE; i++)
1878     gs_indices[i] = gdImageColorAllocate(gif, i, i, i);
1879
1880   int lastrow = ny * nycell - 1;
1881   for (int irow = 0; irow < ny; irow++) {
1882     int rpos = irow * nycell;
1883     for (int ir = rpos; ir < rpos + nycell; ir++) {
1884       for (int icol = 0; icol < nx; icol++) {
1885         int cpos = icol * nxcell;
1886         double dens = (v[icol][irow] - densmin) / (densmax - densmin);
1887         dens = clamp(dens, 0., 1.);
1888         for (int ic = cpos; ic < cpos + nxcell; ic++) {
1889           rowp[ic] = (unsigned int) (dens * (double) (N_GRAYSCALE - 1));
1890           gdImageSetPixel(gif, ic, lastrow - ir, gs_indices[rowp[ic]]);
1891         }
1892       }
1893     }
1894   }
1895
1896   FILE *out;
1897   if ((out = fopen (outfile,"w")) == NULL) {
1898     sys_error(ERR_SEVERE, "Error opening output file %s for writing", outfile);
1899     return false;
1900   }
1901   gdImageGif(gif,out);
1902   fclose(out);
1903   gdImageDestroy(gif);
1904
1905   delete rowp;
1906
1907   return true;
1908 }
1909 #endif
1910
1911 bool
1912 ImageFile::writeImageRaw (const char* const outfile, int nxcell, int nycell)
1913 {
1914   FILE *fp;
1915   int nx = m_nx;
1916   int ny = m_ny;
1917   ImageFileArray v = getArray();
1918
1919   if ((fp = fopen (outfile, "wb")) == NULL)
1920     return false;
1921
1922   for (int irow = ny - 1; irow >= 0; irow--) {
1923     for (int icol = 0; icol < nx; icol++) {
1924       float dens = v[icol][irow];
1925      fwrite(&dens, sizeof(float), 1, fp);
1926     }
1927   }
1928
1929   fclose(fp);
1930   return true;
1931 }
1932
1933