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 1.40 2001/03/07 16:34:47 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_PGM = 0;
  40 const int ImageFile::EXPORT_FORMAT_PGMASCII = 1;
  41 #ifdef HAVE_PNG
  42 const int ImageFile::EXPORT_FORMAT_PNG = 2;
  43 const int ImageFile::EXPORT_FORMAT_PNG16 = 3;
  44 #endif
  45 #ifdef HAVE_CTN_DICOM
  46 const int ImageFile::EXPORT_FORMAT_DICOM = 4;
  47 #endif
  48
  49 const char* ImageFile::s_aszExportFormatName[] =
  50 {
  51   {"pgm"},
  52   {"pgmascii"},
  53 #ifdef HAVE_PNG
  54   {"png"},
  55   {"png16"},
  56 #endif
  57 #ifdef HAVE_CTN_DICOM
  58   {"dicom"},
  59 #endif
  60 };
  61
  62 const char* ImageFile::s_aszExportFormatTitle[] =
  63 {
  64   {"PGM"},
  65   {"PGM ASCII"},
  66   {"PNG"},
  67   {"PNG 16-bit"},
  68 #ifdef HAVE_CTN_DICOM
  69   {"Dicom"},
  70 #endif
  71 };
  72 const int ImageFile::s_iExportFormatCount = sizeof(s_aszExportFormatName) / sizeof(const char*);
  73
  74
  75 const int ImageFile::IMPORT_FORMAT_INVALID = -1;
  76 const int ImageFile::IMPORT_FORMAT_PPM = 0;
  77 #ifdef HAVE_PNG
  78 const int ImageFile::IMPORT_FORMAT_PNG = 1;
  79 #endif
  80 #ifdef HAVE_CTN_DICOM
  81 const int ImageFile::IMPORT_FORMAT_DICOM = 2;
  82 #endif
  83
  84
  85 const char* ImageFile::s_aszImportFormatName[] =
  86 {
  87   {"ppm"},
  88 #ifdef HAVE_PNG
  89   {"png"},
  90 #endif
  91 #ifdef HAVE_CTN_DICOM
  92   {"dicom"},
  93 #endif
  94 };
  95
  96 const char* ImageFile::s_aszImportFormatTitle[] =
  97 {
  98   {"PPM"},
  99   {"PNG"},
 100 #ifdef HAVE_CTN_DICOM
 101   {"Dicom"},
 102 #endif
 103 };
 104 const int ImageFile::s_iImportFormatCount = sizeof(s_aszImportFormatName) / sizeof(const char*);
 105
 106
 107
 108 F32Image::F32Image (int nx, int ny, int dataType)
 109 : Array2dFile (nx, ny, sizeof(kfloat32), Array2dFile::PIXEL_FLOAT32, dataType)
 110 {
 111 }
 112
 113 F32Image::F32Image (void)
 114 : Array2dFile()
 115 {
 116   setPixelFormat (Array2dFile::PIXEL_FLOAT32);
 117   setPixelSize (sizeof(kfloat32));
 118   setDataType (Array2dFile::DATA_TYPE_REAL);
 119 }
 120
 121 F64Image::F64Image (int nx, int ny, int dataType)
 122 : Array2dFile (nx, ny, sizeof(kfloat64), Array2dFile::PIXEL_FLOAT64, dataType)
 123 {
 124 }
 125
 126 F64Image::F64Image (void)
 127 : Array2dFile ()
 128 {
 129   setPixelFormat (PIXEL_FLOAT64);
 130   setPixelSize (sizeof(kfloat64));
 131   setDataType (Array2dFile::DATA_TYPE_REAL);
 132 }
 133
 134 void
 135 ImageFile::getCenterCoordinates (unsigned int& iXCenter, unsigned int& iYCenter)
 136 {
 137   if (isEven (m_nx))
 138     iXCenter = m_nx / 2;
 139   else
 140     iXCenter = (m_nx - 1) / 2;
 141
 142   if (isEven (m_ny))
 143     iYCenter = m_ny / 2;
 144   else
 145     iYCenter = (m_ny - 1) / 2;
 146 }
 147
 148
 149 void
 150 ImageFile::filterResponse (const char* const domainName, double bw, const char* const filterName, double filt_param, double dInputScale, double dOutputScale)
 151 {
 152   ImageFileArray v = getArray();
 153   SignalFilter filter (filterName, domainName, bw, filt_param);
 154
 155   unsigned int iXCenter, iYCenter;
 156   getCenterCoordinates (iXCenter, iYCenter);
 157
 158   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++)
 159     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 160       long lD2 = ((ix - iXCenter) * (ix - iXCenter)) + ((iy - iYCenter) * (iy - iYCenter));
 161       double r = ::sqrt (static_cast<double>(lD2)) * dInputScale;
 162       v[ix][iy] = filter.response (r) * dOutputScale;
 163     }
 164 }
 165
 166 int
 167 ImageFile::display (void) const
 168 {
 169   double pmin, pmax;
 170
 171   getMinMax (pmin, pmax);
 172
 173   return (displayScaling (1, pmin, pmax));
 174 }
 175
 176 int
 177 ImageFile::displayScaling (const int scale, const ImageFileValue pmin, const ImageFileValue pmax) const
 178 {
 179   int nx = m_nx;
 180   int ny = m_ny;
 181   ImageFileArrayConst v = getArray();
 182   if (v == NULL || nx == 0 || ny == 0)
 183     return 0;
 184
 185 #if HAVE_G2_H
 186   int* pPens = new int [nx * ny * scale * scale ];
 187
 188   double view_scale = 255 / (pmax - pmin);
 189   int id_X11 = g2_open_X11 (nx * scale, ny * scale);
 190   int grayscale[256];
 191   for (int i = 0; i < 256; i++) {
 192     double cval = i / 255.;
 193     grayscale[i] = g2_ink (id_X11, cval, cval, cval);
 194   }
 195
 196   for (int iy = ny - 1; iy >= 0; iy--) {
 197     int iRowPos = ((ny - 1 - iy) * scale) * (nx * scale);
 198     for (int ix = 0; ix < nx; ix++) {
 199       int cval = static_cast<int>((v[ix][iy] - pmin) * view_scale);
 200       if (cval < 0)
 201         cval = 0;
 202       else if (cval > 255)
 203         cval = 255;
 204       for (int sy = 0; sy < scale; sy++)
 205         for (int sx = 0; sx < scale; sx++)
 206           pPens[iRowPos+(sy * nx * scale)+(sx + (ix * scale))] = grayscale[cval];
 207     }
 208   }
 209
 210   g2_image (id_X11, 0., 0., nx * scale, ny * scale, pPens);
 211
 212   delete pPens;
 213   return (id_X11);
 214 #else
 215   return 0;
 216 #endif
 217 }
 218
 219
 220
 221 // ImageFile::comparativeStatistics    Calculate comparative stats
 222 //
 223 // OUTPUT
 224 //   d   Normalized root mean squared distance measure
 225 //   r   Normalized mean absolute distance measure
 226 //   e   Worst case distance measure
 227 //
 228 // REFERENCES
 229 //  G.T. Herman, Image Reconstruction From Projections, 1980
 230
 231 bool
 232 ImageFile::comparativeStatistics (const ImageFile& imComp, double& d, double& r, double& e) const
 233 {
 234   if (imComp.nx() != m_nx && imComp.ny() != m_ny) {
 235     sys_error (ERR_WARNING, "Image sizes differ [ImageFile::comparativeStatistics]");
 236     return false;
 237   }
 238   ImageFileArrayConst v = getArray();
 239   if (v == NULL || m_nx == 0 || m_ny == 0)
 240     return false;
 241
 242   ImageFileArrayConst vComp = imComp.getArray();
 243
 244   double myMean = 0.;
 245   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 246     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 247       myMean += v[ix][iy];
 248     }
 249   }
 250   myMean /= (m_nx * m_ny);
 251
 252   double sqErrorSum = 0.;
 253   double absErrorSum = 0.;
 254   double sqDiffFromMeanSum = 0.;
 255   double absValueSum = 0.;
 256   for (unsigned int ix2 = 0; ix2 < m_nx; ix2++) {
 257     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 258       double diff = v[ix2][iy] - vComp[ix2][iy];
 259       sqErrorSum += diff * diff;
 260       absErrorSum += fabs(diff);
 261       double diffFromMean = v[ix2][iy] - myMean;
 262       sqDiffFromMeanSum += diffFromMean * diffFromMean;
 263       absValueSum += fabs(v[ix2][iy]);
 264     }
 265   }
 266
 267   d = ::sqrt (sqErrorSum / sqDiffFromMeanSum);
 268   r = absErrorSum / absValueSum;
 269
 270   int hx = m_nx / 2;
 271   int hy = m_ny / 2;
 272   double eMax = -1;
 273   for (int ix3 = 0; ix3 < hx; ix3++) {
 274     for (int iy = 0; iy < hy; iy++) {
 275       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]);
 276       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]);
 277       double error = fabs (avgPixel - avgPixelComp);
 278       if (error > eMax)
 279         eMax = error;
 280     }
 281   }
 282
 283   e = eMax;
 284
 285   return true;
 286 }
 287
 288
 289 bool
 290 ImageFile::printComparativeStatistics (const ImageFile& imComp, std::ostream& os) const
 291 {
 292   double d, r, e;
 293
 294   if (comparativeStatistics (imComp, d, r, e)) {
 295     os << "  Normalized root mean squared distance (d): " << d << std::endl;
 296     os << "      Normalized mean absolute distance (r): " << r << std::endl;
 297     os << "Worst case distance (2x2 pixel average) (e): " << e << std::endl;
 298     return true;
 299   }
 300   return false;
 301 }
 302
 303
 304 void
 305 ImageFile::printStatistics (std::ostream& os) const
 306 {
 307   double min, max, mean, mode, median, stddev;
 308
 309   statistics (min, max, mean, mode, median, stddev);
 310   if (isComplex())
 311     os << "Real Component Statistics" << std::endl;
 312
 313   os << "   min: " << min << std::endl;
 314   os << "   max: " << max << std::endl;
 315   os << "  mean: " << mean << std::endl;
 316   os << "  mode: " << mode << std::endl;
 317   os << "median: " << median << std::endl;
 318   os << "stddev: " << stddev << std::endl;
 319
 320   if (isComplex()) {
 321     statistics (getImaginaryArray(), min, max, mean, mode, median, stddev);
 322     os << std::endl << "Imaginary Component Statistics" << std::endl;
 323     os << "   min: " << min << std::endl;
 324     os << "   max: " << max << std::endl;
 325     os << "  mean: " << mean << std::endl;
 326     os << "  mode: " << mode << std::endl;
 327     os << "median: " << median << std::endl;
 328     os << "stddev: " << stddev << std::endl;
 329   }
 330 }
 331
 332
 333 void
 334 ImageFile::statistics (double& min, double& max, double& mean, double& mode, double& median, double& stddev) const
 335 {
 336   ImageFileArrayConst v = getArray();
 337   statistics (v, min, max, mean, mode, median, stddev);
 338 }
 339
 340
 341 void
 342 ImageFile::statistics (ImageFileArrayConst v, double& min, double& max, double& mean, double& mode, double& median, double& stddev) const
 343 {
 344   int nx = m_nx;
 345   int ny = m_ny;
 346
 347   if (v == NULL || nx == 0 || ny == 0)
 348     return;
 349
 350   std::vector<double> vecImage;
 351   int iVec = 0;
 352   vecImage.resize (nx * ny);
 353   for (int ix = 0; ix < nx; ix++) {
 354     for (int iy = 0; iy < ny; iy++)
 355       vecImage[iVec++] = v[ix][iy];
 356   }
 357
 358   vectorNumericStatistics (vecImage, nx * ny, min, max, mean, mode, median, stddev);
 359 }
 360
 361 void
 362 ImageFile::getMinMax (double& min, double& max) const
 363 {
 364   int nx = m_nx;
 365   int ny = m_ny;
 366   ImageFileArrayConst v = getArray();
 367
 368   if (v == NULL || nx == 0 || ny == 0)
 369     return;
 370
 371   min = v[0][0];
 372   max = v[0][0];
 373   for (int ix = 0; ix < nx; ix++) {
 374     for (int iy = 0; iy < ny; iy++) {
 375       if (v[ix][iy] > max)
 376         max = v[ix][iy];
 377       if (v[ix][iy] < min)
 378         min = v[ix][iy];
 379     }
 380   }
 381 }
 382
 383 bool
 384 ImageFile::convertRealToComplex ()
 385 {
 386   if (dataType() != Array2dFile::DATA_TYPE_REAL)
 387     return false;
 388
 389   if (! reallocRealToComplex())
 390     return false;
 391
 392   ImageFileArray vImag = getImaginaryArray();
 393   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 394     ImageFileColumn vCol = vImag[ix];
 395     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++)
 396       *vCol++ = 0;
 397   }
 398
 399   return true;
 400 }
 401
 402 bool
 403 ImageFile::convertComplexToReal ()
 404 {
 405   if (dataType() != Array2dFile::DATA_TYPE_COMPLEX)
 406     return false;
 407
 408   ImageFileArray vReal = getArray();
 409   ImageFileArray vImag = getImaginaryArray();
 410   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 411     ImageFileColumn vRealCol = vReal[ix];
 412     ImageFileColumn vImagCol = vImag[ix];
 413     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 414       CTSimComplex c (*vRealCol, *vImagCol);
 415       *vRealCol++ = std::abs (c);
 416       vImagCol++;
 417     }
 418   }
 419
 420   return reallocComplexToReal();
 421 }
 422
 423 bool
 424 ImageFile::subtractImages (const ImageFile& rRHS, ImageFile& result) const
 425 {
 426   if (m_nx != rRHS.nx() || m_ny != rRHS.ny() || m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 427     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::subtractImage]");
 428     return false;
 429   }
 430
 431   if (isComplex() || rRHS.isComplex() && ! result.isComplex())
 432     result.convertRealToComplex();
 433
 434   ImageFileArrayConst vLHS = getArray();
 435   ImageFileArrayConst vLHSImag = getImaginaryArray();
 436   ImageFileArrayConst vRHS = rRHS.getArray();
 437   ImageFileArrayConst vRHSImag = rRHS.getImaginaryArray();
 438   ImageFileArray vResult = result.getArray();
 439   ImageFileArray vResultImag = result.getImaginaryArray();
 440
 441   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 442     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 443       vResult[ix][iy] = vLHS[ix][iy] - vRHS[ix][iy];
 444       if (result.isComplex()) {
 445         vResultImag[ix][iy] = 0;
 446         if (isComplex())
 447           vResultImag[ix][iy] += vLHSImag[ix][iy];
 448         if (rRHS.isComplex())
 449           vResultImag[ix][iy] -= vRHSImag[ix][iy];
 450       }
 451     }
 452   }
 453
 454   return true;
 455 }
 456
 457 bool
 458 ImageFile::addImages (const ImageFile& rRHS, ImageFile& result) const
 459 {
 460   if (m_nx != rRHS.nx() || m_ny != rRHS.ny() || m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 461     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::subtractImage]");
 462     return false;
 463   }
 464
 465   if (isComplex() || rRHS.isComplex() && ! result.isComplex())
 466     result.convertRealToComplex();
 467
 468   ImageFileArrayConst vLHS = getArray();
 469   ImageFileArrayConst vLHSImag = getImaginaryArray();
 470   ImageFileArrayConst vRHS = rRHS.getArray();
 471   ImageFileArrayConst vRHSImag = rRHS.getImaginaryArray();
 472   ImageFileArray vResult = result.getArray();
 473   ImageFileArray vResultImag = result.getImaginaryArray();
 474
 475   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 476     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 477       vResult[ix][iy] = vLHS[ix][iy] + vRHS[ix][iy];
 478       if (result.isComplex()) {
 479         vResultImag[ix][iy] = 0;
 480         if (isComplex())
 481           vResultImag[ix][iy] += vLHSImag[ix][iy];
 482         if (rRHS.isComplex())
 483           vResultImag[ix][iy] += vRHSImag[ix][iy];
 484       }
 485     }
 486   }
 487
 488   return true;
 489 }
 490
 491 bool
 492 ImageFile::multiplyImages (const ImageFile& rRHS, ImageFile& result) const
 493 {
 494   if (m_nx != rRHS.nx() || m_ny != rRHS.ny() || m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 495     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::subtractImage]");
 496     return false;
 497   }
 498
 499   if (isComplex() || rRHS.isComplex() && ! result.isComplex())
 500     result.convertRealToComplex();
 501
 502   ImageFileArrayConst vLHS = getArray();
 503   ImageFileArrayConst vLHSImag = getImaginaryArray();
 504   ImageFileArrayConst vRHS = rRHS.getArray();
 505   ImageFileArrayConst vRHSImag = rRHS.getImaginaryArray();
 506   ImageFileArray vResult = result.getArray();
 507   ImageFileArray vResultImag = result.getImaginaryArray();
 508
 509   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 510     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 511       if (result.isComplex()) {
 512         double dImag = 0;
 513         if (isComplex())
 514           dImag = vLHSImag[ix][iy];
 515         std::complex<double> cLHS (vLHS[ix][iy], dImag);
 516         dImag = 0;
 517         if (rRHS.isComplex())
 518           dImag = vRHSImag[ix][iy];
 519         std::complex<double> cRHS (vRHS[ix][iy], dImag);
 520         std::complex<double> cResult = cLHS * cRHS;
 521         vResult[ix][iy] = cResult.real();
 522         vResultImag[ix][iy] = cResult.imag();
 523       } else
 524         vResult[ix][iy] = vLHS[ix][iy] * vRHS[ix][iy];
 525     }
 526   }
 527
 528
 529   return true;
 530 }
 531
 532 bool
 533 ImageFile::divideImages (const ImageFile& rRHS, ImageFile& result) const
 534 {
 535   if (m_nx != rRHS.nx() || m_ny != rRHS.ny() || m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 536     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::subtractImage]");
 537     return false;
 538   }
 539
 540   if (isComplex() || rRHS.isComplex() && ! result.isComplex())
 541     result.convertRealToComplex();
 542
 543   ImageFileArrayConst vLHS = getArray();
 544   ImageFileArrayConst vLHSImag = getImaginaryArray();
 545   ImageFileArrayConst vRHS = rRHS.getArray();
 546   ImageFileArrayConst vRHSImag = rRHS.getImaginaryArray();
 547   ImageFileArray vResult = result.getArray();
 548   ImageFileArray vResultImag = result.getImaginaryArray();
 549
 550   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 551     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 552       if (result.isComplex()) {
 553         double dImag = 0;
 554         if (isComplex())
 555           dImag = vLHSImag[ix][iy];
 556         std::complex<double> cLHS (vLHS[ix][iy], dImag);
 557         dImag = 0;
 558         if (rRHS.isComplex())
 559           dImag = vRHSImag[ix][iy];
 560         std::complex<double> cRHS (vRHS[ix][iy], dImag);
 561         std::complex<double> cResult = cLHS / cRHS;
 562         vResult[ix][iy] = cResult.real();
 563         vResultImag[ix][iy] = cResult.imag();
 564       } else {
 565         if (vRHS != 0)
 566           vResult[ix][iy] = vLHS[ix][iy] / vRHS[ix][iy];
 567         else
 568           vResult[ix][iy] = 0;
 569       }
 570     }
 571   }
 572
 573   return true;
 574 }
 575
 576
 577 bool
 578 ImageFile::invertPixelValues (ImageFile& result) const
 579 {
 580   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 581     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::invertPixelValues]");
 582     return false;
 583   }
 584
 585   if (isComplex() && ! result.isComplex())
 586     result.convertRealToComplex();
 587
 588   ImageFileArrayConst vLHS = getArray();
 589   ImageFileArray vResult = result.getArray();
 590
 591   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 592     ImageFileColumnConst in = vLHS[ix];
 593     ImageFileColumn out = vResult[ix];
 594     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++)
 595       *out++ = - *in++;
 596   }
 597
 598   return true;
 599 }
 600
 601 bool
 602 ImageFile::sqrt (ImageFile& result) const
 603 {
 604   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 605     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::invertPixelValues]");
 606     return false;
 607   }
 608
 609   if (isComplex() && ! result.isComplex())
 610     result.convertRealToComplex();
 611
 612   bool bComplexOutput = result.isComplex();
 613   ImageFileArrayConst vLHS = getArray();
 614   if (! bComplexOutput)   // check if should convert to complex output
 615     for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++)
 616       for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++)
 617         if (! bComplexOutput && vLHS[ix][iy] < 0) {
 618           result.convertRealToComplex();
 619           bComplexOutput = true;
 620           break;
 621         }
 622
 623         ImageFileArrayConst vLHSImag = getImaginaryArray();
 624         ImageFileArray vResult = result.getArray();
 625         ImageFileArray vResultImag = result.getImaginaryArray();
 626
 627         for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 628           for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 629             if (result.isComplex()) {
 630               double dImag = 0;
 631               if (isComplex())
 632                 dImag = vLHSImag[ix][iy];
 633               std::complex<double> cLHS (vLHS[ix][iy], dImag);
 634               std::complex<double> cResult = std::sqrt(cLHS);
 635               vResult[ix][iy] = cResult.real();
 636               vResultImag[ix][iy] = cResult.imag();
 637             } else
 638               vResult[ix][iy] = ::sqrt (vLHS[ix][iy]);
 639           }
 640         }
 641
 642
 643         return true;
 644 }
 645
 646 bool
 647 ImageFile::log (ImageFile& result) const
 648 {
 649   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 650     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::log]");
 651     return false;
 652   }
 653
 654   if (isComplex() && ! result.isComplex())
 655     result.convertRealToComplex();
 656
 657   ImageFileArrayConst vLHS = getArray();
 658   ImageFileArrayConst vLHSImag = getImaginaryArray();
 659   ImageFileArray vResult = result.getArray();
 660   ImageFileArray vResultImag = result.getImaginaryArray();
 661
 662   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 663     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 664       if (result.isComplex()) {
 665         double dImag = 0;
 666         if (isComplex())
 667           dImag = vLHSImag[ix][iy];
 668         std::complex<double> cLHS (vLHS[ix][iy], dImag);
 669         std::complex<double> cResult = std::log (cLHS);
 670         vResult[ix][iy] = cResult.real();
 671         vResultImag[ix][iy] = cResult.imag();
 672       } else {
 673         if (vLHS[ix][iy] > 0)
 674           vResult[ix][iy] = ::log (vLHS[ix][iy]);
 675         else
 676           vResult[ix][iy] = 0;
 677       }
 678     }
 679   }
 680
 681
 682   return true;
 683 }
 684
 685 bool
 686 ImageFile::exp (ImageFile& result) const
 687 {
 688   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 689     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::invertPixelValues]");
 690     return false;
 691   }
 692
 693   if (isComplex() && ! result.isComplex())
 694     result.convertRealToComplex();
 695
 696   ImageFileArrayConst vLHS = getArray();
 697   ImageFileArrayConst vLHSImag = getImaginaryArray();
 698   ImageFileArray vResult = result.getArray();
 699   ImageFileArray vResultImag = result.getImaginaryArray();
 700
 701   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 702     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 703       if (result.isComplex()) {
 704         double dImag = 0;
 705         if (isComplex())
 706           dImag = vLHSImag[ix][iy];
 707         std::complex<double> cLHS (vLHS[ix][iy], dImag);
 708         std::complex<double> cResult = std::exp (cLHS);
 709         vResult[ix][iy] = cResult.real();
 710         vResultImag[ix][iy] = cResult.imag();
 711       } else
 712         vResult[ix][iy] = ::exp (vLHS[ix][iy]);
 713     }
 714   }
 715
 716
 717   return true;
 718 }
 719
 720 bool
 721 ImageFile::scaleImage (ImageFile& result) const
 722 {
 723   unsigned int nx = m_nx;
 724   unsigned int ny = m_ny;
 725   unsigned int newNX = result.nx();
 726   unsigned int newNY = result.ny();
 727
 728   double dXScale = static_cast<double>(newNX) / static_cast<double>(nx);
 729   double dYScale = static_cast<double>(newNY) / static_cast<double>(ny);
 730
 731   if (isComplex() && ! result.isComplex())
 732     result.convertRealToComplex();
 733
 734   ImageFileArrayConst vReal = getArray();
 735   ImageFileArrayConst vImag = getImaginaryArray();
 736   ImageFileArray vResult = result.getArray();
 737   ImageFileArray vResultImag = result.getImaginaryArray();
 738
 739   for (unsigned int ix = 0; ix < newNX; ix++) {
 740     for (unsigned int iy = 0; iy < newNY; iy++) {
 741       double dXPos = ix / dXScale;
 742       double dYPos = iy / dYScale;
 743       unsigned int scaleNX = static_cast<unsigned int> (dXPos);
 744       unsigned int scaleNY = static_cast<unsigned int> (dYPos);
 745       double dXFrac = dXPos - scaleNX;
 746       double dYFrac = dYPos - scaleNY;
 747       if (scaleNX >= nx - 1 || scaleNY >= ny - 1) {
 748         vResult[ix][iy] = vReal[scaleNX][scaleNY];
 749         if (result.isComplex()) {
 750           if (isComplex())
 751             vResultImag[ix][iy] = vImag[scaleNX][scaleNY];
 752           else
 753             vResultImag[ix][iy] = 0;
 754         }
 755       } else {
 756         vResult[ix][iy] = (1 - dXFrac) * (1 - dYFrac) * vReal[scaleNX][scaleNY] +
 757           dXFrac * (1 - dYFrac) * vReal[scaleNX+1][scaleNY] +
 758           dYFrac * (1 - dXFrac) * vReal[scaleNX][scaleNY+1] +
 759           dXFrac * dYFrac * vReal[scaleNX+1][scaleNY+1];
 760         if (result.isComplex()) {
 761           if (isComplex())
 762             vResultImag[ix][iy] = (1 - dXFrac) * (1 - dYFrac) * vImag[scaleNX][scaleNY] +
 763             dXFrac * (1 - dYFrac) * vImag[scaleNX+1][scaleNY] +
 764             dYFrac * (1 - dXFrac) * vImag[scaleNX][scaleNY+1] +
 765             dXFrac * dYFrac * vImag[scaleNX+1][scaleNY+1];
 766           else
 767             vResultImag[ix][iy] = 0;
 768         }
 769       }
 770     }
 771   }
 772
 773   return true;
 774 }
 775
 776 #ifdef HAVE_FFTW
 777 bool
 778 ImageFile::fft (ImageFile& result) const
 779 {
 780   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 781     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::invertPixelValues]");
 782     return false;
 783   }
 784
 785   if (result.dataType() == Array2dFile::DATA_TYPE_REAL) {
 786     if (! result.convertRealToComplex ())
 787       return false;
 788   }
 789
 790   fftw_complex* in = new fftw_complex [m_nx * m_ny];
 791
 792   ImageFileArrayConst vReal = getArray();
 793   ImageFileArrayConst vImag = getImaginaryArray();
 794
 795   unsigned int ix, iy;
 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 = vReal[ix][iy];
 800       if (isComplex())
 801         in[iArray].im = vImag[ix][iy];
 802       else
 803         in[iArray].im = 0;
 804       iArray++;
 805     }
 806
 807     fftwnd_plan plan = fftw2d_create_plan (m_nx, m_ny, FFTW_FORWARD, FFTW_IN_PLACE);
 808
 809     fftwnd_one (plan, in, NULL);
 810
 811     ImageFileArray vRealResult = result.getArray();
 812     ImageFileArray vImagResult = result.getImaginaryArray();
 813     iArray = 0;
 814     unsigned int iScale = m_nx * m_ny;
 815     for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
 816       for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 817         vRealResult[ix][iy] = in[iArray].re / iScale;
 818         vImagResult[ix][iy] = in[iArray].im / iScale;
 819         iArray++;
 820       }
 821
 822       fftwnd_destroy_plan (plan);
 823       delete in;
 824
 825
 826       Fourier::shuffleFourierToNaturalOrder (result);
 827
 828       return true;
 829 }
 830
 831
 832 bool
 833 ImageFile::ifft (ImageFile& result) const
 834 {
 835   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 836     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::invertPixelValues]");
 837     return false;
 838   }
 839
 840   if (result.dataType() == Array2dFile::DATA_TYPE_REAL) {
 841     if (! result.convertRealToComplex ())
 842       return false;
 843   }
 844
 845   ImageFileArrayConst vReal = getArray();
 846   ImageFileArrayConst vImag = getImaginaryArray();
 847   ImageFileArray vRealResult = result.getArray();
 848   ImageFileArray vImagResult = result.getImaginaryArray();
 849   unsigned int ix, iy;
 850   for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
 851     for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 852       vRealResult[ix][iy] = vReal[ix][iy];
 853       if (isComplex())
 854         vImagResult[ix][iy] = vImag[ix][iy];
 855       else
 856         vImagResult[ix][iy] = 0;
 857     }
 858
 859     Fourier::shuffleNaturalToFourierOrder (result);
 860
 861     fftw_complex* in = new fftw_complex [m_nx * m_ny];
 862
 863     unsigned int iArray = 0;
 864     for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
 865       for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 866         in[iArray].re = vRealResult[ix][iy];
 867         in[iArray].im = vImagResult[ix][iy];
 868         iArray++;
 869       }
 870
 871       fftwnd_plan plan = fftw2d_create_plan (m_nx, m_ny, FFTW_BACKWARD, FFTW_IN_PLACE);
 872
 873       fftwnd_one (plan, in, NULL);
 874
 875       iArray = 0;
 876       for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
 877         for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 878           vRealResult[ix][iy] = in[iArray].re;
 879           vImagResult[ix][iy] = in[iArray].im;
 880           iArray++;
 881         }
 882
 883         fftwnd_destroy_plan (plan);
 884
 885         delete in;
 886
 887         return true;
 888 }
 889
 890 bool
 891 ImageFile::fftRows (ImageFile& result) const
 892 {
 893   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 894     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::fftRows]");
 895     return false;
 896   }
 897
 898   if (result.dataType() == Array2dFile::DATA_TYPE_REAL) {
 899     if (! result.convertRealToComplex ())
 900       return false;
 901   }
 902
 903   fftw_complex* in = new fftw_complex [m_nx];
 904
 905   ImageFileArrayConst vReal = getArray();
 906   ImageFileArrayConst vImag = getImaginaryArray();
 907
 908   fftw_plan plan = fftw_create_plan (m_nx, FFTW_FORWARD, FFTW_IN_PLACE);
 909   std::complex<double>* pcRow = new std::complex<double> [m_nx];
 910
 911   unsigned int ix, iy;
 912   unsigned int iArray = 0;
 913   for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 914     for (ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 915       in[ix].re = vReal[ix][iy];
 916       if (isComplex())
 917         in[ix].im = vImag[ix][iy];
 918       else
 919         in[ix].im = 0;
 920     }
 921
 922     fftw_one (plan, in, NULL);
 923
 924     for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
 925       pcRow[ix] = std::complex<double>(in[ix].re, in[ix].im);
 926
 927     Fourier::shuffleFourierToNaturalOrder (pcRow, m_nx);
 928     for (ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 929       vReal[ix][iy] = pcRow[ix].real();
 930       vImag[ix][iy] = pcRow[ix].imag();
 931     }
 932   }
 933   delete [] pcRow;
 934
 935   fftw_destroy_plan (plan);
 936   delete in;
 937
 938   return true;
 939 }
 940
 941 bool
 942 ImageFile::ifftRows (ImageFile& result) const
 943 {
 944   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 945     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::fftRows]");
 946     return false;
 947   }
 948
 949   if (result.dataType() == Array2dFile::DATA_TYPE_REAL) {
 950     if (! result.convertRealToComplex ())
 951       return false;
 952   }
 953
 954   fftw_complex* in = new fftw_complex [m_nx];
 955
 956   ImageFileArrayConst vReal = getArray();
 957   ImageFileArrayConst vImag = getImaginaryArray();
 958
 959   fftw_plan plan = fftw_create_plan (m_nx, FFTW_BACKWARD, FFTW_IN_PLACE);
 960   std::complex<double>* pcRow = new std::complex<double> [m_nx];
 961
 962   unsigned int ix, iy;
 963   unsigned int iArray = 0;
 964   for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 965     for (ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 966       double dImag = 0;
 967       if (isComplex())
 968         dImag = vImag[ix][iy];
 969       pcRow[ix] = std::complex<double> (vReal[ix][iy], dImag);
 970     }
 971
 972     Fourier::shuffleNaturalToFourierOrder (pcRow, m_nx);
 973
 974     for (ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 975       in[ix].re = pcRow[ix].real();
 976       in[ix].im = pcRow[ix].imag();
 977     }
 978
 979     fftw_one (plan, in, NULL);
 980
 981     for (ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 982       vReal[ix][iy] = in[ix].re;
 983       vImag[ix][iy] = in[ix].im;
 984     }
 985   }
 986   delete [] pcRow;
 987
 988   fftw_destroy_plan (plan);
 989   delete in;
 990
 991   return true;
 992 }
 993
 994 bool
 995 ImageFile::fftCols (ImageFile& result) const
 996 {
 997   return false;
 998 }
 999
1000 bool
1001 ImageFile::ifftCols (ImageFile& result) const
1002 {
1003   return false;
1004 }
1005
1006 #endif // HAVE_FFTW
1007
1008
1009
1010 bool
1011 ImageFile::fourier (ImageFile& result) const
1012 {
1013   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
1014     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::invertPixelValues]");
1015     return false;
1016   }
1017
1018   if (! result.isComplex())
1019     if (! result.convertRealToComplex ())
1020       return false;
1021
1022     ImageFileArrayConst vLHS = getArray();
1023     ImageFileArrayConst vLHSImag = getImaginaryArray();
1024     ImageFileArray vRealResult = result.getArray();
1025     ImageFileArray vImagResult = result.getImaginaryArray();
1026
1027     unsigned int ix, iy;
1028
1029     // alloc output matrix
1030     CTSimComplex** complexOut = new CTSimComplex* [m_nx];
1031     for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1032       complexOut[ix] = new CTSimComplex [m_ny];
1033
1034     // fourier each x column
1035     CTSimComplex* pY = new CTSimComplex [m_ny];
1036     for (ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
1037       for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1038         double dImag = 0;
1039         if (isComplex())
1040           dImag = vLHSImag[ix][iy];
1041         pY[iy] = std::complex<double>(vLHS[ix][iy], dImag);
1042       }
1043       ProcessSignal::finiteFourierTransform (pY, complexOut[ix], m_ny,  ProcessSignal::FORWARD);
1044     }
1045     delete [] pY;
1046
1047     // fourier each y row
1048     CTSimComplex* pX = new CTSimComplex [m_nx];
1049     CTSimComplex* complexOutRow = new CTSimComplex [m_nx];
1050     for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1051       for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1052         pX[ix] = complexOut[ix][iy];
1053       ProcessSignal::finiteFourierTransform (pX, complexOutRow, m_nx, ProcessSignal::FORWARD);
1054       for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1055         complexOut[ix][iy] = complexOutRow[ix];
1056     }
1057     delete [] pX;
1058     delete [] complexOutRow;
1059
1060     for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1061       for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1062         vRealResult[ix][iy] = complexOut[ix][iy].real();
1063         vImagResult[ix][iy] = complexOut[ix][iy].imag();
1064       }
1065
1066       Fourier::shuffleFourierToNaturalOrder (result);
1067
1068       // delete complexOut matrix
1069       for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1070         delete [] complexOut[ix];
1071       delete [] complexOut;
1072
1073       return true;
1074 }
1075
1076 bool
1077 ImageFile::inverseFourier (ImageFile& result) const
1078 {
1079   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
1080     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::invertPixelValues]");
1081     return false;
1082   }
1083
1084   if (result.dataType() == Array2dFile::DATA_TYPE_REAL) {
1085     if (! result.convertRealToComplex ())
1086       return false;
1087   }
1088
1089   ImageFileArrayConst vLHSReal = getArray();
1090   ImageFileArrayConst vLHSImag = getImaginaryArray();
1091   ImageFileArray vRealResult = result.getArray();
1092   ImageFileArray vImagResult = result.getImaginaryArray();
1093
1094   unsigned int ix, iy;
1095   // alloc 2d complex output matrix
1096   CTSimComplex** complexOut = new CTSimComplex* [m_nx];
1097   for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1098     complexOut[ix] = new CTSimComplex [m_ny];
1099
1100   // put input image into result
1101   for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1102     for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1103       vRealResult[ix][iy] = vLHSReal[ix][iy];
1104       if (isComplex())
1105         vImagResult[ix][iy] = vLHSImag[ix][iy];
1106       else
1107         vImagResult[ix][iy] = 0;
1108     }
1109
1110     Fourier::shuffleNaturalToFourierOrder (result);
1111
1112     // ifourier each x column
1113     CTSimComplex* pCol = new CTSimComplex [m_ny];
1114     for (ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
1115       for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1116         pCol[iy] = std::complex<double> (vRealResult[ix][iy], vImagResult[ix][iy]);
1117       }
1118       ProcessSignal::finiteFourierTransform (pCol, complexOut[ix], m_ny,  ProcessSignal::BACKWARD);
1119     }
1120     delete [] pCol;
1121
1122     // ifourier each y row
1123     CTSimComplex* complexInRow = new CTSimComplex [m_nx];
1124     CTSimComplex* complexOutRow = new CTSimComplex [m_nx];
1125     for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1126       for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1127         complexInRow[ix] = complexOut[ix][iy];
1128       ProcessSignal::finiteFourierTransform (complexInRow, complexOutRow, m_nx, ProcessSignal::BACKWARD);
1129       for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1130         complexOut[ix][iy] = complexOutRow[ix];
1131     }
1132     delete [] complexInRow;
1133     delete [] complexOutRow;
1134
1135     for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1136       for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1137         vRealResult[ix][iy] = complexOut[ix][iy].real();
1138         vImagResult[ix][iy] = complexOut[ix][iy].imag();
1139       }
1140
1141       // delete complexOut matrix
1142       for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1143         delete [] complexOut[ix];
1144       delete [] complexOut;
1145
1146       return true;
1147 }
1148
1149
1150 bool
1151 ImageFile::magnitude (ImageFile& result) const
1152 {
1153   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
1154     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::invertPixelValues]");
1155     return false;
1156   }
1157
1158   ImageFileArray vReal = getArray();
1159   ImageFileArray vImag = getImaginaryArray();
1160   ImageFileArray vRealResult = result.getArray();
1161
1162   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1163     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1164       if (isComplex())
1165         vRealResult[ix][iy] = ::sqrt (vReal[ix][iy] * vReal[ix][iy] + vImag[ix][iy] * vImag[ix][iy]);
1166       else
1167         vRealResult[ix][iy] = vReal[ix][iy];
1168     }
1169
1170     if (result.isComplex())
1171       result.convertComplexToReal();
1172
1173     return true;
1174 }
1175
1176 bool
1177 ImageFile::phase (ImageFile& result) const
1178 {
1179   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
1180     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::invertPixelValues]");
1181     return false;
1182   }
1183
1184   ImageFileArray vReal = getArray();
1185   ImageFileArray vImag = getImaginaryArray();
1186   ImageFileArray vRealResult = result.getArray();
1187
1188   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1189     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1190       if (isComplex())
1191         vRealResult[ix][iy] = ::atan2 (vImag[ix][iy], vReal[ix][iy]);
1192       else
1193         vRealResult[ix][iy] = 0;
1194     }
1195
1196     if (result.isComplex())
1197       result.convertComplexToReal();
1198
1199     return true;
1200 }
1201
1202 bool
1203 ImageFile::square (ImageFile& result) const
1204 {
1205   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
1206     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::invertPixelValues]");
1207     return false;
1208   }
1209
1210   if (isComplex() && ! result.isComplex())
1211     result.convertRealToComplex();
1212
1213   ImageFileArrayConst vLHS = getArray();
1214   ImageFileArrayConst vLHSImag = getImaginaryArray();
1215   ImageFileArray vResult = result.getArray();
1216   ImageFileArray vResultImag = result.getImaginaryArray();
1217
1218   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
1219     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1220       if (result.isComplex()) {
1221         double dImag = 0;
1222         if (isComplex())
1223           dImag = vLHSImag[ix][iy];
1224         std::complex<double> cLHS (vLHS[ix][iy], dImag);
1225         std::complex<double> cResult = cLHS * cLHS;
1226         vResult[ix][iy] = cResult.real();
1227         vResultImag[ix][iy] = cResult.imag();
1228       } else
1229         vResult[ix][iy] = vLHS[ix][iy] * vLHS[ix][iy];
1230     }
1231   }
1232
1233
1234   return true;
1235 }
1236
1237 int
1238 ImageFile::convertExportFormatNameToID (const char* const formatName)
1239 {
1240   int formatID = EXPORT_FORMAT_INVALID;
1241
1242   for (int i = 0; i < s_iExportFormatCount; i++)
1243     if (strcasecmp (formatName, s_aszExportFormatName[i]) == 0) {
1244       formatID = i;
1245       break;
1246     }
1247
1248     return (formatID);
1249 }
1250
1251 const char*
1252 ImageFile::convertExportFormatIDToName (int formatID)
1253 {
1254   static const char *formatName = "";
1255
1256   if (formatID >= 0 && formatID < s_iExportFormatCount)
1257     return (s_aszExportFormatName[formatID]);
1258
1259   return (formatName);
1260 }
1261
1262 const char*
1263 ImageFile::convertExportFormatIDToTitle (const int formatID)
1264 {
1265   static const char *formatTitle = "";
1266
1267   if (formatID >= 0 && formatID < s_iExportFormatCount)
1268     return (s_aszExportFormatTitle[formatID]);
1269
1270   return (formatTitle);
1271 }
1272
1273 int
1274 ImageFile::convertImportFormatNameToID (const char* const formatName)
1275 {
1276   int formatID = IMPORT_FORMAT_INVALID;
1277
1278   for (int i = 0; i < s_iImportFormatCount; i++)
1279     if (strcasecmp (formatName, s_aszImportFormatName[i]) == 0) {
1280       formatID = i;
1281       break;
1282     }
1283
1284     return (formatID);
1285 }
1286
1287 const char*
1288 ImageFile::convertImportFormatIDToName (int formatID)
1289 {
1290   static const char *formatName = "";
1291
1292   if (formatID >= 0 && formatID < s_iImportFormatCount)
1293     return (s_aszImportFormatName[formatID]);
1294
1295   return (formatName);
1296 }
1297
1298 const char*
1299 ImageFile::convertImportFormatIDToTitle (const int formatID)
1300 {
1301   static const char *formatTitle = "";
1302
1303   if (formatID >= 0 && formatID < s_iImportFormatCount)
1304     return (s_aszImportFormatTitle[formatID]);
1305
1306   return (formatTitle);
1307 }
1308
1309 bool
1310 ImageFile::importImage (const char* const pszFormat, const char* const pszFilename)
1311 {
1312   int iFormatID = convertImportFormatNameToID (pszFormat);
1313
1314   if (iFormatID == IMPORT_FORMAT_PPM)
1315     return readImagePPM (pszFilename);
1316 #ifdef HAVE_PNG
1317   else if (iFormatID == IMPORT_FORMAT_PNG)
1318     return readImagePNG (pszFilename);
1319 #endif
1320
1321   sys_error (ERR_SEVERE, "Invalid format %s [ImageFile::importImage]", pszFormat);
1322   return false;
1323 }
1324
1325 void
1326 ImageFile::skipSpacePPM (FILE* fp)
1327 {
1328   int c = fgetc (fp);
1329   while (isspace (c) || c == '#') {
1330     if (c == '#') {   // comment until end of line
1331       c = fgetc(fp);
1332       while (c != 13 && c != 10)
1333         c = fgetc(fp);
1334     }
1335     else
1336       c = fgetc(fp);
1337   }
1338
1339   ungetc (c, fp);
1340 }
1341
1342 bool
1343 ImageFile::readImagePPM (const char* const pszFile)
1344 {
1345   FILE* fp = fopen (pszFile, "r");
1346   if ((fp = fopen (pszFile, "r")) == NULL)
1347     return false;
1348   char cSignature = toupper(fgetc(fp));
1349   if (cSignature != 'P') {
1350     fclose(fp);
1351     return false;
1352   }
1353   cSignature = fgetc(fp);
1354   if (cSignature == '5' || cSignature == '6') { // binary modes
1355     fclose(fp);
1356     fp = fopen(pszFile, "rb"); // reopen in binary mode
1357     fgetc(fp);
1358     fgetc(fp);
1359   } else if (cSignature != '2' && cSignature != '3') {
1360     fclose(fp);
1361     return false;
1362   }
1363
1364   int nRows, nCols, iMaxValue;
1365   skipSpacePPM (fp);
1366   if (fscanf (fp, "%d", &nCols) != 1) {
1367     fclose(fp);
1368     return false;
1369   }
1370   skipSpacePPM (fp);
1371   if (fscanf (fp, "%d", &nRows) != 1) {
1372     fclose(fp);
1373     return false;
1374   }
1375   skipSpacePPM (fp);
1376   if (fscanf (fp, "%d", &iMaxValue) != 1) {
1377     fclose(fp);
1378     return false;
1379   }
1380   setArraySize (nRows, nCols);
1381
1382   if (cSignature == '5' || cSignature == '6') { // binary modes
1383     int c = fgetc(fp);
1384     if (c == 13) {
1385       c = fgetc(fp);
1386       if (c != 10)  // read msdos 13-10 newline
1387         ungetc(c, fp);
1388     }
1389   } else
1390     skipSpacePPM (fp); // ascii may have comments
1391
1392   double dMaxValue = iMaxValue;
1393   ImageFileArray v = getArray();
1394   for (int iy = nRows - 1; iy >= 0; iy--) {
1395     for (int ix = 0; ix < nCols; ix++) {
1396       int iGS, iR, iG, iB;
1397       double dR, dG, dB;
1398       switch (cSignature) {
1399       case '2':
1400         if (fscanf(fp, "%d ", &iGS) != 1) {
1401           fclose(fp);
1402           return false;
1403         }
1404         v[ix][iy] = iGS / dMaxValue;
1405         break;
1406       case '5':
1407         iGS = fgetc(fp);
1408         if (iGS == EOF) {
1409           fclose(fp);
1410           return false;
1411         }
1412         v[ix][iy] = iGS / dMaxValue;
1413         break;
1414       case '3':
1415         if (fscanf (fp, "%d %d %d ", &iR, &iG, &iB) != 3) {
1416           fclose(fp);
1417           return false;
1418         }
1419         dR = iR / dMaxValue;
1420         dG = iG / dMaxValue;
1421         dB = iB / dMaxValue;
1422         v[ix][iy] = colorToGrayscale (dR, dG, dB);
1423         break;
1424       case '6':
1425         iR = fgetc(fp);
1426         iG = fgetc(fp);
1427         iB = fgetc(fp);
1428         if (iB == EOF) {
1429           fclose(fp);
1430           return false;
1431         }
1432         dR = iR / dMaxValue;
1433         dG = iG / dMaxValue;
1434         dB = iB / dMaxValue;
1435         v[ix][iy] = colorToGrayscale (dR, dG, dB);
1436         break;
1437       }
1438     }
1439   }
1440
1441   fclose(fp);
1442   return true;
1443 }
1444
1445 #ifdef HAVE_PNG
1446 bool
1447 ImageFile::readImagePNG (const char* const pszFile)
1448 {
1449   FILE* fp = fopen(pszFile, "rb");
1450   if (!fp)
1451     return false;
1452   unsigned char header[8];
1453   fread (header, 1, 8, fp);
1454   if (png_sig_cmp (header, 0, 8)) {
1455     fclose (fp);
1456     return false;
1457   }
1458
1459   png_structp png_ptr = png_create_read_struct (PNG_LIBPNG_VER_STRING, NULL, NULL, NULL);
1460   if (!png_ptr) {
1461     fclose(fp);
1462     return false;
1463   }
1464
1465   png_infop info_ptr = png_create_info_struct(png_ptr);
1466   if (!info_ptr) {
1467     png_destroy_read_struct(&png_ptr, (png_infopp)NULL, (png_infopp)NULL);
1468     fclose(fp);
1469     return false;
1470   }
1471
1472   png_infop end_info = png_create_info_struct(png_ptr);
1473   if (!end_info) {
1474     png_destroy_read_struct(&png_ptr, &info_ptr, (png_infopp)NULL);
1475     fclose(fp);
1476     return false;
1477   }
1478
1479   if (setjmp(png_ptr->jmpbuf)) {
1480     png_destroy_read_struct(&png_ptr, &info_ptr, &end_info);
1481     fclose(fp);
1482     return false;
1483   }
1484
1485   png_init_io(png_ptr, fp);
1486   png_set_sig_bytes(png_ptr, 8);
1487   png_read_info(png_ptr, info_ptr);
1488
1489   int width = png_get_image_width (png_ptr, info_ptr);
1490   int height = png_get_image_height (png_ptr, info_ptr);
1491   int bit_depth = png_get_bit_depth (png_ptr, info_ptr);
1492   int color_type = png_get_color_type (png_ptr, info_ptr);
1493
1494   if (color_type == PNG_COLOR_TYPE_PALETTE && bit_depth <= 8)
1495     png_set_expand(png_ptr);
1496
1497   if (color_type == PNG_COLOR_TYPE_GRAY && bit_depth < 8)
1498     png_set_expand(png_ptr);
1499
1500   if (bit_depth < 8)
1501     png_set_packing(png_ptr);
1502
1503   if (color_type & PNG_COLOR_MASK_ALPHA)
1504     png_set_strip_alpha(png_ptr);
1505
1506   if (bit_depth == 16)
1507     png_set_swap(png_ptr); // convert to little-endian format
1508
1509   png_read_update_info(png_ptr, info_ptr); // update with transformations
1510   int rowbytes = png_get_rowbytes (png_ptr, info_ptr);
1511   bit_depth = png_get_bit_depth (png_ptr, info_ptr);
1512   color_type = png_get_color_type (png_ptr, info_ptr);
1513
1514   png_bytep* row_pointers = new png_bytep [height];
1515   int i;
1516   for (i = 0; i < height; i++)
1517     row_pointers[i] = new unsigned char [rowbytes];
1518
1519   png_read_image(png_ptr, row_pointers);
1520
1521   setArraySize (width, height);
1522   ImageFileArray v = getArray();
1523   for (int iy = 0; iy < height; iy++) {
1524     for (int ix = 0; ix < width; ix++) {
1525       double dV;
1526       if (color_type == PNG_COLOR_TYPE_GRAY) {
1527         if (bit_depth == 8)
1528           dV = row_pointers[iy][ix] / 255.;
1529         else if (bit_depth == 16) {
1530           int iBase = ix * 2;
1531           dV = (row_pointers[iy][iBase] + (row_pointers[iy][iBase+1] << 8)) / 65536.;
1532         }
1533       } else if (color_type == PNG_COLOR_TYPE_RGB) {
1534         if (bit_depth == 8) {
1535           int iBase = ix * 3;
1536           double dR = row_pointers[iy][iBase] / 255.;
1537           double dG = row_pointers[iy][iBase+1] / 255.;
1538           double dB = row_pointers[iy][iBase+2] / 255.;
1539           dV = colorToGrayscale (dR, dG, dR);
1540         }
1541       }
1542       v[ix][height-iy-1] = dV;
1543     }
1544   }
1545
1546   png_read_end(png_ptr, end_info);
1547   png_destroy_read_struct(&png_ptr, &info_ptr, &end_info);
1548
1549   for (i = 0; i < height; i++)
1550     delete row_pointers[i];
1551   delete row_pointers;
1552
1553   fclose (fp);
1554   return true;
1555 }
1556 #endif
1557
1558 bool
1559 ImageFile::exportImage (const char* const pszFormat, const char* const pszFilename, int nxcell, int nycell, double densmin, double densmax)
1560 {
1561   int iFormatID = convertExportFormatNameToID (pszFormat);
1562
1563   if (iFormatID == EXPORT_FORMAT_PGM)
1564     return writeImagePGM (pszFilename, nxcell, nycell, densmin, densmax);
1565   else if (iFormatID == EXPORT_FORMAT_PGMASCII)
1566     return writeImagePGMASCII (pszFilename, nxcell, nycell, densmin, densmax);
1567   else if (iFormatID == EXPORT_FORMAT_PNG)
1568     return writeImagePNG (pszFilename, 8, nxcell, nycell, densmin, densmax);
1569   else if (iFormatID == EXPORT_FORMAT_PNG16)
1570     return writeImagePNG (pszFilename, 16, nxcell, nycell, densmin, densmax);
1571 #ifdef HAVE_CTN_DICOM
1572   else if (iFormatID == EXPORT_FORMAT_DICOM) {
1573     DicomExporter dicomExport (this);
1574     bool bSuccess = dicomExport.writeFile (pszFilename);
1575     if (! bSuccess)
1576       sys_error (ERR_SEVERE, dicomExport.failMessage().c_str());
1577     return bSuccess;
1578   }
1579 #endif
1580
1581   sys_error (ERR_SEVERE, "Invalid format %s [ImageFile::exportImage]", pszFormat);
1582   return false;
1583 }
1584
1585
1586 bool
1587 ImageFile::writeImagePGM (const char* const outfile, int nxcell, int nycell, double densmin, double densmax)
1588 {
1589   FILE *fp;
1590   int nx = m_nx;
1591   int ny = m_ny;
1592   ImageFileArray v = getArray();
1593
1594   unsigned char* rowp = new unsigned char [nx * nxcell];
1595
1596   if ((fp = fopen (outfile, "wb")) == NULL)
1597     return false;
1598
1599   fprintf(fp, "P5\n");
1600   fprintf(fp, "%d %d\n", nx, ny);
1601   fprintf(fp, "255\n");
1602
1603   for (int irow = ny - 1; irow >= 0; irow--) {
1604     for (int icol = 0; icol < nx; icol++) {
1605       int pos = icol * nxcell;
1606       double dens = (v[icol][irow] - densmin) / (densmax - densmin);
1607       dens = clamp (dens, 0., 1.);
1608       for (int p = pos; p < pos + nxcell; p++) {
1609         rowp[p] = static_cast<unsigned int> (dens * 255.);
1610       }
1611     }
1612     for (int ir = 0; ir < nycell; ir++) {
1613       for (int ic = 0; ic < nx * nxcell; ic++)
1614         fputc( rowp[ic], fp );
1615     }
1616   }
1617
1618   delete rowp;
1619   fclose(fp);
1620
1621   return true;
1622 }
1623
1624 bool
1625 ImageFile::writeImagePGMASCII (const char* const outfile, int nxcell, int nycell, double densmin, double densmax)
1626 {
1627   FILE *fp;
1628   int nx = m_nx;
1629   int ny = m_ny;
1630   ImageFileArray v = getArray();
1631
1632   unsigned char* rowp = new unsigned char [nx * nxcell];
1633
1634   if ((fp = fopen (outfile, "wb")) == NULL)
1635     return false;
1636
1637   fprintf(fp, "P2\n");
1638   fprintf(fp, "%d %d\n", nx, ny);
1639   fprintf(fp, "255\n");
1640
1641   for (int irow = ny - 1; irow >= 0; irow--) {
1642     for (int icol = 0; icol < nx; icol++) {
1643       int pos = icol * nxcell;
1644       double dens = (v[icol][irow] - densmin) / (densmax - densmin);
1645       dens = clamp (dens, 0., 1.);
1646       for (int p = pos; p < pos + nxcell; p++) {
1647         rowp[p] = static_cast<unsigned int> (dens * 255.);
1648       }
1649     }
1650     for (int ir = 0; ir < nycell; ir++) {
1651       for (int ic = 0; ic < nx * nxcell; ic++)
1652         fprintf(fp, "%d ", rowp[ic]);
1653       fprintf(fp, "\n");
1654     }
1655   }
1656
1657   delete rowp;
1658   fclose(fp);
1659
1660   return true;
1661 }
1662
1663
1664 #ifdef HAVE_PNG
1665 bool
1666 ImageFile::writeImagePNG (const char* const outfile, int bitdepth, int nxcell, int nycell, double densmin, double densmax)
1667 {
1668   double max_out_level = (1 << bitdepth) - 1;
1669   int nx = m_nx;
1670   int ny = m_ny;
1671   ImageFileArray v = getArray();
1672
1673   unsigned char* rowp = new unsigned char [nx * nxcell * (bitdepth / 8)];
1674
1675   FILE *fp = fopen (outfile, "wb");
1676   if (! fp)
1677     return false;
1678
1679   png_structp png_ptr = png_create_write_struct (PNG_LIBPNG_VER_STRING, NULL, NULL, NULL);
1680   if (! png_ptr)
1681     return false;
1682
1683   png_infop info_ptr = png_create_info_struct (png_ptr);
1684   if (! info_ptr) {
1685     png_destroy_write_struct (&png_ptr, (png_infopp) NULL);
1686     fclose (fp);
1687     return false;
1688   }
1689
1690   if (setjmp (png_ptr->jmpbuf)) {
1691     png_destroy_write_struct (&png_ptr, &info_ptr);
1692     fclose (fp);
1693     return false;
1694   }
1695
1696   png_init_io(png_ptr, fp);
1697
1698   png_set_IHDR (png_ptr, info_ptr, nx * nxcell, ny * nycell, bitdepth, PNG_COLOR_TYPE_GRAY, PNG_INTERLACE_NONE, PNG_COMPRESSION_TYPE_BASE, PNG_FILTER_TYPE_DEFAULT);
1699
1700   png_write_info(png_ptr, info_ptr);
1701   for (int irow = ny - 1; irow >= 0; irow--) {
1702     png_bytep row_pointer = rowp;
1703
1704     for (int icol = 0; icol < nx; icol++) {
1705       int pos = icol * nxcell;
1706       double dens = (v[icol][irow] - densmin) / (densmax - densmin);
1707       dens = clamp (dens, 0., 1.);
1708       unsigned int outval = static_cast<unsigned int> (dens * max_out_level);
1709
1710       for (int p = pos; p < pos + nxcell; p++) {
1711         if (bitdepth == 8)
1712           rowp[p] = outval;
1713         else {
1714           int rowpos = p * 2;
1715           rowp[rowpos+1] = (outval >> 8) & 0xFF;
1716           rowp[rowpos] = (outval & 0xFF);
1717         }
1718       }
1719     }
1720     for (int ir = 0; ir < nycell; ir++)
1721       png_write_rows (png_ptr, &row_pointer, 1);
1722   }
1723
1724   png_write_end (png_ptr, info_ptr);
1725   png_destroy_write_struct (&png_ptr, &info_ptr);
1726   delete rowp;
1727
1728   fclose(fp);
1729
1730   return true;
1731 }
1732 #endif
1733
1734 #ifdef HAVE_GD
1735 #include "gd.h"
1736 static const int N_GRAYSCALE=256;
1737
1738 bool
1739 ImageFile::writeImageGIF (const char* const outfile, int nxcell, int nycell, double densmin, double densmax)
1740 {
1741   int gs_indices[N_GRAYSCALE];
1742   int nx = m_nx;
1743   int ny = m_ny;
1744   ImageFileArray v = getArray();
1745
1746   unsigned char* rowp = new unsigned char [nx * nxcell];
1747
1748   gdImagePtr gif = gdImageCreate(nx * nxcell, ny * nycell);
1749   for (int i = 0; i < N_GRAYSCALE; i++)
1750     gs_indices[i] = gdImageColorAllocate(gif, i, i, i);
1751
1752   int lastrow = ny * nycell - 1;
1753   for (int irow = 0; irow < ny; irow++) {
1754     int rpos = irow * nycell;
1755     for (int ir = rpos; ir < rpos + nycell; ir++) {
1756       for (int icol = 0; icol < nx; icol++) {
1757         int cpos = icol * nxcell;
1758         double dens = (v[icol][irow] - densmin) / (densmax - densmin);
1759         dens = clamp(dens, 0., 1.);
1760         for (int ic = cpos; ic < cpos + nxcell; ic++) {
1761           rowp[ic] = (unsigned int) (dens * (double) (N_GRAYSCALE - 1));
1762           gdImageSetPixel(gif, ic, lastrow - ir, gs_indices[rowp[ic]]);
1763         }
1764       }
1765     }
1766   }
1767
1768   FILE *out;
1769   if ((out = fopen (outfile,"w")) == NULL) {
1770     sys_error(ERR_SEVERE, "Error opening output file %s for writing", outfile);
1771     return false;
1772   }
1773   gdImageGif(gif,out);
1774   fclose(out);
1775   gdImageDestroy(gif);
1776
1777   delete rowp;
1778
1779   return true;
1780 }
1781 #endif
1782