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 1.47 2003/03/23 18:37:42 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 #include "interpolator.h"
  33
  34 const double ImageFile::s_dRedGrayscaleFactor = 0.299;
  35 const double ImageFile::s_dGreenGrayscaleFactor = 0.587;
  36 const double ImageFile::s_dBlueGrayscaleFactor = 0.114;
  37
  38
  39 const int ImageFile::EXPORT_FORMAT_INVALID = -1;
  40 const int ImageFile::EXPORT_FORMAT_TEXT = 0;
  41 const int ImageFile::EXPORT_FORMAT_PGM = 1;
  42 const int ImageFile::EXPORT_FORMAT_PGMASCII = 2;
  43 #ifdef HAVE_PNG
  44 const int ImageFile::EXPORT_FORMAT_PNG = 3;
  45 const int ImageFile::EXPORT_FORMAT_PNG16 = 4;
  46 #endif
  47 #ifdef HAVE_CTN_DICOM
  48 const int ImageFile::EXPORT_FORMAT_DICOM = 5;
  49 #endif
  50 const int ImageFile::EXPORT_FORMAT_RAW = 6;
  51
  52 const char* ImageFile::s_aszExportFormatName[] =
  53 {
  54   {"text"},
  55   {"pgm"},
  56   {"pgmascii"},
  57 #ifdef HAVE_PNG
  58   {"png"},
  59   {"png16"},
  60 #endif
  61 #ifdef HAVE_CTN_DICOM
  62   {"dicom"},
  63 #endif
  64 };
  65
  66 const char* ImageFile::s_aszExportFormatTitle[] =
  67 {
  68   {"Text"},
  69   {"PGM"},
  70   {"PGM ASCII"},
  71   {"PNG"},
  72   {"PNG 16-bit"},
  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   {"PNG"},
 105 #ifdef HAVE_CTN_DICOM
 106   {"Dicom"},
 107 #endif
 108 };
 109 const int ImageFile::s_iImportFormatCount = sizeof(s_aszImportFormatName) / sizeof(const char*);
 110
 111
 112
 113 F32Image::F32Image (int nx, int ny, int dataType)
 114 : Array2dFile (nx, ny, sizeof(kfloat32), Array2dFile::PIXEL_FLOAT32, dataType)
 115 {
 116 }
 117
 118 F32Image::F32Image (void)
 119 : Array2dFile()
 120 {
 121   setPixelFormat (Array2dFile::PIXEL_FLOAT32);
 122   setPixelSize (sizeof(kfloat32));
 123   setDataType (Array2dFile::DATA_TYPE_REAL);
 124 }
 125
 126 F64Image::F64Image (int nx, int ny, int dataType)
 127 : Array2dFile (nx, ny, sizeof(kfloat64), Array2dFile::PIXEL_FLOAT64, dataType)
 128 {
 129 }
 130
 131 F64Image::F64Image (void)
 132 : Array2dFile ()
 133 {
 134   setPixelFormat (PIXEL_FLOAT64);
 135   setPixelSize (sizeof(kfloat64));
 136   setDataType (Array2dFile::DATA_TYPE_REAL);
 137 }
 138
 139 void
 140 ImageFile::getCenterCoordinates (unsigned int& iXCenter, unsigned int& iYCenter)
 141 {
 142   if (isEven (m_nx))
 143     iXCenter = m_nx / 2;
 144   else
 145     iXCenter = (m_nx - 1) / 2;
 146
 147   if (isEven (m_ny))
 148     iYCenter = m_ny / 2;
 149   else
 150     iYCenter = (m_ny - 1) / 2;
 151 }
 152
 153
 154 void
 155 ImageFile::filterResponse (const char* const domainName, double bw, const char* const filterName,
 156                            double filt_param, double dInputScale, double dOutputScale)
 157 {
 158   ImageFileArray v = getArray();
 159   SignalFilter filter (filterName, domainName, bw, filt_param);
 160
 161   unsigned int iXCenter, iYCenter;
 162   getCenterCoordinates (iXCenter, iYCenter);
 163
 164   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++)
 165     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 166       long lD2 = ((ix - iXCenter) * (ix - iXCenter)) + ((iy - iYCenter) * (iy - iYCenter));
 167       double r = ::sqrt (static_cast<double>(lD2)) * dInputScale;
 168       v[ix][iy] = filter.response (r) * dOutputScale;
 169     }
 170 }
 171
 172
 173 // ImageFile::comparativeStatistics    Calculate comparative stats
 174 //
 175 // OUTPUT
 176 //   d   Normalized root mean squared distance measure
 177 //   r   Normalized mean absolute distance measure
 178 //   e   Worst case distance measure
 179 //
 180 // REFERENCES
 181 //  G.T. Herman, Image Reconstruction From Projections, 1980
 182
 183 bool
 184 ImageFile::comparativeStatistics (const ImageFile& imComp, double& d, double& r, double& e) const
 185 {
 186   if (imComp.nx() != m_nx && imComp.ny() != m_ny) {
 187     sys_error (ERR_WARNING, "Image sizes differ [ImageFile::comparativeStatistics]");
 188     return false;
 189   }
 190   ImageFileArrayConst v = getArray();
 191   if (v == NULL || m_nx == 0 || m_ny == 0)
 192     return false;
 193
 194   ImageFileArrayConst vComp = imComp.getArray();
 195
 196   double myMean = 0.;
 197   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 198     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 199       myMean += v[ix][iy];
 200     }
 201   }
 202   myMean /= (m_nx * m_ny);
 203
 204   double sqErrorSum = 0.;
 205   double absErrorSum = 0.;
 206   double sqDiffFromMeanSum = 0.;
 207   double absValueSum = 0.;
 208   for (unsigned int ix2 = 0; ix2 < m_nx; ix2++) {
 209     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 210       double diff = v[ix2][iy] - vComp[ix2][iy];
 211       sqErrorSum += diff * diff;
 212       absErrorSum += fabs(diff);
 213       double diffFromMean = v[ix2][iy] - myMean;
 214       sqDiffFromMeanSum += diffFromMean * diffFromMean;
 215       absValueSum += fabs(v[ix2][iy]);
 216     }
 217   }
 218
 219   d = ::sqrt (sqErrorSum / sqDiffFromMeanSum);
 220   r = absErrorSum / absValueSum;
 221
 222   int hx = m_nx / 2;
 223   int hy = m_ny / 2;
 224   double eMax = -1;
 225   for (int ix3 = 0; ix3 < hx; ix3++) {
 226     for (int iy = 0; iy < hy; iy++) {
 227       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]);
 228       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]);
 229       double error = fabs (avgPixel - avgPixelComp);
 230       if (error > eMax)
 231         eMax = error;
 232     }
 233   }
 234
 235   e = eMax;
 236
 237   return true;
 238 }
 239
 240
 241 bool
 242 ImageFile::printComparativeStatistics (const ImageFile& imComp, std::ostream& os) const
 243 {
 244   double d, r, e;
 245
 246   if (comparativeStatistics (imComp, d, r, e)) {
 247     os << "  Normalized root mean squared distance (d): " << d << std::endl;
 248     os << "      Normalized mean absolute distance (r): " << r << std::endl;
 249     os << "Worst case distance (2x2 pixel average) (e): " << e << std::endl;
 250     return true;
 251   }
 252   return false;
 253 }
 254
 255
 256 void
 257 ImageFile::printStatistics (std::ostream& os) const
 258 {
 259   double min, max, mean, mode, median, stddev;
 260
 261   statistics (min, max, mean, mode, median, stddev);
 262   if (isComplex())
 263     os << "Real Component Statistics" << std::endl;
 264
 265   os << "   min: " << min << std::endl;
 266   os << "   max: " << max << std::endl;
 267   os << "  mean: " << mean << std::endl;
 268   os << "  mode: " << mode << std::endl;
 269   os << "median: " << median << std::endl;
 270   os << "stddev: " << stddev << std::endl;
 271
 272   if (isComplex()) {
 273     statistics (getImaginaryArray(), min, max, mean, mode, median, stddev);
 274     os << std::endl << "Imaginary Component Statistics" << std::endl;
 275     os << "   min: " << min << std::endl;
 276     os << "   max: " << max << std::endl;
 277     os << "  mean: " << mean << std::endl;
 278     os << "  mode: " << mode << std::endl;
 279     os << "median: " << median << std::endl;
 280     os << "stddev: " << stddev << std::endl;
 281   }
 282 }
 283
 284
 285 void
 286 ImageFile::statistics (double& min, double& max, double& mean, double& mode, double& median, double& stddev) const
 287 {
 288   ImageFileArrayConst v = getArray();
 289   statistics (v, min, max, mean, mode, median, stddev);
 290 }
 291
 292
 293 void
 294 ImageFile::statistics (ImageFileArrayConst v, double& min, double& max, double& mean, double& mode, double& median, double& stddev) const
 295 {
 296   int nx = m_nx;
 297   int ny = m_ny;
 298
 299   if (v == NULL || nx == 0 || ny == 0)
 300     return;
 301
 302   std::vector<double> vecImage;
 303   int iVec = 0;
 304   vecImage.resize (nx * ny);
 305   for (int ix = 0; ix < nx; ix++) {
 306     for (int iy = 0; iy < ny; iy++)
 307       vecImage[iVec++] = v[ix][iy];
 308   }
 309
 310   vectorNumericStatistics (vecImage, nx * ny, min, max, mean, mode, median, stddev);
 311 }
 312
 313 void
 314 ImageFile::getMinMax (double& min, double& max) const
 315 {
 316   int nx = m_nx;
 317   int ny = m_ny;
 318   ImageFileArrayConst v = getArray();
 319
 320   if (v == NULL || nx == 0 || ny == 0)
 321     return;
 322
 323   min = v[0][0];
 324   max = v[0][0];
 325   for (int ix = 0; ix < nx; ix++) {
 326     for (int iy = 0; iy < ny; iy++) {
 327       if (v[ix][iy] > max)
 328         max = v[ix][iy];
 329       if (v[ix][iy] < min)
 330         min = v[ix][iy];
 331     }
 332   }
 333 }
 334
 335 bool
 336 ImageFile::convertRealToComplex ()
 337 {
 338   if (dataType() != Array2dFile::DATA_TYPE_REAL)
 339     return false;
 340
 341   if (! reallocRealToComplex())
 342     return false;
 343
 344   ImageFileArray vImag = getImaginaryArray();
 345   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 346     ImageFileColumn vCol = vImag[ix];
 347     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++)
 348       *vCol++ = 0;
 349   }
 350
 351   return true;
 352 }
 353
 354 bool
 355 ImageFile::convertComplexToReal ()
 356 {
 357   if (dataType() != Array2dFile::DATA_TYPE_COMPLEX)
 358     return false;
 359
 360   ImageFileArray vReal = getArray();
 361   ImageFileArray vImag = getImaginaryArray();
 362   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 363     ImageFileColumn vRealCol = vReal[ix];
 364     ImageFileColumn vImagCol = vImag[ix];
 365     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 366       CTSimComplex c (*vRealCol, *vImagCol);
 367       *vRealCol++ = std::abs (c);
 368       vImagCol++;
 369     }
 370   }
 371
 372   return reallocComplexToReal();
 373 }
 374
 375 bool
 376 ImageFile::subtractImages (const ImageFile& rRHS, ImageFile& result) const
 377 {
 378   if (m_nx != rRHS.nx() || m_ny != rRHS.ny() || m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 379     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::subtractImage]");
 380     return false;
 381   }
 382
 383   if (isComplex() || rRHS.isComplex() && ! result.isComplex())
 384     result.convertRealToComplex();
 385
 386   ImageFileArrayConst vLHS = getArray();
 387   ImageFileArrayConst vLHSImag = getImaginaryArray();
 388   ImageFileArrayConst vRHS = rRHS.getArray();
 389   ImageFileArrayConst vRHSImag = rRHS.getImaginaryArray();
 390   ImageFileArray vResult = result.getArray();
 391   ImageFileArray vResultImag = result.getImaginaryArray();
 392
 393   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 394     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 395       vResult[ix][iy] = vLHS[ix][iy] - vRHS[ix][iy];
 396       if (result.isComplex()) {
 397         vResultImag[ix][iy] = 0;
 398         if (isComplex())
 399           vResultImag[ix][iy] += vLHSImag[ix][iy];
 400         if (rRHS.isComplex())
 401           vResultImag[ix][iy] -= vRHSImag[ix][iy];
 402       }
 403     }
 404   }
 405
 406   return true;
 407 }
 408
 409 bool
 410 ImageFile::addImages (const ImageFile& rRHS, ImageFile& result) const
 411 {
 412   if (m_nx != rRHS.nx() || m_ny != rRHS.ny() || m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 413     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::subtractImage]");
 414     return false;
 415   }
 416
 417   if (isComplex() || rRHS.isComplex() && ! result.isComplex())
 418     result.convertRealToComplex();
 419
 420   ImageFileArrayConst vLHS = getArray();
 421   ImageFileArrayConst vLHSImag = getImaginaryArray();
 422   ImageFileArrayConst vRHS = rRHS.getArray();
 423   ImageFileArrayConst vRHSImag = rRHS.getImaginaryArray();
 424   ImageFileArray vResult = result.getArray();
 425   ImageFileArray vResultImag = result.getImaginaryArray();
 426
 427   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 428     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 429       vResult[ix][iy] = vLHS[ix][iy] + vRHS[ix][iy];
 430       if (result.isComplex()) {
 431         vResultImag[ix][iy] = 0;
 432         if (isComplex())
 433           vResultImag[ix][iy] += vLHSImag[ix][iy];
 434         if (rRHS.isComplex())
 435           vResultImag[ix][iy] += vRHSImag[ix][iy];
 436       }
 437     }
 438   }
 439
 440   return true;
 441 }
 442
 443 bool
 444 ImageFile::multiplyImages (const ImageFile& rRHS, ImageFile& result) const
 445 {
 446   if (m_nx != rRHS.nx() || m_ny != rRHS.ny() || m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 447     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::subtractImage]");
 448     return false;
 449   }
 450
 451   if (isComplex() || rRHS.isComplex() && ! result.isComplex())
 452     result.convertRealToComplex();
 453
 454   ImageFileArrayConst vLHS = getArray();
 455   ImageFileArrayConst vLHSImag = getImaginaryArray();
 456   ImageFileArrayConst vRHS = rRHS.getArray();
 457   ImageFileArrayConst vRHSImag = rRHS.getImaginaryArray();
 458   ImageFileArray vResult = result.getArray();
 459   ImageFileArray vResultImag = result.getImaginaryArray();
 460
 461   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 462     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 463       if (result.isComplex()) {
 464         double dImag = 0;
 465         if (isComplex())
 466           dImag = vLHSImag[ix][iy];
 467         std::complex<double> cLHS (vLHS[ix][iy], dImag);
 468         dImag = 0;
 469         if (rRHS.isComplex())
 470           dImag = vRHSImag[ix][iy];
 471         std::complex<double> cRHS (vRHS[ix][iy], dImag);
 472         std::complex<double> cResult = cLHS * cRHS;
 473         vResult[ix][iy] = cResult.real();
 474         vResultImag[ix][iy] = cResult.imag();
 475       } else
 476         vResult[ix][iy] = vLHS[ix][iy] * vRHS[ix][iy];
 477     }
 478   }
 479
 480
 481   return true;
 482 }
 483
 484 bool
 485 ImageFile::divideImages (const ImageFile& rRHS, ImageFile& result) const
 486 {
 487   if (m_nx != rRHS.nx() || m_ny != rRHS.ny() || m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 488     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::subtractImage]");
 489     return false;
 490   }
 491
 492   if (isComplex() || rRHS.isComplex() && ! result.isComplex())
 493     result.convertRealToComplex();
 494
 495   ImageFileArrayConst vLHS = getArray();
 496   ImageFileArrayConst vLHSImag = getImaginaryArray();
 497   ImageFileArrayConst vRHS = rRHS.getArray();
 498   ImageFileArrayConst vRHSImag = rRHS.getImaginaryArray();
 499   ImageFileArray vResult = result.getArray();
 500   ImageFileArray vResultImag = result.getImaginaryArray();
 501
 502   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 503     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 504       if (result.isComplex()) {
 505         double dImag = 0;
 506         if (isComplex())
 507           dImag = vLHSImag[ix][iy];
 508         std::complex<double> cLHS (vLHS[ix][iy], dImag);
 509         dImag = 0;
 510         if (rRHS.isComplex())
 511           dImag = vRHSImag[ix][iy];
 512         std::complex<double> cRHS (vRHS[ix][iy], dImag);
 513         std::complex<double> cResult = cLHS / cRHS;
 514         vResult[ix][iy] = cResult.real();
 515         vResultImag[ix][iy] = cResult.imag();
 516       } else {
 517         if (vRHS != 0)
 518           vResult[ix][iy] = vLHS[ix][iy] / vRHS[ix][iy];
 519         else
 520           vResult[ix][iy] = 0;
 521       }
 522     }
 523   }
 524
 525   return true;
 526 }
 527
 528
 529 bool
 530 ImageFile::invertPixelValues (ImageFile& result) const
 531 {
 532   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 533     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::invertPixelValues]");
 534     return false;
 535   }
 536
 537   if (isComplex() && ! result.isComplex())
 538     result.convertRealToComplex();
 539
 540   ImageFileArrayConst vLHS = getArray();
 541   ImageFileArray vResult = result.getArray();
 542
 543   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 544     ImageFileColumnConst in = vLHS[ix];
 545     ImageFileColumn out = vResult[ix];
 546     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++)
 547       *out++ = - *in++;
 548   }
 549
 550   return true;
 551 }
 552
 553 bool
 554 ImageFile::sqrt (ImageFile& result) const
 555 {
 556   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 557     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::invertPixelValues]");
 558     return false;
 559   }
 560
 561   if (isComplex() && ! result.isComplex())
 562     result.convertRealToComplex();
 563
 564   bool bComplexOutput = result.isComplex();
 565   ImageFileArrayConst vLHS = getArray();
 566   if (! bComplexOutput)   // check if should convert to complex output
 567     for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++)
 568       for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++)
 569         if (! bComplexOutput && vLHS[ix][iy] < 0) {
 570           result.convertRealToComplex();
 571           bComplexOutput = true;
 572           break;
 573         }
 574
 575         ImageFileArrayConst vLHSImag = getImaginaryArray();
 576         ImageFileArray vResult = result.getArray();
 577         ImageFileArray vResultImag = result.getImaginaryArray();
 578
 579         for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 580           for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 581             if (result.isComplex()) {
 582               double dImag = 0;
 583               if (isComplex())
 584                 dImag = vLHSImag[ix][iy];
 585               std::complex<double> cLHS (vLHS[ix][iy], dImag);
 586               std::complex<double> cResult = std::sqrt(cLHS);
 587               vResult[ix][iy] = cResult.real();
 588               vResultImag[ix][iy] = cResult.imag();
 589             } else
 590               vResult[ix][iy] = ::sqrt (vLHS[ix][iy]);
 591           }
 592         }
 593
 594
 595         return true;
 596 }
 597
 598 bool
 599 ImageFile::log (ImageFile& result) const
 600 {
 601   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 602     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::log]");
 603     return false;
 604   }
 605
 606   if (isComplex() && ! result.isComplex())
 607     result.convertRealToComplex();
 608
 609   ImageFileArrayConst vLHS = getArray();
 610   ImageFileArrayConst vLHSImag = getImaginaryArray();
 611   ImageFileArray vResult = result.getArray();
 612   ImageFileArray vResultImag = result.getImaginaryArray();
 613
 614   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 615     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 616       if (result.isComplex()) {
 617         double dImag = 0;
 618         if (isComplex())
 619           dImag = vLHSImag[ix][iy];
 620         std::complex<double> cLHS (vLHS[ix][iy], dImag);
 621         std::complex<double> cResult = std::log (cLHS);
 622         vResult[ix][iy] = cResult.real();
 623         vResultImag[ix][iy] = cResult.imag();
 624       } else {
 625         if (vLHS[ix][iy] > 0)
 626           vResult[ix][iy] = ::log (vLHS[ix][iy]);
 627         else
 628           vResult[ix][iy] = 0;
 629       }
 630     }
 631   }
 632
 633
 634   return true;
 635 }
 636
 637 bool
 638 ImageFile::exp (ImageFile& result) const
 639 {
 640   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 641     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::invertPixelValues]");
 642     return false;
 643   }
 644
 645   if (isComplex() && ! result.isComplex())
 646     result.convertRealToComplex();
 647
 648   ImageFileArrayConst vLHS = getArray();
 649   ImageFileArrayConst vLHSImag = getImaginaryArray();
 650   ImageFileArray vResult = result.getArray();
 651   ImageFileArray vResultImag = result.getImaginaryArray();
 652
 653   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 654     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 655       if (result.isComplex()) {
 656         double dImag = 0;
 657         if (isComplex())
 658           dImag = vLHSImag[ix][iy];
 659         std::complex<double> cLHS (vLHS[ix][iy], dImag);
 660         std::complex<double> cResult = std::exp (cLHS);
 661         vResult[ix][iy] = cResult.real();
 662         vResultImag[ix][iy] = cResult.imag();
 663       } else
 664         vResult[ix][iy] = ::exp (vLHS[ix][iy]);
 665     }
 666   }
 667
 668
 669   return true;
 670 }
 671
 672 bool
 673 ImageFile::scaleImage (ImageFile& result) const
 674 {
 675   unsigned int nx = m_nx;
 676   unsigned int ny = m_ny;
 677   unsigned int newNX = result.nx();
 678   unsigned int newNY = result.ny();
 679
 680   double dXScale = static_cast<double>(newNX) / static_cast<double>(nx);
 681   double dYScale = static_cast<double>(newNY) / static_cast<double>(ny);
 682
 683   if (isComplex() && ! result.isComplex())
 684     result.convertRealToComplex();
 685
 686   ImageFileArrayConst vReal = getArray();
 687   ImageFileArrayConst vImag = getImaginaryArray();
 688   ImageFileArray vResult = result.getArray();
 689   ImageFileArray vResultImag = result.getImaginaryArray();
 690
 691   BilinearInterpolator<ImageFileValue> realInterp (vReal, nx, ny);
 692   BilinearInterpolator<ImageFileValue> imagInterp (vImag, nx, ny);
 693
 694   for (unsigned int ix = 0; ix < newNX; ix++) {
 695     for (unsigned int iy = 0; iy < newNY; iy++) {
 696       double dXPos = ix / dXScale;
 697       double dYPos = iy / dYScale;
 698       vResult[ix][iy] = realInterp.interpolate (dXPos, dYPos);
 699       if (result.isComplex())
 700         if (isComplex())
 701           vResultImag[ix][iy] = imagInterp.interpolate (dXPos, dYPos);
 702         else
 703           vResultImag[ix][iy] = 0;
 704     }
 705   }
 706
 707   return true;
 708 }
 709
 710 #ifdef HAVE_FFTW
 711 bool
 712 ImageFile::fft (ImageFile& result) const
 713 {
 714   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 715     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::invertPixelValues]");
 716     return false;
 717   }
 718
 719   if (result.dataType() == Array2dFile::DATA_TYPE_REAL) {
 720     if (! result.convertRealToComplex ())
 721       return false;
 722   }
 723
 724   fftw_complex* in = new fftw_complex [m_nx * m_ny];
 725
 726   ImageFileArrayConst vReal = getArray();
 727   ImageFileArrayConst vImag = getImaginaryArray();
 728
 729   unsigned int ix, iy;
 730   unsigned int iArray = 0;
 731   for (ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 732     for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 733       in[iArray].re = vReal[ix][iy];
 734       if (isComplex())
 735         in[iArray].im = vImag[ix][iy];
 736       else
 737         in[iArray].im = 0;
 738       iArray++;
 739     }
 740   }
 741
 742   fftwnd_plan plan = fftw2d_create_plan (m_nx, m_ny, FFTW_FORWARD, FFTW_IN_PLACE | FFTW_ESTIMATE | FFTW_USE_WISDOM);
 743   fftwnd_one (plan, in, NULL);
 744
 745   ImageFileArray vRealResult = result.getArray();
 746   ImageFileArray vImagResult = result.getImaginaryArray();
 747   iArray = 0;
 748   unsigned int iScale = m_nx * m_ny;
 749   for (ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 750     for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 751       vRealResult[ix][iy] = in[iArray].re / iScale;
 752       vImagResult[ix][iy] = in[iArray].im / iScale;
 753       iArray++;
 754     }
 755   }
 756   delete in;
 757   fftwnd_destroy_plan (plan);
 758
 759   Fourier::shuffleFourierToNaturalOrder (result);
 760
 761   return true;
 762 }
 763
 764
 765 bool
 766 ImageFile::ifft (ImageFile& result) const
 767 {
 768   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 769     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::invertPixelValues]");
 770     return false;
 771   }
 772
 773   if (result.dataType() == Array2dFile::DATA_TYPE_REAL) {
 774     if (! result.convertRealToComplex ())
 775       return false;
 776   }
 777
 778   ImageFileArrayConst vReal = getArray();
 779   ImageFileArrayConst vImag = getImaginaryArray();
 780   ImageFileArray vRealResult = result.getArray();
 781   ImageFileArray vImagResult = result.getImaginaryArray();
 782   unsigned int ix, iy;
 783   for (ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 784     for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 785       vRealResult[ix][iy] = vReal[ix][iy];
 786       if (isComplex())
 787         vImagResult[ix][iy] = vImag[ix][iy];
 788       else
 789         vImagResult[ix][iy] = 0;
 790     }
 791   }
 792
 793   Fourier::shuffleNaturalToFourierOrder (result);
 794
 795   fftw_complex* in = new fftw_complex [m_nx * m_ny];
 796
 797   unsigned int iArray = 0;
 798   for (ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 799     for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 800       in[iArray].re = vRealResult[ix][iy];
 801       in[iArray].im = vImagResult[ix][iy];
 802       iArray++;
 803     }
 804   }
 805
 806   fftwnd_plan plan = fftw2d_create_plan (m_nx, m_ny, FFTW_BACKWARD, FFTW_IN_PLACE | FFTW_ESTIMATE | FFTW_USE_WISDOM);
 807
 808   fftwnd_one (plan, in, NULL);
 809
 810   iArray = 0;
 811   for (ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 812     for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 813       vRealResult[ix][iy] = in[iArray].re;
 814       vImagResult[ix][iy] = in[iArray].im;
 815       iArray++;
 816     }
 817   }
 818   fftwnd_destroy_plan (plan);
 819
 820   delete in;
 821
 822   return true;
 823 }
 824
 825 bool
 826 ImageFile::fftRows (ImageFile& result) const
 827 {
 828   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 829     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::fftRows]");
 830     return false;
 831   }
 832
 833   if (result.dataType() == Array2dFile::DATA_TYPE_REAL) {
 834     if (! result.convertRealToComplex ())
 835       return false;
 836   }
 837
 838   ImageFileArrayConst vReal = getArray();
 839   ImageFileArrayConst vImag = getImaginaryArray();
 840
 841   fftw_plan plan = fftw_create_plan (m_nx, FFTW_FORWARD, FFTW_IN_PLACE | FFTW_ESTIMATE | FFTW_USE_WISDOM);
 842
 843   fftw_complex* in = new fftw_complex [m_nx];
 844   std::complex<double>* pcRow = new std::complex<double> [m_nx];
 845   for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 846     unsigned int ix;
 847     for (ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 848       in[ix].re = vReal[ix][iy];
 849       if (isComplex())
 850         in[ix].im = vImag[ix][iy];
 851       else
 852         in[ix].im = 0;
 853     }
 854
 855     fftw_one (plan, in, NULL);
 856
 857     for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
 858       pcRow[ix] = std::complex<double>(in[ix].re, in[ix].im);
 859
 860     Fourier::shuffleFourierToNaturalOrder (pcRow, m_nx);
 861     for (ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 862       vReal[ix][iy] = pcRow[ix].real() / m_nx;
 863       vImag[ix][iy] = pcRow[ix].imag() / m_nx;
 864     }
 865   }
 866   delete [] pcRow;
 867
 868   fftw_destroy_plan (plan);
 869   delete in;
 870
 871   return true;
 872 }
 873
 874 bool
 875 ImageFile::ifftRows (ImageFile& result) const
 876 {
 877   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 878     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::fftRows]");
 879     return false;
 880   }
 881
 882   if (result.dataType() == Array2dFile::DATA_TYPE_REAL) {
 883     if (! result.convertRealToComplex ())
 884       return false;
 885   }
 886
 887   fftw_complex* in = new fftw_complex [m_nx];
 888
 889   ImageFileArrayConst vReal = getArray();
 890   ImageFileArrayConst vImag = getImaginaryArray();
 891
 892   fftw_plan plan = fftw_create_plan (m_nx, FFTW_BACKWARD, FFTW_IN_PLACE | FFTW_ESTIMATE | FFTW_USE_WISDOM);
 893   std::complex<double>* pcRow = new std::complex<double> [m_nx];
 894
 895   unsigned int ix, iy;
 896   // unsigned int iArray = 0;
 897   for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 898     for (ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 899       double dImag = 0;
 900       if (isComplex())
 901         dImag = vImag[ix][iy];
 902       pcRow[ix] = std::complex<double> (vReal[ix][iy], dImag);
 903     }
 904
 905     Fourier::shuffleNaturalToFourierOrder (pcRow, m_nx);
 906
 907     for (ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 908       in[ix].re = pcRow[ix].real();
 909       in[ix].im = pcRow[ix].imag();
 910     }
 911
 912     fftw_one (plan, in, NULL);
 913
 914     for (ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 915       vReal[ix][iy] = in[ix].re;
 916       vImag[ix][iy] = in[ix].im;
 917     }
 918   }
 919   delete [] pcRow;
 920
 921   fftw_destroy_plan (plan);
 922   delete in;
 923
 924   return true;
 925 }
 926
 927 bool
 928 ImageFile::fftCols (ImageFile& result) const
 929 {
 930   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 931     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::fftRows]");
 932     return false;
 933   }
 934
 935   if (result.dataType() == Array2dFile::DATA_TYPE_REAL) {
 936     if (! result.convertRealToComplex ())
 937       return false;
 938   }
 939
 940   ImageFileArrayConst vReal = getArray();
 941   ImageFileArrayConst vImag = getImaginaryArray();
 942
 943   fftw_plan plan = fftw_create_plan (m_ny, FFTW_FORWARD, FFTW_IN_PLACE | FFTW_ESTIMATE | FFTW_USE_WISDOM);
 944
 945   std::complex<double>* pcCol = new std::complex<double> [m_ny];
 946   fftw_complex* in = new fftw_complex [m_ny];
 947   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 948     unsigned int iy;
 949     for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 950       in[iy].re = vReal[ix][iy];
 951       if (isComplex())
 952         in[iy].im = vImag[ix][iy];
 953       else
 954         in[iy].im = 0;
 955     }
 956
 957     fftw_one (plan, in, NULL);
 958
 959     for (iy = 0; iy < m_ny; iy++)
 960       pcCol[iy] = std::complex<double>(in[iy].re, in[iy].im);
 961
 962     Fourier::shuffleFourierToNaturalOrder (pcCol, m_ny);
 963     for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 964       vReal[ix][iy] = pcCol[iy].real() / m_ny;
 965       vImag[ix][iy] = pcCol[iy].imag() / m_ny;
 966     }
 967   }
 968   delete [] pcCol;
 969
 970   fftw_destroy_plan (plan);
 971   delete in;
 972
 973   return true;
 974 }
 975
 976 bool
 977 ImageFile::ifftCols (ImageFile& result) const
 978 {
 979   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 980     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::fftRows]");
 981     return false;
 982   }
 983
 984   if (result.dataType() == Array2dFile::DATA_TYPE_REAL) {
 985     if (! result.convertRealToComplex ())
 986       return false;
 987   }
 988
 989   fftw_complex* in = new fftw_complex [m_ny];
 990
 991   ImageFileArrayConst vReal = getArray();
 992   ImageFileArrayConst vImag = getImaginaryArray();
 993
 994   fftw_plan plan = fftw_create_plan (m_ny, FFTW_BACKWARD, FFTW_IN_PLACE | FFTW_ESTIMATE | FFTW_USE_WISDOM);
 995   std::complex<double>* pcCol = new std::complex<double> [m_ny];
 996
 997   unsigned int ix, iy;
 998   // unsigned int iArray = 0;
 999   for (ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
1000     for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1001       double dImag = 0;
1002       if (isComplex())
1003         dImag = vImag[ix][iy];
1004       pcCol[iy] = std::complex<double> (vReal[ix][iy], dImag);
1005     }
1006
1007     Fourier::shuffleNaturalToFourierOrder (pcCol, m_ny);
1008
1009     for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1010       in[iy].re = pcCol[iy].real();
1011       in[iy].im = pcCol[iy].imag();
1012     }
1013
1014     fftw_one (plan, in, NULL);
1015
1016     for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1017       vReal[ix][iy] = in[iy].re;
1018       vImag[ix][iy] = in[iy].im;
1019     }
1020   }
1021   delete [] pcCol;
1022
1023   fftw_destroy_plan (plan);
1024   delete in;
1025
1026   return true;
1027 }
1028
1029 #endif // HAVE_FFTW
1030
1031
1032
1033 bool
1034 ImageFile::fourier (ImageFile& result) const
1035 {
1036   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
1037     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::invertPixelValues]");
1038     return false;
1039   }
1040
1041   if (! result.isComplex())
1042     if (! result.convertRealToComplex ())
1043       return false;
1044
1045     ImageFileArrayConst vLHS = getArray();
1046     ImageFileArrayConst vLHSImag = getImaginaryArray();
1047     ImageFileArray vRealResult = result.getArray();
1048     ImageFileArray vImagResult = result.getImaginaryArray();
1049
1050     unsigned int ix, iy;
1051
1052     // alloc output matrix
1053     CTSimComplex** complexOut = new CTSimComplex* [m_nx];
1054     for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1055       complexOut[ix] = new CTSimComplex [m_ny];
1056
1057     // fourier each x column
1058     CTSimComplex* pY = new CTSimComplex [m_ny];
1059     for (ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
1060       for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1061         double dImag = 0;
1062         if (isComplex())
1063           dImag = vLHSImag[ix][iy];
1064         pY[iy] = std::complex<double>(vLHS[ix][iy], dImag);
1065       }
1066       ProcessSignal::finiteFourierTransform (pY, complexOut[ix], m_ny,  ProcessSignal::FORWARD);
1067     }
1068     delete [] pY;
1069
1070     // fourier each y row
1071     CTSimComplex* pX = new CTSimComplex [m_nx];
1072     CTSimComplex* complexOutRow = new CTSimComplex [m_nx];
1073     for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1074       for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1075         pX[ix] = complexOut[ix][iy];
1076       ProcessSignal::finiteFourierTransform (pX, complexOutRow, m_nx, ProcessSignal::FORWARD);
1077       for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1078         complexOut[ix][iy] = complexOutRow[ix];
1079     }
1080     delete [] pX;
1081     delete [] complexOutRow;
1082
1083     for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1084       for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1085         vRealResult[ix][iy] = complexOut[ix][iy].real();
1086         vImagResult[ix][iy] = complexOut[ix][iy].imag();
1087       }
1088
1089       Fourier::shuffleFourierToNaturalOrder (result);
1090
1091       // delete complexOut matrix
1092       for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1093         delete [] complexOut[ix];
1094       delete [] complexOut;
1095
1096       return true;
1097 }
1098
1099 bool
1100 ImageFile::inverseFourier (ImageFile& result) const
1101 {
1102   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
1103     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::invertPixelValues]");
1104     return false;
1105   }
1106
1107   if (result.dataType() == Array2dFile::DATA_TYPE_REAL) {
1108     if (! result.convertRealToComplex ())
1109       return false;
1110   }
1111
1112   ImageFileArrayConst vLHSReal = getArray();
1113   ImageFileArrayConst vLHSImag = getImaginaryArray();
1114   ImageFileArray vRealResult = result.getArray();
1115   ImageFileArray vImagResult = result.getImaginaryArray();
1116
1117   unsigned int ix, iy;
1118   // alloc 2d complex output matrix
1119   CTSimComplex** complexOut = new CTSimComplex* [m_nx];
1120   for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1121     complexOut[ix] = new CTSimComplex [m_ny];
1122
1123   // put input image into result
1124   for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1125     for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1126       vRealResult[ix][iy] = vLHSReal[ix][iy];
1127       if (isComplex())
1128         vImagResult[ix][iy] = vLHSImag[ix][iy];
1129       else
1130         vImagResult[ix][iy] = 0;
1131     }
1132
1133     Fourier::shuffleNaturalToFourierOrder (result);
1134
1135     // ifourier each x column
1136     CTSimComplex* pCol = new CTSimComplex [m_ny];
1137     for (ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
1138       for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1139         pCol[iy] = std::complex<double> (vRealResult[ix][iy], vImagResult[ix][iy]);
1140       }
1141       ProcessSignal::finiteFourierTransform (pCol, complexOut[ix], m_ny,  ProcessSignal::BACKWARD);
1142     }
1143     delete [] pCol;
1144
1145     // ifourier each y row
1146     CTSimComplex* complexInRow = new CTSimComplex [m_nx];
1147     CTSimComplex* complexOutRow = new CTSimComplex [m_nx];
1148     for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1149       for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1150         complexInRow[ix] = complexOut[ix][iy];
1151       ProcessSignal::finiteFourierTransform (complexInRow, complexOutRow, m_nx, ProcessSignal::BACKWARD);
1152       for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1153         complexOut[ix][iy] = complexOutRow[ix];
1154     }
1155     delete [] complexInRow;
1156     delete [] complexOutRow;
1157
1158     for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1159       for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1160         vRealResult[ix][iy] = complexOut[ix][iy].real();
1161         vImagResult[ix][iy] = complexOut[ix][iy].imag();
1162       }
1163
1164       // delete complexOut matrix
1165       for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1166         delete [] complexOut[ix];
1167       delete [] complexOut;
1168
1169       return true;
1170 }
1171
1172
1173 bool
1174 ImageFile::magnitude (ImageFile& result) const
1175 {
1176   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
1177     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::invertPixelValues]");
1178     return false;
1179   }
1180
1181   ImageFileArray vReal = getArray();
1182   ImageFileArray vImag = getImaginaryArray();
1183   ImageFileArray vRealResult = result.getArray();
1184
1185   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1186     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1187       if (isComplex())
1188         vRealResult[ix][iy] = ::sqrt (vReal[ix][iy] * vReal[ix][iy] + vImag[ix][iy] * vImag[ix][iy]);
1189       else
1190         vRealResult[ix][iy] = ::fabs(vReal[ix][iy]);
1191     }
1192
1193     if (result.isComplex())
1194       result.reallocComplexToReal();
1195
1196     return true;
1197 }
1198
1199 bool
1200 ImageFile::phase (ImageFile& result) const
1201 {
1202   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
1203     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::invertPixelValues]");
1204     return false;
1205   }
1206
1207   ImageFileArray vReal = getArray();
1208   ImageFileArray vImag = getImaginaryArray();
1209   ImageFileArray vRealResult = result.getArray();
1210
1211   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
1212     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1213       if (isComplex())
1214         vRealResult[ix][iy] = ::atan2 (vImag[ix][iy], vReal[ix][iy]);
1215       else
1216         vRealResult[ix][iy] = 0;
1217     }
1218   }
1219   if (result.isComplex())
1220     result.reallocComplexToReal();
1221
1222   return true;
1223 }
1224
1225 bool
1226 ImageFile::real (ImageFile& result) const
1227 {
1228   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
1229     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::invertPixelValues]");
1230     return false;
1231   }
1232
1233   ImageFileArray vReal = getArray();
1234   ImageFileArray vRealResult = result.getArray();
1235
1236   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
1237     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1238         vRealResult[ix][iy] = vReal[ix][iy];
1239     }
1240   }
1241
1242   if (result.isComplex())
1243     result.reallocComplexToReal();
1244
1245   return true;
1246 }
1247
1248 bool
1249 ImageFile::imaginary (ImageFile& result) const
1250 {
1251   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
1252     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::invertPixelValues]");
1253     return false;
1254   }
1255
1256   ImageFileArray vImag = getArray();
1257   ImageFileArray vRealResult = result.getArray();
1258
1259   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
1260     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1261       if (isComplex())
1262         vRealResult[ix][iy] = vImag[ix][iy];
1263       else
1264         vRealResult[ix][iy] = 0;
1265     }
1266   }
1267
1268   if (result.isComplex())
1269       result.reallocComplexToReal();
1270
1271   return true;
1272 }
1273
1274 bool
1275 ImageFile::square (ImageFile& result) const
1276 {
1277   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
1278     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::invertPixelValues]");
1279     return false;
1280   }
1281
1282   if (isComplex() && ! result.isComplex())
1283     result.convertRealToComplex();
1284
1285   ImageFileArrayConst vLHS = getArray();
1286   ImageFileArrayConst vLHSImag = getImaginaryArray();
1287   ImageFileArray vResult = result.getArray();
1288   ImageFileArray vResultImag = result.getImaginaryArray();
1289
1290   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
1291     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1292       if (result.isComplex()) {
1293         double dImag = 0;
1294         if (isComplex())
1295           dImag = vLHSImag[ix][iy];
1296         std::complex<double> cLHS (vLHS[ix][iy], dImag);
1297         std::complex<double> cResult = cLHS * cLHS;
1298         vResult[ix][iy] = cResult.real();
1299         vResultImag[ix][iy] = cResult.imag();
1300       } else
1301         vResult[ix][iy] = vLHS[ix][iy] * vLHS[ix][iy];
1302     }
1303   }
1304
1305   return true;
1306 }
1307
1308 int
1309 ImageFile::convertExportFormatNameToID (const char* const formatName)
1310 {
1311   int formatID = EXPORT_FORMAT_INVALID;
1312
1313   for (int i = 0; i < s_iExportFormatCount; i++)
1314     if (strcasecmp (formatName, s_aszExportFormatName[i]) == 0) {
1315       formatID = i;
1316       break;
1317     }
1318
1319     return (formatID);
1320 }
1321
1322 const char*
1323 ImageFile::convertExportFormatIDToName (int formatID)
1324 {
1325   static const char *formatName = "";
1326
1327   if (formatID >= 0 && formatID < s_iExportFormatCount)
1328     return (s_aszExportFormatName[formatID]);
1329
1330   return (formatName);
1331 }
1332
1333 const char*
1334 ImageFile::convertExportFormatIDToTitle (const int formatID)
1335 {
1336   static const char *formatTitle = "";
1337
1338   if (formatID >= 0 && formatID < s_iExportFormatCount)
1339     return (s_aszExportFormatTitle[formatID]);
1340
1341   return (formatTitle);
1342 }
1343
1344 int
1345 ImageFile::convertImportFormatNameToID (const char* const formatName)
1346 {
1347   int formatID = IMPORT_FORMAT_INVALID;
1348
1349   for (int i = 0; i < s_iImportFormatCount; i++)
1350     if (strcasecmp (formatName, s_aszImportFormatName[i]) == 0) {
1351       formatID = i;
1352       break;
1353     }
1354
1355     return (formatID);
1356 }
1357
1358 const char*
1359 ImageFile::convertImportFormatIDToName (int formatID)
1360 {
1361   static const char *formatName = "";
1362
1363   if (formatID >= 0 && formatID < s_iImportFormatCount)
1364     return (s_aszImportFormatName[formatID]);
1365
1366   return (formatName);
1367 }
1368
1369 const char*
1370 ImageFile::convertImportFormatIDToTitle (const int formatID)
1371 {
1372   static const char *formatTitle = "";
1373
1374   if (formatID >= 0 && formatID < s_iImportFormatCount)
1375     return (s_aszImportFormatTitle[formatID]);
1376
1377   return (formatTitle);
1378 }
1379
1380 bool
1381 ImageFile::importImage (const char* const pszFormat, const char* const pszFilename)
1382 {
1383   int iFormatID = convertImportFormatNameToID (pszFormat);
1384
1385   if (iFormatID == IMPORT_FORMAT_PPM)
1386     return readImagePPM (pszFilename);
1387 #ifdef HAVE_PNG
1388   else if (iFormatID == IMPORT_FORMAT_PNG)
1389     return readImagePNG (pszFilename);
1390 #endif
1391
1392   sys_error (ERR_SEVERE, "Invalid format %s [ImageFile::importImage]", pszFormat);
1393   return false;
1394 }
1395
1396 void
1397 ImageFile::skipSpacePPM (FILE* fp)
1398 {
1399   int c = fgetc (fp);
1400   while (isspace (c) || c == '#') {
1401     if (c == '#') {   // comment until end of line
1402       c = fgetc(fp);
1403       while (c != 13 && c != 10)
1404         c = fgetc(fp);
1405     }
1406     else
1407       c = fgetc(fp);
1408   }
1409
1410   ungetc (c, fp);
1411 }
1412
1413 bool
1414 ImageFile::readImagePPM (const char* const pszFile)
1415 {
1416   FILE* fp = fopen (pszFile, "r");
1417   if ((fp = fopen (pszFile, "r")) == NULL)
1418     return false;
1419   char cSignature = toupper(fgetc(fp));
1420   if (cSignature != 'P') {
1421     fclose(fp);
1422     return false;
1423   }
1424   cSignature = fgetc(fp);
1425   if (cSignature == '5' || cSignature == '6') { // binary modes
1426     fclose(fp);
1427     fp = fopen(pszFile, "rb"); // reopen in binary mode
1428     fgetc(fp);
1429     fgetc(fp);
1430   } else if (cSignature != '2' && cSignature != '3') {
1431     fclose(fp);
1432     return false;
1433   }
1434
1435   int nRows, nCols, iMaxValue;
1436   skipSpacePPM (fp);
1437   if (fscanf (fp, "%d", &nCols) != 1) {
1438     fclose(fp);
1439     return false;
1440   }
1441   skipSpacePPM (fp);
1442   if (fscanf (fp, "%d", &nRows) != 1) {
1443     fclose(fp);
1444     return false;
1445   }
1446   skipSpacePPM (fp);
1447   if (fscanf (fp, "%d", &iMaxValue) != 1) {
1448     fclose(fp);
1449     return false;
1450   }
1451   setArraySize (nRows, nCols);
1452
1453   if (cSignature == '5' || cSignature == '6') { // binary modes
1454     int c = fgetc(fp);
1455     if (c == 13) {
1456       c = fgetc(fp);
1457       if (c != 10)  // read msdos 13-10 newline
1458         ungetc(c, fp);
1459     }
1460   } else
1461     skipSpacePPM (fp); // ascii may have comments
1462
1463   bool bMonochromeImage = false;
1464   double dMaxValue = iMaxValue;
1465   double dMaxValue3 = iMaxValue * 3;
1466
1467   ImageFileArray v = getArray();
1468   for (int iy = nRows - 1; iy >= 0; iy--) {
1469     for (int ix = 0; ix < nCols; ix++) {
1470       int iGS, iR, iG, iB;
1471       double dR, dG, dB;
1472       switch (cSignature) {
1473       case '2':
1474         if (fscanf(fp, "%d ", &iGS) != 1) {
1475           fclose(fp);
1476           return false;
1477         }
1478         v[ix][iy] = iGS / dMaxValue;
1479         break;
1480       case '5':
1481         iGS = fgetc(fp);
1482         if (iGS == EOF) {
1483           fclose(fp);
1484           return false;
1485         }
1486         v[ix][iy] = iGS / dMaxValue;
1487         break;
1488       case '3':
1489         if (fscanf (fp, "%d %d %d ", &iR, &iG, &iB) != 3) {
1490           fclose(fp);
1491           return false;
1492         }
1493         if (ix == 0 && iy == 0 && (iR == iG && iG == iB))
1494           bMonochromeImage = true;
1495         if (bMonochromeImage)
1496           v[ix][iy] = (iR + iG + iB) / dMaxValue3;
1497         else {
1498           dR = iR / dMaxValue;
1499           dG = iG / dMaxValue;
1500           dB = iB / dMaxValue;
1501           v[ix][iy] = colorToGrayscale (dR, dG, dB);
1502         }
1503         break;
1504       case '6':
1505         iR = fgetc(fp);
1506         iG = fgetc(fp);
1507         iB = fgetc(fp);
1508
1509         if (iB == EOF) {
1510           fclose(fp);
1511           return false;
1512         }
1513         if (ix == 0 && iy == 0 && (iR == iG && iG == iB))
1514           bMonochromeImage = true;
1515
1516         if (bMonochromeImage)
1517           v[ix][iy] = (iR + iG + iB) / dMaxValue3;
1518         else {
1519           dR = iR / dMaxValue;
1520           dG = iG / dMaxValue;
1521           dB = iB / dMaxValue;
1522           v[ix][iy] = colorToGrayscale (dR, dG, dB);
1523         }
1524         break;
1525       }
1526     }
1527   }
1528
1529   fclose(fp);
1530   return true;
1531 }
1532
1533 #ifdef HAVE_PNG
1534 bool
1535 ImageFile::readImagePNG (const char* const pszFile)
1536 {
1537   FILE* fp = fopen(pszFile, "rb");
1538   if (!fp)
1539     return false;
1540   unsigned char header[8];
1541   fread (header, 1, 8, fp);
1542   if (png_sig_cmp (header, 0, 8)) {
1543     fclose (fp);
1544     return false;
1545   }
1546
1547   png_structp png_ptr = png_create_read_struct (PNG_LIBPNG_VER_STRING, NULL, NULL, NULL);
1548   if (!png_ptr) {
1549     fclose(fp);
1550     return false;
1551   }
1552
1553   png_infop info_ptr = png_create_info_struct(png_ptr);
1554   if (!info_ptr) {
1555     png_destroy_read_struct(&png_ptr, (png_infopp)NULL, (png_infopp)NULL);
1556     fclose(fp);
1557     return false;
1558   }
1559
1560   png_infop end_info = png_create_info_struct(png_ptr);
1561   if (!end_info) {
1562     png_destroy_read_struct(&png_ptr, &info_ptr, (png_infopp)NULL);
1563     fclose(fp);
1564     return false;
1565   }
1566
1567   if (setjmp(png_ptr->jmpbuf)) {
1568     png_destroy_read_struct(&png_ptr, &info_ptr, &end_info);
1569     fclose(fp);
1570     return false;
1571   }
1572
1573   png_init_io(png_ptr, fp);
1574   png_set_sig_bytes(png_ptr, 8);
1575   png_read_info(png_ptr, info_ptr);
1576
1577   int width = png_get_image_width (png_ptr, info_ptr);
1578   int height = png_get_image_height (png_ptr, info_ptr);
1579   int bit_depth = png_get_bit_depth (png_ptr, info_ptr);
1580   int color_type = png_get_color_type (png_ptr, info_ptr);
1581
1582   if (color_type == PNG_COLOR_TYPE_PALETTE && bit_depth <= 8)
1583     png_set_expand(png_ptr);
1584
1585   if (color_type == PNG_COLOR_TYPE_GRAY && bit_depth < 8)
1586     png_set_expand(png_ptr);
1587
1588   if (bit_depth < 8)
1589     png_set_packing(png_ptr);
1590
1591   if (color_type & PNG_COLOR_MASK_ALPHA)
1592     png_set_strip_alpha(png_ptr);
1593
1594   if (bit_depth == 16)
1595     png_set_swap(png_ptr); // convert to little-endian format
1596
1597   png_read_update_info(png_ptr, info_ptr); // update with transformations
1598   int rowbytes = png_get_rowbytes (png_ptr, info_ptr);
1599   bit_depth = png_get_bit_depth (png_ptr, info_ptr);
1600   color_type = png_get_color_type (png_ptr, info_ptr);
1601
1602   png_bytep* row_pointers = new png_bytep [height];
1603   int i;
1604   for (i = 0; i < height; i++)
1605     row_pointers[i] = new unsigned char [rowbytes];
1606
1607   png_read_image(png_ptr, row_pointers);
1608
1609   setArraySize (width, height);
1610   ImageFileArray v = getArray();
1611   for (int iy = 0; iy < height; iy++) {
1612     for (int ix = 0; ix < width; ix++) {
1613       double dV = 0;
1614       if (color_type == PNG_COLOR_TYPE_GRAY) {
1615         if (bit_depth == 8)
1616           dV = row_pointers[iy][ix] / 255.;
1617         else if (bit_depth == 16) {
1618           int iBase = ix * 2;
1619           dV = (row_pointers[iy][iBase] + (row_pointers[iy][iBase+1] << 8)) / 65536.;
1620         } else
1621           dV = 0;
1622       } else if (color_type == PNG_COLOR_TYPE_RGB) {
1623         if (bit_depth == 8) {
1624           int iBase = ix * 3;
1625           double dR = row_pointers[iy][iBase] / 255.;
1626           double dG = row_pointers[iy][iBase+1] / 255.;
1627           double dB = row_pointers[iy][iBase+2] / 255.;
1628           dV = colorToGrayscale (dR, dG, dB);
1629         } else
1630           dV = 0;
1631       }
1632       v[ix][height-iy-1] = dV;
1633     }
1634   }
1635
1636   png_read_end(png_ptr, end_info);
1637   png_destroy_read_struct(&png_ptr, &info_ptr, &end_info);
1638
1639   for (i = 0; i < height; i++)
1640     delete row_pointers[i];
1641   delete row_pointers;
1642
1643   fclose (fp);
1644   return true;
1645 }
1646 #endif
1647
1648 bool
1649 ImageFile::exportImage (const char* const pszFormat, const char* const pszFilename, int nxcell, int nycell, double densmin, double densmax)
1650 {
1651   int iFormatID = convertExportFormatNameToID (pszFormat);
1652
1653   if (iFormatID == EXPORT_FORMAT_PGM)
1654     return writeImagePGM (pszFilename, nxcell, nycell, densmin, densmax);
1655   else if (iFormatID == EXPORT_FORMAT_PGMASCII)
1656     return writeImagePGMASCII (pszFilename, nxcell, nycell, densmin, densmax);
1657   else if (iFormatID == EXPORT_FORMAT_TEXT)
1658     return writeImageText (pszFilename);
1659 #ifdef HAVE_PNG
1660   else if (iFormatID == EXPORT_FORMAT_PNG)
1661     return writeImagePNG (pszFilename, 8, nxcell, nycell, densmin, densmax);
1662   else if (iFormatID == EXPORT_FORMAT_PNG16)
1663     return writeImagePNG (pszFilename, 16, nxcell, nycell, densmin, densmax);
1664 #endif
1665 #ifdef HAVE_CTN_DICOM
1666   else if (iFormatID == EXPORT_FORMAT_DICOM) {
1667     DicomExporter dicomExport (this);
1668     bool bSuccess = dicomExport.writeFile (pszFilename);
1669     if (! bSuccess)
1670       sys_error (ERR_SEVERE, dicomExport.failMessage().c_str());
1671     return bSuccess;
1672   }
1673 #endif
1674   else if (iFormatID == EXPORT_FORMAT_RAW)
1675          return writeImageRaw(pszFilename, nxcell, nycell);
1676
1677
1678   sys_error (ERR_SEVERE, "Invalid format %s [ImageFile::exportImage]", pszFormat);
1679   return false;
1680 }
1681
1682
1683 bool
1684 ImageFile::writeImagePGM (const char* const outfile, int nxcell, int nycell, double densmin, double densmax)
1685 {
1686   FILE *fp;
1687   int nx = m_nx;
1688   int ny = m_ny;
1689   ImageFileArray v = getArray();
1690
1691   unsigned char* rowp = new unsigned char [nx * nxcell];
1692
1693   if ((fp = fopen (outfile, "wb")) == NULL)
1694     return false;
1695
1696   fprintf(fp, "P5\n");
1697   fprintf(fp, "%d %d\n", nx, ny);
1698   fprintf(fp, "255\n");
1699
1700   for (int irow = ny - 1; irow >= 0; irow--) {
1701     for (int icol = 0; icol < nx; icol++) {
1702       int pos = icol * nxcell;
1703       double dens = (v[icol][irow] - densmin) / (densmax - densmin);
1704       dens = clamp (dens, 0., 1.);
1705       for (int p = pos; p < pos + nxcell; p++) {
1706         rowp[p] = static_cast<unsigned int> (dens * 255.);
1707       }
1708     }
1709     for (int ir = 0; ir < nycell; ir++) {
1710       for (int ic = 0; ic < nx * nxcell; ic++)
1711         fputc( rowp[ic], fp );
1712     }
1713   }
1714
1715   delete rowp;
1716   fclose(fp);
1717
1718   return true;
1719 }
1720
1721 bool
1722 ImageFile::writeImagePGMASCII (const char* const outfile, int nxcell, int nycell, double densmin, double densmax)
1723 {
1724   FILE *fp;
1725   int nx = m_nx;
1726   int ny = m_ny;
1727   ImageFileArray v = getArray();
1728
1729   unsigned char* rowp = new unsigned char [nx * nxcell];
1730
1731   if ((fp = fopen (outfile, "wb")) == NULL)
1732     return false;
1733
1734   fprintf(fp, "P2\n");
1735   fprintf(fp, "%d %d\n", nx, ny);
1736   fprintf(fp, "255\n");
1737
1738   for (int irow = ny - 1; irow >= 0; irow--) {
1739     for (int icol = 0; icol < nx; icol++) {
1740       int pos = icol * nxcell;
1741       double dens = (v[icol][irow] - densmin) / (densmax - densmin);
1742       dens = clamp (dens, 0., 1.);
1743       for (int p = pos; p < pos + nxcell; p++) {
1744         rowp[p] = static_cast<unsigned int> (dens * 255.);
1745       }
1746     }
1747     for (int ir = 0; ir < nycell; ir++) {
1748       for (int ic = 0; ic < nx * nxcell; ic++)
1749         fprintf(fp, "%d ", rowp[ic]);
1750       fprintf(fp, "\n");
1751     }
1752   }
1753
1754   delete rowp;
1755   fclose(fp);
1756
1757   return true;
1758 }
1759
1760 bool
1761 ImageFile::writeImageText (const char* const outfile)
1762 {
1763   FILE *fp;
1764   int nx = m_nx;
1765   int ny = m_ny;
1766   ImageFileArray v = getArray();
1767   ImageFileArray vImag = getImaginaryArray();
1768
1769   if ((fp = fopen (outfile, "w")) == NULL)
1770     return false;
1771
1772   for (int irow = ny - 1; irow >= 0; irow--) {
1773     for (int icol = 0; icol < nx; icol++) {
1774       if (isComplex()) {
1775         if (vImag[icol][irow] >= 0)
1776           fprintf (fp, "%.9g+%.9gi ", v[icol][irow], vImag[icol][irow]);
1777         else
1778           fprintf (fp, "%.9g-%.9gi ", v[icol][irow], -vImag[icol][irow]);
1779       } else
1780         fprintf (fp, "%12.8g ", v[icol][irow]);
1781     }
1782     fprintf(fp, "\n");
1783   }
1784
1785   fclose(fp);
1786
1787   return true;
1788 }
1789
1790
1791 #ifdef HAVE_PNG
1792 bool
1793 ImageFile::writeImagePNG (const char* const outfile, int bitdepth, int nxcell, int nycell, double densmin, double densmax)
1794 {
1795   double max_out_level = (1 << bitdepth) - 1;
1796   int nx = m_nx;
1797   int ny = m_ny;
1798   ImageFileArray v = getArray();
1799
1800   unsigned char* rowp = new unsigned char [nx * nxcell * (bitdepth / 8)];
1801
1802   FILE *fp = fopen (outfile, "wb");
1803   if (! fp)
1804     return false;
1805
1806   png_structp png_ptr = png_create_write_struct (PNG_LIBPNG_VER_STRING, NULL, NULL, NULL);
1807   if (! png_ptr)
1808     return false;
1809
1810   png_infop info_ptr = png_create_info_struct (png_ptr);
1811   if (! info_ptr) {
1812     png_destroy_write_struct (&png_ptr, (png_infopp) NULL);
1813     fclose (fp);
1814     return false;
1815   }
1816
1817   if (setjmp (png_ptr->jmpbuf)) {
1818     png_destroy_write_struct (&png_ptr, &info_ptr);
1819     fclose (fp);
1820     return false;
1821   }
1822
1823   png_init_io(png_ptr, fp);
1824
1825   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);
1826
1827   png_write_info(png_ptr, info_ptr);
1828   for (int irow = ny - 1; irow >= 0; irow--) {
1829     png_bytep row_pointer = rowp;
1830
1831     for (int icol = 0; icol < nx; icol++) {
1832       int pos = icol * nxcell;
1833       double dens = (v[icol][irow] - densmin) / (densmax - densmin);
1834       dens = clamp (dens, 0., 1.);
1835       unsigned int outval = static_cast<unsigned int> (dens * max_out_level);
1836
1837       for (int p = pos; p < pos + nxcell; p++) {
1838         if (bitdepth == 8)
1839           rowp[p] = outval;
1840         else {
1841           int rowpos = p * 2;
1842           rowp[rowpos+1] = (outval >> 8) & 0xFF;
1843           rowp[rowpos] = (outval & 0xFF);
1844         }
1845       }
1846     }
1847     for (int ir = 0; ir < nycell; ir++)
1848       png_write_rows (png_ptr, &row_pointer, 1);
1849   }
1850
1851   png_write_end (png_ptr, info_ptr);
1852   png_destroy_write_struct (&png_ptr, &info_ptr);
1853   delete rowp;
1854
1855   fclose(fp);
1856
1857   return true;
1858 }
1859 #endif
1860
1861 #ifdef HAVE_GD
1862 #include "gd.h"
1863 static const int N_GRAYSCALE=256;
1864
1865 bool
1866 ImageFile::writeImageGIF (const char* const outfile, int nxcell, int nycell, double densmin, double densmax)
1867 {
1868   int gs_indices[N_GRAYSCALE];
1869   int nx = m_nx;
1870   int ny = m_ny;
1871   ImageFileArray v = getArray();
1872
1873   unsigned char* rowp = new unsigned char [nx * nxcell];
1874
1875   gdImagePtr gif = gdImageCreate(nx * nxcell, ny * nycell);
1876   for (int i = 0; i < N_GRAYSCALE; i++)
1877     gs_indices[i] = gdImageColorAllocate(gif, i, i, i);
1878
1879   int lastrow = ny * nycell - 1;
1880   for (int irow = 0; irow < ny; irow++) {
1881     int rpos = irow * nycell;
1882     for (int ir = rpos; ir < rpos + nycell; ir++) {
1883       for (int icol = 0; icol < nx; icol++) {
1884         int cpos = icol * nxcell;
1885         double dens = (v[icol][irow] - densmin) / (densmax - densmin);
1886         dens = clamp(dens, 0., 1.);
1887         for (int ic = cpos; ic < cpos + nxcell; ic++) {
1888           rowp[ic] = (unsigned int) (dens * (double) (N_GRAYSCALE - 1));
1889           gdImageSetPixel(gif, ic, lastrow - ir, gs_indices[rowp[ic]]);
1890         }
1891       }
1892     }
1893   }
1894
1895   FILE *out;
1896   if ((out = fopen (outfile,"w")) == NULL) {
1897     sys_error(ERR_SEVERE, "Error opening output file %s for writing", outfile);
1898     return false;
1899   }
1900   gdImageGif(gif,out);
1901   fclose(out);
1902   gdImageDestroy(gif);
1903
1904   delete rowp;
1905
1906   return true;
1907 }
1908 #endif
1909
1910 bool
1911 ImageFile::writeImageRaw (const char* const outfile, int nxcell, int nycell)
1912 {
1913   FILE *fp;
1914   int nx = m_nx;
1915   int ny = m_ny;
1916   ImageFileArray v = getArray();
1917
1918   if ((fp = fopen (outfile, "wb")) == NULL)
1919     return false;
1920
1921   for (int irow = ny - 1; irow >= 0; irow--) {
1922     for (int icol = 0; icol < nx; icol++) {
1923       float dens = v[icol][irow];
1924      fwrite(&dens, sizeof(float), 1, fp);
1925     }
1926   }
1927
1928   fclose(fp);
1929   return true;
1930 }
1931
1932