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 **  $Id$
  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 #ifdef HAVE_PNG
  72   "PNG",
  73   "PNG 16-bit",
  74 #endif
  75 #ifdef HAVE_CTN_DICOM
  76   "Dicom",
  77 #endif
  78 };
  79 const int ImageFile::s_iExportFormatCount = sizeof(s_aszExportFormatName) / sizeof(const char*);
  80
  81
  82 const int ImageFile::IMPORT_FORMAT_INVALID = -1;
  83 const int ImageFile::IMPORT_FORMAT_PPM = 0;
  84 #ifdef HAVE_PNG
  85 const int ImageFile::IMPORT_FORMAT_PNG = 1;
  86 #endif
  87 #ifdef HAVE_CTN_DICOM
  88 const int ImageFile::IMPORT_FORMAT_DICOM = 2;
  89 #endif
  90
  91
  92 const char* ImageFile::s_aszImportFormatName[] =
  93 {
  94   "ppm",
  95 #ifdef HAVE_PNG
  96   "png",
  97 #endif
  98 #ifdef HAVE_CTN_DICOM
  99   "dicom",
 100 #endif
 101 };
 102
 103 const char* ImageFile::s_aszImportFormatTitle[] =
 104 {
 105   "PPM",
 106 #ifdef HAVE_PNG
 107   "PNG",
 108 #endif
 109 #ifdef HAVE_CTN_DICOM
 110   "Dicom",
 111 #endif
 112 };
 113 const int ImageFile::s_iImportFormatCount = sizeof(s_aszImportFormatName) / sizeof(const char*);
 114
 115
 116
 117 F32Image::F32Image (int nx, int ny, int dataType)
 118 : Array2dFile (nx, ny, sizeof(kfloat32), Array2dFile::PIXEL_FLOAT32, dataType)
 119 {
 120 }
 121
 122 F32Image::F32Image (void)
 123 : Array2dFile()
 124 {
 125   setPixelFormat (Array2dFile::PIXEL_FLOAT32);
 126   setPixelSize (sizeof(kfloat32));
 127   setDataType (Array2dFile::DATA_TYPE_REAL);
 128 }
 129
 130 F64Image::F64Image (int nx, int ny, int dataType)
 131 : Array2dFile (nx, ny, sizeof(kfloat64), Array2dFile::PIXEL_FLOAT64, dataType)
 132 {
 133 }
 134
 135 F64Image::F64Image (void)
 136 : Array2dFile ()
 137 {
 138   setPixelFormat (PIXEL_FLOAT64);
 139   setPixelSize (sizeof(kfloat64));
 140   setDataType (Array2dFile::DATA_TYPE_REAL);
 141 }
 142
 143 void
 144 ImageFile::getCenterCoordinates (unsigned int& iXCenter, unsigned int& iYCenter)
 145 {
 146   if (isEven (m_nx))
 147     iXCenter = m_nx / 2;
 148   else
 149     iXCenter = (m_nx - 1) / 2;
 150
 151   if (isEven (m_ny))
 152     iYCenter = m_ny / 2;
 153   else
 154     iYCenter = (m_ny - 1) / 2;
 155 }
 156
 157
 158 void
 159 ImageFile::filterResponse (const char* const domainName, double bw, const char* const filterName,
 160                            double filt_param, double dInputScale, double dOutputScale)
 161 {
 162   ImageFileArray v = getArray();
 163   SignalFilter filter (filterName, domainName, bw, filt_param);
 164
 165   unsigned int iXCenter, iYCenter;
 166   getCenterCoordinates (iXCenter, iYCenter);
 167
 168   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++)
 169     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 170       long lD2 = ((ix - iXCenter) * (ix - iXCenter)) + ((iy - iYCenter) * (iy - iYCenter));
 171       double r = ::sqrt (static_cast<double>(lD2)) * dInputScale;
 172       v[ix][iy] = filter.response (r) * dOutputScale;
 173     }
 174 }
 175
 176
 177 // ImageFile::comparativeStatistics    Calculate comparative stats
 178 //
 179 // OUTPUT
 180 //   d   Normalized root mean squared distance measure
 181 //   r   Normalized mean absolute distance measure
 182 //   e   Worst case distance measure
 183 //
 184 // REFERENCES
 185 //  G.T. Herman, Image Reconstruction From Projections, 1980
 186
 187 bool
 188 ImageFile::comparativeStatistics (const ImageFile& imComp, double& d, double& r, double& e) const
 189 {
 190   if (imComp.nx() != m_nx && imComp.ny() != m_ny) {
 191     sys_error (ERR_WARNING, "Image sizes differ [ImageFile::comparativeStatistics]");
 192     return false;
 193   }
 194   ImageFileArrayConst v = getArray();
 195   if (v == NULL || m_nx == 0 || m_ny == 0)
 196     return false;
 197
 198   ImageFileArrayConst vComp = imComp.getArray();
 199
 200   double myMean = 0.;
 201   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 202     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 203       myMean += v[ix][iy];
 204     }
 205   }
 206   myMean /= (m_nx * m_ny);
 207
 208   double sqErrorSum = 0.;
 209   double absErrorSum = 0.;
 210   double sqDiffFromMeanSum = 0.;
 211   double absValueSum = 0.;
 212   for (unsigned int ix2 = 0; ix2 < m_nx; ix2++) {
 213     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 214       double diff = v[ix2][iy] - vComp[ix2][iy];
 215       sqErrorSum += diff * diff;
 216       absErrorSum += fabs(diff);
 217       double diffFromMean = v[ix2][iy] - myMean;
 218       sqDiffFromMeanSum += diffFromMean * diffFromMean;
 219       absValueSum += fabs(v[ix2][iy]);
 220     }
 221   }
 222
 223   d = ::sqrt (sqErrorSum / sqDiffFromMeanSum);
 224   r = absErrorSum / absValueSum;
 225
 226   int hx = m_nx / 2;
 227   int hy = m_ny / 2;
 228   double eMax = -1;
 229   for (int ix3 = 0; ix3 < hx; ix3++) {
 230     for (int iy = 0; iy < hy; iy++) {
 231       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]);
 232       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]);
 233       double error = fabs (avgPixel - avgPixelComp);
 234       if (error > eMax)
 235         eMax = error;
 236     }
 237   }
 238
 239   e = eMax;
 240
 241   return true;
 242 }
 243
 244
 245 bool
 246 ImageFile::printComparativeStatistics (const ImageFile& imComp, std::ostream& os) const
 247 {
 248   double d, r, e;
 249
 250   if (comparativeStatistics (imComp, d, r, e)) {
 251     os << "  Normalized root mean squared distance (d): " << d << std::endl;
 252     os << "      Normalized mean absolute distance (r): " << r << std::endl;
 253     os << "Worst case distance (2x2 pixel average) (e): " << e << std::endl;
 254     return true;
 255   }
 256   return false;
 257 }
 258
 259
 260 void
 261 ImageFile::printStatistics (std::ostream& os) const
 262 {
 263   double min, max, mean, mode, median, stddev;
 264
 265   statistics (min, max, mean, mode, median, stddev);
 266   if (isComplex())
 267     os << "Real Component Statistics" << std::endl;
 268
 269   os << "   min: " << min << std::endl;
 270   os << "   max: " << max << std::endl;
 271   os << "  mean: " << mean << std::endl;
 272   os << "  mode: " << mode << std::endl;
 273   os << "median: " << median << std::endl;
 274   os << "stddev: " << stddev << std::endl;
 275
 276   if (isComplex()) {
 277     statistics (getImaginaryArray(), min, max, mean, mode, median, stddev);
 278     os << std::endl << "Imaginary Component Statistics" << std::endl;
 279     os << "   min: " << min << std::endl;
 280     os << "   max: " << max << std::endl;
 281     os << "  mean: " << mean << std::endl;
 282     os << "  mode: " << mode << std::endl;
 283     os << "median: " << median << std::endl;
 284     os << "stddev: " << stddev << std::endl;
 285   }
 286 }
 287
 288
 289 void
 290 ImageFile::statistics (double& min, double& max, double& mean, double& mode, double& median, double& stddev) const
 291 {
 292   ImageFileArrayConst v = getArray();
 293   statistics (v, min, max, mean, mode, median, stddev);
 294 }
 295
 296
 297 void
 298 ImageFile::statistics (ImageFileArrayConst v, double& min, double& max, double& mean, double& mode, double& median, double& stddev) const
 299 {
 300   int nx = m_nx;
 301   int ny = m_ny;
 302
 303   if (v == NULL || nx == 0 || ny == 0)
 304     return;
 305
 306   std::vector<double> vecImage;
 307   int iVec = 0;
 308   vecImage.resize (nx * ny);
 309   for (int ix = 0; ix < nx; ix++) {
 310     for (int iy = 0; iy < ny; iy++)
 311       vecImage[iVec++] = v[ix][iy];
 312   }
 313
 314   vectorNumericStatistics (vecImage, nx * ny, min, max, mean, mode, median, stddev);
 315 }
 316
 317 void
 318 ImageFile::getMinMax (double& min, double& max) const
 319 {
 320   int nx = m_nx;
 321   int ny = m_ny;
 322   ImageFileArrayConst v = getArray();
 323
 324   if (v == NULL || nx == 0 || ny == 0)
 325     return;
 326
 327   min = v[0][0];
 328   max = v[0][0];
 329   for (int ix = 0; ix < nx; ix++) {
 330     for (int iy = 0; iy < ny; iy++) {
 331       if (v[ix][iy] > max)
 332         max = v[ix][iy];
 333       if (v[ix][iy] < min)
 334         min = v[ix][iy];
 335     }
 336   }
 337 }
 338
 339 bool
 340 ImageFile::convertRealToComplex ()
 341 {
 342   if (dataType() != Array2dFile::DATA_TYPE_REAL)
 343     return false;
 344
 345   if (! reallocRealToComplex())
 346     return false;
 347
 348   ImageFileArray vImag = getImaginaryArray();
 349   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 350     ImageFileColumn vCol = vImag[ix];
 351     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++)
 352       *vCol++ = 0;
 353   }
 354
 355   return true;
 356 }
 357
 358 bool
 359 ImageFile::convertComplexToReal ()
 360 {
 361   if (dataType() != Array2dFile::DATA_TYPE_COMPLEX)
 362     return false;
 363
 364   ImageFileArray vReal = getArray();
 365   ImageFileArray vImag = getImaginaryArray();
 366   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 367     ImageFileColumn vRealCol = vReal[ix];
 368     ImageFileColumn vImagCol = vImag[ix];
 369     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 370       CTSimComplex c (*vRealCol, *vImagCol);
 371       *vRealCol++ = std::abs (c);
 372       vImagCol++;
 373     }
 374   }
 375
 376   return reallocComplexToReal();
 377 }
 378
 379 bool
 380 ImageFile::subtractImages (const ImageFile& rRHS, ImageFile& result) const
 381 {
 382   if (m_nx != rRHS.nx() || m_ny != rRHS.ny() || m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 383     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::subtractImage]");
 384     return false;
 385   }
 386
 387   if (isComplex() || rRHS.isComplex() && ! result.isComplex())
 388     result.convertRealToComplex();
 389
 390   ImageFileArrayConst vLHS = getArray();
 391   ImageFileArrayConst vLHSImag = getImaginaryArray();
 392   ImageFileArrayConst vRHS = rRHS.getArray();
 393   ImageFileArrayConst vRHSImag = rRHS.getImaginaryArray();
 394   ImageFileArray vResult = result.getArray();
 395   ImageFileArray vResultImag = result.getImaginaryArray();
 396
 397   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 398     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 399       vResult[ix][iy] = vLHS[ix][iy] - vRHS[ix][iy];
 400       if (result.isComplex()) {
 401         vResultImag[ix][iy] = 0;
 402         if (isComplex())
 403           vResultImag[ix][iy] += vLHSImag[ix][iy];
 404         if (rRHS.isComplex())
 405           vResultImag[ix][iy] -= vRHSImag[ix][iy];
 406       }
 407     }
 408   }
 409
 410   return true;
 411 }
 412
 413 bool
 414 ImageFile::addImages (const ImageFile& rRHS, ImageFile& result) const
 415 {
 416   if (m_nx != rRHS.nx() || m_ny != rRHS.ny() || m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 417     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::subtractImage]");
 418     return false;
 419   }
 420
 421   if (isComplex() || rRHS.isComplex() && ! result.isComplex())
 422     result.convertRealToComplex();
 423
 424   ImageFileArrayConst vLHS = getArray();
 425   ImageFileArrayConst vLHSImag = getImaginaryArray();
 426   ImageFileArrayConst vRHS = rRHS.getArray();
 427   ImageFileArrayConst vRHSImag = rRHS.getImaginaryArray();
 428   ImageFileArray vResult = result.getArray();
 429   ImageFileArray vResultImag = result.getImaginaryArray();
 430
 431   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 432     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 433       vResult[ix][iy] = vLHS[ix][iy] + vRHS[ix][iy];
 434       if (result.isComplex()) {
 435         vResultImag[ix][iy] = 0;
 436         if (isComplex())
 437           vResultImag[ix][iy] += vLHSImag[ix][iy];
 438         if (rRHS.isComplex())
 439           vResultImag[ix][iy] += vRHSImag[ix][iy];
 440       }
 441     }
 442   }
 443
 444   return true;
 445 }
 446
 447 bool
 448 ImageFile::multiplyImages (const ImageFile& rRHS, ImageFile& result) const
 449 {
 450   if (m_nx != rRHS.nx() || m_ny != rRHS.ny() || m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 451     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::subtractImage]");
 452     return false;
 453   }
 454
 455   if (isComplex() || rRHS.isComplex() && ! result.isComplex())
 456     result.convertRealToComplex();
 457
 458   ImageFileArrayConst vLHS = getArray();
 459   ImageFileArrayConst vLHSImag = getImaginaryArray();
 460   ImageFileArrayConst vRHS = rRHS.getArray();
 461   ImageFileArrayConst vRHSImag = rRHS.getImaginaryArray();
 462   ImageFileArray vResult = result.getArray();
 463   ImageFileArray vResultImag = result.getImaginaryArray();
 464
 465   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 466     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 467       if (result.isComplex()) {
 468         double dImag = 0;
 469         if (isComplex())
 470           dImag = vLHSImag[ix][iy];
 471         std::complex<double> cLHS (vLHS[ix][iy], dImag);
 472         dImag = 0;
 473         if (rRHS.isComplex())
 474           dImag = vRHSImag[ix][iy];
 475         std::complex<double> cRHS (vRHS[ix][iy], dImag);
 476         std::complex<double> cResult = cLHS * cRHS;
 477         vResult[ix][iy] = cResult.real();
 478         vResultImag[ix][iy] = cResult.imag();
 479       } else
 480         vResult[ix][iy] = vLHS[ix][iy] * vRHS[ix][iy];
 481     }
 482   }
 483
 484
 485   return true;
 486 }
 487
 488 bool
 489 ImageFile::divideImages (const ImageFile& rRHS, ImageFile& result) const
 490 {
 491   if (m_nx != rRHS.nx() || m_ny != rRHS.ny() || m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 492     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::subtractImage]");
 493     return false;
 494   }
 495
 496   if (isComplex() || rRHS.isComplex() && ! result.isComplex())
 497     result.convertRealToComplex();
 498
 499   ImageFileArrayConst vLHS = getArray();
 500   ImageFileArrayConst vLHSImag = getImaginaryArray();
 501   ImageFileArrayConst vRHS = rRHS.getArray();
 502   ImageFileArrayConst vRHSImag = rRHS.getImaginaryArray();
 503   ImageFileArray vResult = result.getArray();
 504   ImageFileArray vResultImag = result.getImaginaryArray();
 505
 506   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 507     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 508       if (result.isComplex()) {
 509         double dImag = 0;
 510         if (isComplex())
 511           dImag = vLHSImag[ix][iy];
 512         std::complex<double> cLHS (vLHS[ix][iy], dImag);
 513         dImag = 0;
 514         if (rRHS.isComplex())
 515           dImag = vRHSImag[ix][iy];
 516         std::complex<double> cRHS (vRHS[ix][iy], dImag);
 517         std::complex<double> cResult = cLHS / cRHS;
 518         vResult[ix][iy] = cResult.real();
 519         vResultImag[ix][iy] = cResult.imag();
 520       } else {
 521         if (vRHS != 0)
 522           vResult[ix][iy] = vLHS[ix][iy] / vRHS[ix][iy];
 523         else
 524           vResult[ix][iy] = 0;
 525       }
 526     }
 527   }
 528
 529   return true;
 530 }
 531
 532
 533 bool
 534 ImageFile::invertPixelValues (ImageFile& result) const
 535 {
 536   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 537     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::invertPixelValues]");
 538     return false;
 539   }
 540
 541   if (isComplex() && ! result.isComplex())
 542     result.convertRealToComplex();
 543
 544   ImageFileArrayConst vLHS = getArray();
 545   ImageFileArray vResult = result.getArray();
 546
 547   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 548     ImageFileColumnConst in = vLHS[ix];
 549     ImageFileColumn out = vResult[ix];
 550     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++)
 551       *out++ = - *in++;
 552   }
 553
 554   return true;
 555 }
 556
 557 bool
 558 ImageFile::sqrt (ImageFile& result) const
 559 {
 560   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 561     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::invertPixelValues]");
 562     return false;
 563   }
 564
 565   if (isComplex() && ! result.isComplex())
 566     result.convertRealToComplex();
 567
 568   bool bComplexOutput = result.isComplex();
 569   ImageFileArrayConst vLHS = getArray();
 570   if (! bComplexOutput)   // check if should convert to complex output
 571     for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++)
 572       for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++)
 573         if (! bComplexOutput && vLHS[ix][iy] < 0) {
 574           result.convertRealToComplex();
 575           bComplexOutput = true;
 576           break;
 577         }
 578
 579         ImageFileArrayConst vLHSImag = getImaginaryArray();
 580         ImageFileArray vResult = result.getArray();
 581         ImageFileArray vResultImag = result.getImaginaryArray();
 582
 583         for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 584           for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 585             if (result.isComplex()) {
 586               double dImag = 0;
 587               if (isComplex())
 588                 dImag = vLHSImag[ix][iy];
 589               std::complex<double> cLHS (vLHS[ix][iy], dImag);
 590               std::complex<double> cResult = std::sqrt(cLHS);
 591               vResult[ix][iy] = cResult.real();
 592               vResultImag[ix][iy] = cResult.imag();
 593             } else
 594               vResult[ix][iy] = ::sqrt (vLHS[ix][iy]);
 595           }
 596         }
 597
 598
 599         return true;
 600 }
 601
 602 bool
 603 ImageFile::log (ImageFile& result) const
 604 {
 605   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 606     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::log]");
 607     return false;
 608   }
 609
 610   if (isComplex() && ! result.isComplex())
 611     result.convertRealToComplex();
 612
 613   ImageFileArrayConst vLHS = getArray();
 614   ImageFileArrayConst vLHSImag = getImaginaryArray();
 615   ImageFileArray vResult = result.getArray();
 616   ImageFileArray vResultImag = result.getImaginaryArray();
 617
 618   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 619     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 620       if (result.isComplex()) {
 621         double dImag = 0;
 622         if (isComplex())
 623           dImag = vLHSImag[ix][iy];
 624         std::complex<double> cLHS (vLHS[ix][iy], dImag);
 625         std::complex<double> cResult = std::log (cLHS);
 626         vResult[ix][iy] = cResult.real();
 627         vResultImag[ix][iy] = cResult.imag();
 628       } else {
 629         if (vLHS[ix][iy] > 0)
 630           vResult[ix][iy] = ::log (vLHS[ix][iy]);
 631         else
 632           vResult[ix][iy] = 0;
 633       }
 634     }
 635   }
 636
 637
 638   return true;
 639 }
 640
 641 bool
 642 ImageFile::exp (ImageFile& result) const
 643 {
 644   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 645     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::invertPixelValues]");
 646     return false;
 647   }
 648
 649   if (isComplex() && ! result.isComplex())
 650     result.convertRealToComplex();
 651
 652   ImageFileArrayConst vLHS = getArray();
 653   ImageFileArrayConst vLHSImag = getImaginaryArray();
 654   ImageFileArray vResult = result.getArray();
 655   ImageFileArray vResultImag = result.getImaginaryArray();
 656
 657   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 658     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 659       if (result.isComplex()) {
 660         double dImag = 0;
 661         if (isComplex())
 662           dImag = vLHSImag[ix][iy];
 663         std::complex<double> cLHS (vLHS[ix][iy], dImag);
 664         std::complex<double> cResult = std::exp (cLHS);
 665         vResult[ix][iy] = cResult.real();
 666         vResultImag[ix][iy] = cResult.imag();
 667       } else
 668         vResult[ix][iy] = ::exp (vLHS[ix][iy]);
 669     }
 670   }
 671
 672
 673   return true;
 674 }
 675
 676 bool
 677 ImageFile::scaleImage (ImageFile& result) const
 678 {
 679   unsigned int nx = m_nx;
 680   unsigned int ny = m_ny;
 681   unsigned int newNX = result.nx();
 682   unsigned int newNY = result.ny();
 683
 684   double dXScale = static_cast<double>(newNX) / static_cast<double>(nx);
 685   double dYScale = static_cast<double>(newNY) / static_cast<double>(ny);
 686
 687   if (isComplex() && ! result.isComplex())
 688     result.convertRealToComplex();
 689
 690   ImageFileArrayConst vReal = getArray();
 691   ImageFileArrayConst vImag = getImaginaryArray();
 692   ImageFileArray vResult = result.getArray();
 693   ImageFileArray vResultImag = result.getImaginaryArray();
 694
 695   BilinearInterpolator<ImageFileValue> realInterp (vReal, nx, ny);
 696   BilinearInterpolator<ImageFileValue> imagInterp (vImag, nx, ny);
 697
 698   for (unsigned int ix = 0; ix < newNX; ix++) {
 699     for (unsigned int iy = 0; iy < newNY; iy++) {
 700       double dXPos = ix / dXScale;
 701       double dYPos = iy / dYScale;
 702       vResult[ix][iy] = realInterp.interpolate (dXPos, dYPos);
 703       if (result.isComplex())
 704         if (isComplex())
 705           vResultImag[ix][iy] = imagInterp.interpolate (dXPos, dYPos);
 706         else
 707           vResultImag[ix][iy] = 0;
 708     }
 709   }
 710
 711   return true;
 712 }
 713
 714 #ifdef HAVE_FFTW
 715 bool
 716 ImageFile::fft (ImageFile& result) const
 717 {
 718   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 719     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::invertPixelValues]");
 720     return false;
 721   }
 722
 723   if (result.dataType() == Array2dFile::DATA_TYPE_REAL) {
 724     if (! result.convertRealToComplex ())
 725       return false;
 726   }
 727
 728   fftw_complex* in = new fftw_complex [m_nx * m_ny];
 729
 730   ImageFileArrayConst vReal = getArray();
 731   ImageFileArrayConst vImag = getImaginaryArray();
 732
 733   unsigned int ix, iy;
 734   unsigned int iArray = 0;
 735   for (ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 736     for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 737       in[iArray].re = vReal[ix][iy];
 738       if (isComplex())
 739         in[iArray].im = vImag[ix][iy];
 740       else
 741         in[iArray].im = 0;
 742       iArray++;
 743     }
 744   }
 745
 746   fftwnd_plan plan = fftw2d_create_plan (m_nx, m_ny, FFTW_FORWARD, FFTW_IN_PLACE | FFTW_ESTIMATE | FFTW_USE_WISDOM);
 747   fftwnd_one (plan, in, NULL);
 748
 749   ImageFileArray vRealResult = result.getArray();
 750   ImageFileArray vImagResult = result.getImaginaryArray();
 751   iArray = 0;
 752   unsigned int iScale = m_nx * m_ny;
 753   for (ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 754     for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 755       vRealResult[ix][iy] = in[iArray].re / iScale;
 756       vImagResult[ix][iy] = in[iArray].im / iScale;
 757       iArray++;
 758     }
 759   }
 760   delete in;
 761   fftwnd_destroy_plan (plan);
 762
 763   Fourier::shuffleFourierToNaturalOrder (result);
 764
 765   return true;
 766 }
 767
 768
 769 bool
 770 ImageFile::ifft (ImageFile& result) const
 771 {
 772   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 773     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::invertPixelValues]");
 774     return false;
 775   }
 776
 777   if (result.dataType() == Array2dFile::DATA_TYPE_REAL) {
 778     if (! result.convertRealToComplex ())
 779       return false;
 780   }
 781
 782   ImageFileArrayConst vReal = getArray();
 783   ImageFileArrayConst vImag = getImaginaryArray();
 784   ImageFileArray vRealResult = result.getArray();
 785   ImageFileArray vImagResult = result.getImaginaryArray();
 786   unsigned int ix, iy;
 787   for (ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 788     for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 789       vRealResult[ix][iy] = vReal[ix][iy];
 790       if (isComplex())
 791         vImagResult[ix][iy] = vImag[ix][iy];
 792       else
 793         vImagResult[ix][iy] = 0;
 794     }
 795   }
 796
 797   Fourier::shuffleNaturalToFourierOrder (result);
 798
 799   fftw_complex* in = new fftw_complex [m_nx * m_ny];
 800
 801   unsigned int iArray = 0;
 802   for (ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 803     for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 804       in[iArray].re = vRealResult[ix][iy];
 805       in[iArray].im = vImagResult[ix][iy];
 806       iArray++;
 807     }
 808   }
 809
 810   fftwnd_plan plan = fftw2d_create_plan (m_nx, m_ny, FFTW_BACKWARD, FFTW_IN_PLACE | FFTW_ESTIMATE | FFTW_USE_WISDOM);
 811
 812   fftwnd_one (plan, in, NULL);
 813
 814   iArray = 0;
 815   for (ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 816     for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 817       vRealResult[ix][iy] = in[iArray].re;
 818       vImagResult[ix][iy] = in[iArray].im;
 819       iArray++;
 820     }
 821   }
 822   fftwnd_destroy_plan (plan);
 823
 824   delete in;
 825
 826   return true;
 827 }
 828
 829 bool
 830 ImageFile::fftRows (ImageFile& result) const
 831 {
 832   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 833     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::fftRows]");
 834     return false;
 835   }
 836
 837   if (result.dataType() == Array2dFile::DATA_TYPE_REAL) {
 838     if (! result.convertRealToComplex ())
 839       return false;
 840   }
 841
 842   ImageFileArrayConst vReal = getArray();
 843   ImageFileArrayConst vImag = getImaginaryArray();
 844
 845   fftw_plan plan = fftw_create_plan (m_nx, FFTW_FORWARD, FFTW_IN_PLACE | FFTW_ESTIMATE | FFTW_USE_WISDOM);
 846
 847   fftw_complex* in = new fftw_complex [m_nx];
 848   std::complex<double>* pcRow = new std::complex<double> [m_nx];
 849   for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 850     unsigned int ix;
 851     for (ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 852       in[ix].re = vReal[ix][iy];
 853       if (isComplex())
 854         in[ix].im = vImag[ix][iy];
 855       else
 856         in[ix].im = 0;
 857     }
 858
 859     fftw_one (plan, in, NULL);
 860
 861     for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
 862       pcRow[ix] = std::complex<double>(in[ix].re, in[ix].im);
 863
 864     Fourier::shuffleFourierToNaturalOrder (pcRow, m_nx);
 865     for (ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 866       vReal[ix][iy] = pcRow[ix].real() / m_nx;
 867       vImag[ix][iy] = pcRow[ix].imag() / m_nx;
 868     }
 869   }
 870   delete [] pcRow;
 871
 872   fftw_destroy_plan (plan);
 873   delete in;
 874
 875   return true;
 876 }
 877
 878 bool
 879 ImageFile::ifftRows (ImageFile& result) const
 880 {
 881   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 882     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::fftRows]");
 883     return false;
 884   }
 885
 886   if (result.dataType() == Array2dFile::DATA_TYPE_REAL) {
 887     if (! result.convertRealToComplex ())
 888       return false;
 889   }
 890
 891   fftw_complex* in = new fftw_complex [m_nx];
 892
 893   ImageFileArrayConst vReal = getArray();
 894   ImageFileArrayConst vImag = getImaginaryArray();
 895
 896   fftw_plan plan = fftw_create_plan (m_nx, FFTW_BACKWARD, FFTW_IN_PLACE | FFTW_ESTIMATE | FFTW_USE_WISDOM);
 897   std::complex<double>* pcRow = new std::complex<double> [m_nx];
 898
 899   unsigned int ix, iy;
 900   // unsigned int iArray = 0;
 901   for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 902     for (ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 903       double dImag = 0;
 904       if (isComplex())
 905         dImag = vImag[ix][iy];
 906       pcRow[ix] = std::complex<double> (vReal[ix][iy], dImag);
 907     }
 908
 909     Fourier::shuffleNaturalToFourierOrder (pcRow, m_nx);
 910
 911     for (ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 912       in[ix].re = pcRow[ix].real();
 913       in[ix].im = pcRow[ix].imag();
 914     }
 915
 916     fftw_one (plan, in, NULL);
 917
 918     for (ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 919       vReal[ix][iy] = in[ix].re;
 920       vImag[ix][iy] = in[ix].im;
 921     }
 922   }
 923   delete [] pcRow;
 924
 925   fftw_destroy_plan (plan);
 926   delete in;
 927
 928   return true;
 929 }
 930
 931 bool
 932 ImageFile::fftCols (ImageFile& result) const
 933 {
 934   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 935     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::fftRows]");
 936     return false;
 937   }
 938
 939   if (result.dataType() == Array2dFile::DATA_TYPE_REAL) {
 940     if (! result.convertRealToComplex ())
 941       return false;
 942   }
 943
 944   ImageFileArrayConst vReal = getArray();
 945   ImageFileArrayConst vImag = getImaginaryArray();
 946
 947   fftw_plan plan = fftw_create_plan (m_ny, FFTW_FORWARD, FFTW_IN_PLACE | FFTW_ESTIMATE | FFTW_USE_WISDOM);
 948
 949   std::complex<double>* pcCol = new std::complex<double> [m_ny];
 950   fftw_complex* in = new fftw_complex [m_ny];
 951   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
 952     unsigned int iy;
 953     for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 954       in[iy].re = vReal[ix][iy];
 955       if (isComplex())
 956         in[iy].im = vImag[ix][iy];
 957       else
 958         in[iy].im = 0;
 959     }
 960
 961     fftw_one (plan, in, NULL);
 962
 963     for (iy = 0; iy < m_ny; iy++)
 964       pcCol[iy] = std::complex<double>(in[iy].re, in[iy].im);
 965
 966     Fourier::shuffleFourierToNaturalOrder (pcCol, m_ny);
 967     for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
 968       vReal[ix][iy] = pcCol[iy].real() / m_ny;
 969       vImag[ix][iy] = pcCol[iy].imag() / m_ny;
 970     }
 971   }
 972   delete [] pcCol;
 973
 974   fftw_destroy_plan (plan);
 975   delete in;
 976
 977   return true;
 978 }
 979
 980 bool
 981 ImageFile::ifftCols (ImageFile& result) const
 982 {
 983   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
 984     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::fftRows]");
 985     return false;
 986   }
 987
 988   if (result.dataType() == Array2dFile::DATA_TYPE_REAL) {
 989     if (! result.convertRealToComplex ())
 990       return false;
 991   }
 992
 993   fftw_complex* in = new fftw_complex [m_ny];
 994
 995   ImageFileArrayConst vReal = getArray();
 996   ImageFileArrayConst vImag = getImaginaryArray();
 997
 998   fftw_plan plan = fftw_create_plan (m_ny, FFTW_BACKWARD, FFTW_IN_PLACE | FFTW_ESTIMATE | FFTW_USE_WISDOM);
 999   std::complex<double>* pcCol = new std::complex<double> [m_ny];
1000
1001   unsigned int ix, iy;
1002   // unsigned int iArray = 0;
1003   for (ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
1004     for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1005       double dImag = 0;
1006       if (isComplex())
1007         dImag = vImag[ix][iy];
1008       pcCol[iy] = std::complex<double> (vReal[ix][iy], dImag);
1009     }
1010
1011     Fourier::shuffleNaturalToFourierOrder (pcCol, m_ny);
1012
1013     for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1014       in[iy].re = pcCol[iy].real();
1015       in[iy].im = pcCol[iy].imag();
1016     }
1017
1018     fftw_one (plan, in, NULL);
1019
1020     for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1021       vReal[ix][iy] = in[iy].re;
1022       vImag[ix][iy] = in[iy].im;
1023     }
1024   }
1025   delete [] pcCol;
1026
1027   fftw_destroy_plan (plan);
1028   delete in;
1029
1030   return true;
1031 }
1032
1033 #endif // HAVE_FFTW
1034
1035
1036
1037 bool
1038 ImageFile::fourier (ImageFile& result) const
1039 {
1040   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
1041     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::invertPixelValues]");
1042     return false;
1043   }
1044
1045   if (! result.isComplex())
1046     if (! result.convertRealToComplex ())
1047       return false;
1048
1049     ImageFileArrayConst vLHS = getArray();
1050     ImageFileArrayConst vLHSImag = getImaginaryArray();
1051     ImageFileArray vRealResult = result.getArray();
1052     ImageFileArray vImagResult = result.getImaginaryArray();
1053
1054     unsigned int ix, iy;
1055
1056     // alloc output matrix
1057     CTSimComplex** complexOut = new CTSimComplex* [m_nx];
1058     for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1059       complexOut[ix] = new CTSimComplex [m_ny];
1060
1061     // fourier each x column
1062     CTSimComplex* pY = new CTSimComplex [m_ny];
1063     for (ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
1064       for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1065         double dImag = 0;
1066         if (isComplex())
1067           dImag = vLHSImag[ix][iy];
1068         pY[iy] = std::complex<double>(vLHS[ix][iy], dImag);
1069       }
1070       ProcessSignal::finiteFourierTransform (pY, complexOut[ix], m_ny,  ProcessSignal::FORWARD);
1071     }
1072     delete [] pY;
1073
1074     // fourier each y row
1075     CTSimComplex* pX = new CTSimComplex [m_nx];
1076     CTSimComplex* complexOutRow = new CTSimComplex [m_nx];
1077     for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1078       for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1079         pX[ix] = complexOut[ix][iy];
1080       ProcessSignal::finiteFourierTransform (pX, complexOutRow, m_nx, ProcessSignal::FORWARD);
1081       for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1082         complexOut[ix][iy] = complexOutRow[ix];
1083     }
1084     delete [] pX;
1085     delete [] complexOutRow;
1086
1087     for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1088       for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1089         vRealResult[ix][iy] = complexOut[ix][iy].real();
1090         vImagResult[ix][iy] = complexOut[ix][iy].imag();
1091       }
1092
1093       Fourier::shuffleFourierToNaturalOrder (result);
1094
1095       // delete complexOut matrix
1096       for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1097         delete [] complexOut[ix];
1098       delete [] complexOut;
1099
1100       return true;
1101 }
1102
1103 bool
1104 ImageFile::inverseFourier (ImageFile& result) const
1105 {
1106   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
1107     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::invertPixelValues]");
1108     return false;
1109   }
1110
1111   if (result.dataType() == Array2dFile::DATA_TYPE_REAL) {
1112     if (! result.convertRealToComplex ())
1113       return false;
1114   }
1115
1116   ImageFileArrayConst vLHSReal = getArray();
1117   ImageFileArrayConst vLHSImag = getImaginaryArray();
1118   ImageFileArray vRealResult = result.getArray();
1119   ImageFileArray vImagResult = result.getImaginaryArray();
1120
1121   unsigned int ix, iy;
1122   // alloc 2d complex output matrix
1123   CTSimComplex** complexOut = new CTSimComplex* [m_nx];
1124   for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1125     complexOut[ix] = new CTSimComplex [m_ny];
1126
1127   // put input image into result
1128   for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1129     for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1130       vRealResult[ix][iy] = vLHSReal[ix][iy];
1131       if (isComplex())
1132         vImagResult[ix][iy] = vLHSImag[ix][iy];
1133       else
1134         vImagResult[ix][iy] = 0;
1135     }
1136
1137     Fourier::shuffleNaturalToFourierOrder (result);
1138
1139     // ifourier each x column
1140     CTSimComplex* pCol = new CTSimComplex [m_ny];
1141     for (ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
1142       for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1143         pCol[iy] = std::complex<double> (vRealResult[ix][iy], vImagResult[ix][iy]);
1144       }
1145       ProcessSignal::finiteFourierTransform (pCol, complexOut[ix], m_ny,  ProcessSignal::BACKWARD);
1146     }
1147     delete [] pCol;
1148
1149     // ifourier each y row
1150     CTSimComplex* complexInRow = new CTSimComplex [m_nx];
1151     CTSimComplex* complexOutRow = new CTSimComplex [m_nx];
1152     for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1153       for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1154         complexInRow[ix] = complexOut[ix][iy];
1155       ProcessSignal::finiteFourierTransform (complexInRow, complexOutRow, m_nx, ProcessSignal::BACKWARD);
1156       for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1157         complexOut[ix][iy] = complexOutRow[ix];
1158     }
1159     delete [] complexInRow;
1160     delete [] complexOutRow;
1161
1162     for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1163       for (iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1164         vRealResult[ix][iy] = complexOut[ix][iy].real();
1165         vImagResult[ix][iy] = complexOut[ix][iy].imag();
1166       }
1167
1168       // delete complexOut matrix
1169       for (ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1170         delete [] complexOut[ix];
1171       delete [] complexOut;
1172
1173       return true;
1174 }
1175
1176
1177 bool
1178 ImageFile::magnitude (ImageFile& result) const
1179 {
1180   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
1181     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::invertPixelValues]");
1182     return false;
1183   }
1184
1185   ImageFileArray vReal = getArray();
1186   ImageFileArray vImag = getImaginaryArray();
1187   ImageFileArray vRealResult = result.getArray();
1188
1189   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++)
1190     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1191       if (isComplex())
1192         vRealResult[ix][iy] = ::sqrt (vReal[ix][iy] * vReal[ix][iy] + vImag[ix][iy] * vImag[ix][iy]);
1193       else
1194         vRealResult[ix][iy] = ::fabs(vReal[ix][iy]);
1195     }
1196
1197     if (result.isComplex())
1198       result.reallocComplexToReal();
1199
1200     return true;
1201 }
1202
1203 bool
1204 ImageFile::phase (ImageFile& result) const
1205 {
1206   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
1207     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::invertPixelValues]");
1208     return false;
1209   }
1210
1211   ImageFileArray vReal = getArray();
1212   ImageFileArray vImag = getImaginaryArray();
1213   ImageFileArray vRealResult = result.getArray();
1214
1215   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
1216     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1217       if (isComplex())
1218         vRealResult[ix][iy] = ::atan2 (vImag[ix][iy], vReal[ix][iy]);
1219       else
1220         vRealResult[ix][iy] = 0;
1221     }
1222   }
1223   if (result.isComplex())
1224     result.reallocComplexToReal();
1225
1226   return true;
1227 }
1228
1229 bool
1230 ImageFile::real (ImageFile& result) const
1231 {
1232   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
1233     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::invertPixelValues]");
1234     return false;
1235   }
1236
1237   ImageFileArray vReal = getArray();
1238   ImageFileArray vRealResult = result.getArray();
1239
1240   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
1241     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1242         vRealResult[ix][iy] = vReal[ix][iy];
1243     }
1244   }
1245
1246   if (result.isComplex())
1247     result.reallocComplexToReal();
1248
1249   return true;
1250 }
1251
1252 bool
1253 ImageFile::imaginary (ImageFile& result) const
1254 {
1255   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
1256     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::invertPixelValues]");
1257     return false;
1258   }
1259
1260   ImageFileArray vImag = getArray();
1261   ImageFileArray vRealResult = result.getArray();
1262
1263   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
1264     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1265       if (isComplex())
1266         vRealResult[ix][iy] = vImag[ix][iy];
1267       else
1268         vRealResult[ix][iy] = 0;
1269     }
1270   }
1271
1272   if (result.isComplex())
1273       result.reallocComplexToReal();
1274
1275   return true;
1276 }
1277
1278 bool
1279 ImageFile::square (ImageFile& result) const
1280 {
1281   if (m_nx != result.nx() || m_ny != result.ny()) {
1282     sys_error (ERR_WARNING, "Difference sizes of images [ImageFile::invertPixelValues]");
1283     return false;
1284   }
1285
1286   if (isComplex() && ! result.isComplex())
1287     result.convertRealToComplex();
1288
1289   ImageFileArrayConst vLHS = getArray();
1290   ImageFileArrayConst vLHSImag = getImaginaryArray();
1291   ImageFileArray vResult = result.getArray();
1292   ImageFileArray vResultImag = result.getImaginaryArray();
1293
1294   for (unsigned int ix = 0; ix < m_nx; ix++) {
1295     for (unsigned int iy = 0; iy < m_ny; iy++) {
1296       if (result.isComplex()) {
1297         double dImag = 0;
1298         if (isComplex())
1299           dImag = vLHSImag[ix][iy];
1300         std::complex<double> cLHS (vLHS[ix][iy], dImag);
1301         std::complex<double> cResult = cLHS * cLHS;
1302         vResult[ix][iy] = cResult.real();
1303         vResultImag[ix][iy] = cResult.imag();
1304       } else
1305         vResult[ix][iy] = vLHS[ix][iy] * vLHS[ix][iy];
1306     }
1307   }
1308
1309   return true;
1310 }
1311
1312 int
1313 ImageFile::convertExportFormatNameToID (const char* const formatName)
1314 {
1315   int formatID = EXPORT_FORMAT_INVALID;
1316
1317   for (int i = 0; i < s_iExportFormatCount; i++)
1318     if (strcasecmp (formatName, s_aszExportFormatName[i]) == 0) {
1319       formatID = i;
1320       break;
1321     }
1322
1323     return (formatID);
1324 }
1325
1326 const char*
1327 ImageFile::convertExportFormatIDToName (int formatID)
1328 {
1329   static const char *formatName = "";
1330
1331   if (formatID >= 0 && formatID < s_iExportFormatCount)
1332     return (s_aszExportFormatName[formatID]);
1333
1334   return (formatName);
1335 }
1336
1337 const char*
1338 ImageFile::convertExportFormatIDToTitle (const int formatID)
1339 {
1340   static const char *formatTitle = "";
1341
1342   if (formatID >= 0 && formatID < s_iExportFormatCount)
1343     return (s_aszExportFormatTitle[formatID]);
1344
1345   return (formatTitle);
1346 }
1347
1348 int
1349 ImageFile::convertImportFormatNameToID (const char* const formatName)
1350 {
1351   int formatID = IMPORT_FORMAT_INVALID;
1352
1353   for (int i = 0; i < s_iImportFormatCount; i++)
1354     if (strcasecmp (formatName, s_aszImportFormatName[i]) == 0) {
1355       formatID = i;
1356       break;
1357     }
1358
1359     return (formatID);
1360 }
1361
1362 const char*
1363 ImageFile::convertImportFormatIDToName (int formatID)
1364 {
1365   static const char *formatName = "";
1366
1367   if (formatID >= 0 && formatID < s_iImportFormatCount)
1368     return (s_aszImportFormatName[formatID]);
1369
1370   return (formatName);
1371 }
1372
1373 const char*
1374 ImageFile::convertImportFormatIDToTitle (const int formatID)
1375 {
1376   static const char *formatTitle = "";
1377
1378   if (formatID >= 0 && formatID < s_iImportFormatCount)
1379     return (s_aszImportFormatTitle[formatID]);
1380
1381   return (formatTitle);
1382 }
1383
1384 bool
1385 ImageFile::importImage (const char* const pszFormat, const char* const pszFilename)
1386 {
1387   int iFormatID = convertImportFormatNameToID (pszFormat);
1388
1389   if (iFormatID == IMPORT_FORMAT_PPM)
1390     return readImagePPM (pszFilename);
1391 #ifdef HAVE_PNG
1392   else if (iFormatID == IMPORT_FORMAT_PNG)
1393     return readImagePNG (pszFilename);
1394 #endif
1395
1396   sys_error (ERR_SEVERE, "Invalid format %s [ImageFile::importImage]", pszFormat);
1397   return false;
1398 }
1399
1400 void
1401 ImageFile::skipSpacePPM (FILE* fp)
1402 {
1403   int c = fgetc (fp);
1404   while (isspace (c) || c == '#') {
1405     if (c == '#') {   // comment until end of line
1406       c = fgetc(fp);
1407       while (c != 13 && c != 10)
1408         c = fgetc(fp);
1409     }
1410     else
1411       c = fgetc(fp);
1412   }
1413
1414   ungetc (c, fp);
1415 }
1416
1417 bool
1418 ImageFile::readImagePPM (const char* const pszFile)
1419 {
1420   FILE* fp = fopen (pszFile, "r");
1421   if ((fp = fopen (pszFile, "r")) == NULL)
1422     return false;
1423   char cSignature = toupper(fgetc(fp));
1424   if (cSignature != 'P') {
1425     fclose(fp);
1426     return false;
1427   }
1428   cSignature = fgetc(fp);
1429   if (cSignature == '5' || cSignature == '6') { // binary modes
1430     fclose(fp);
1431     fp = fopen(pszFile, "rb"); // reopen in binary mode
1432     fgetc(fp);
1433     fgetc(fp);
1434   } else if (cSignature != '2' && cSignature != '3') {
1435     fclose(fp);
1436     return false;
1437   }
1438
1439   int nRows, nCols, iMaxValue;
1440   skipSpacePPM (fp);
1441   if (fscanf (fp, "%d", &nCols) != 1) {
1442     fclose(fp);
1443     return false;
1444   }
1445   skipSpacePPM (fp);
1446   if (fscanf (fp, "%d", &nRows) != 1) {
1447     fclose(fp);
1448     return false;
1449   }
1450   skipSpacePPM (fp);
1451   if (fscanf (fp, "%d", &iMaxValue) != 1) {
1452     fclose(fp);
1453     return false;
1454   }
1455   setArraySize (nRows, nCols);
1456
1457   if (cSignature == '5' || cSignature == '6') { // binary modes
1458     int c = fgetc(fp);
1459     if (c == 13) {
1460       c = fgetc(fp);
1461       if (c != 10)  // read msdos 13-10 newline
1462         ungetc(c, fp);
1463     }
1464   } else
1465     skipSpacePPM (fp); // ascii may have comments
1466
1467   bool bMonochromeImage = false;
1468   double dMaxValue = iMaxValue;
1469   double dMaxValue3 = iMaxValue * 3;
1470
1471   ImageFileArray v = getArray();
1472   for (int iy = nRows - 1; iy >= 0; iy--) {
1473     for (int ix = 0; ix < nCols; ix++) {
1474       int iGS, iR, iG, iB;
1475       double dR, dG, dB;
1476       switch (cSignature) {
1477       case '2':
1478         if (fscanf(fp, "%d ", &iGS) != 1) {
1479           fclose(fp);
1480           return false;
1481         }
1482         v[ix][iy] = iGS / dMaxValue;
1483         break;
1484       case '5':
1485         iGS = fgetc(fp);
1486         if (iGS == EOF) {
1487           fclose(fp);
1488           return false;
1489         }
1490         v[ix][iy] = iGS / dMaxValue;
1491         break;
1492       case '3':
1493         if (fscanf (fp, "%d %d %d ", &iR, &iG, &iB) != 3) {
1494           fclose(fp);
1495           return false;
1496         }
1497         if (ix == 0 && iy == 0 && (iR == iG && iG == iB))
1498           bMonochromeImage = true;
1499         if (bMonochromeImage)
1500           v[ix][iy] = (iR + iG + iB) / dMaxValue3;
1501         else {
1502           dR = iR / dMaxValue;
1503           dG = iG / dMaxValue;
1504           dB = iB / dMaxValue;
1505           v[ix][iy] = colorToGrayscale (dR, dG, dB);
1506         }
1507         break;
1508       case '6':
1509         iR = fgetc(fp);
1510         iG = fgetc(fp);
1511         iB = fgetc(fp);
1512
1513         if (iB == EOF) {
1514           fclose(fp);
1515           return false;
1516         }
1517         if (ix == 0 && iy == 0 && (iR == iG && iG == iB))
1518           bMonochromeImage = true;
1519
1520         if (bMonochromeImage)
1521           v[ix][iy] = (iR + iG + iB) / dMaxValue3;
1522         else {
1523           dR = iR / dMaxValue;
1524           dG = iG / dMaxValue;
1525           dB = iB / dMaxValue;
1526           v[ix][iy] = colorToGrayscale (dR, dG, dB);
1527         }
1528         break;
1529       }
1530     }
1531   }
1532
1533   fclose(fp);
1534   return true;
1535 }
1536
1537 #ifdef HAVE_PNG
1538 bool
1539 ImageFile::readImagePNG (const char* const pszFile)
1540 {
1541   FILE* fp = fopen(pszFile, "rb");
1542   if (!fp)
1543     return false;
1544   unsigned char header[8];
1545   fread (header, 1, 8, fp);
1546   if (png_sig_cmp (header, 0, 8)) {
1547     fclose (fp);
1548     return false;
1549   }
1550
1551   png_structp png_ptr = png_create_read_struct (PNG_LIBPNG_VER_STRING, NULL, NULL, NULL);
1552   if (!png_ptr) {
1553     fclose(fp);
1554     return false;
1555   }
1556
1557   png_infop info_ptr = png_create_info_struct(png_ptr);
1558   if (!info_ptr) {
1559     png_destroy_read_struct(&png_ptr, (png_infopp)NULL, (png_infopp)NULL);
1560     fclose(fp);
1561     return false;
1562   }
1563
1564   png_infop end_info = png_create_info_struct(png_ptr);
1565   if (!end_info) {
1566     png_destroy_read_struct(&png_ptr, &info_ptr, (png_infopp)NULL);
1567     fclose(fp);
1568     return false;
1569   }
1570
1571   if (setjmp(png_ptr->jmpbuf)) {
1572     png_destroy_read_struct(&png_ptr, &info_ptr, &end_info);
1573     fclose(fp);
1574     return false;
1575   }
1576
1577   png_init_io(png_ptr, fp);
1578   png_set_sig_bytes(png_ptr, 8);
1579   png_read_info(png_ptr, info_ptr);
1580
1581   int width = png_get_image_width (png_ptr, info_ptr);
1582   int height = png_get_image_height (png_ptr, info_ptr);
1583   int bit_depth = png_get_bit_depth (png_ptr, info_ptr);
1584   int color_type = png_get_color_type (png_ptr, info_ptr);
1585
1586   if (color_type == PNG_COLOR_TYPE_PALETTE && bit_depth <= 8)
1587     png_set_expand(png_ptr);
1588
1589   if (color_type == PNG_COLOR_TYPE_GRAY && bit_depth < 8)
1590     png_set_expand(png_ptr);
1591
1592   if (bit_depth < 8)
1593     png_set_packing(png_ptr);
1594
1595   if (color_type & PNG_COLOR_MASK_ALPHA)
1596     png_set_strip_alpha(png_ptr);
1597
1598   if (bit_depth == 16)
1599     png_set_swap(png_ptr); // convert to little-endian format
1600
1601   png_read_update_info(png_ptr, info_ptr); // update with transformations
1602   int rowbytes = png_get_rowbytes (png_ptr, info_ptr);
1603   bit_depth = png_get_bit_depth (png_ptr, info_ptr);
1604   color_type = png_get_color_type (png_ptr, info_ptr);
1605
1606   png_bytep* row_pointers = new png_bytep [height];
1607   int i;
1608   for (i = 0; i < height; i++)
1609     row_pointers[i] = new unsigned char [rowbytes];
1610
1611   png_read_image(png_ptr, row_pointers);
1612
1613   setArraySize (width, height);
1614   ImageFileArray v = getArray();
1615   for (int iy = 0; iy < height; iy++) {
1616     for (int ix = 0; ix < width; ix++) {
1617       double dV = 0;
1618       if (color_type == PNG_COLOR_TYPE_GRAY) {
1619         if (bit_depth == 8)
1620           dV = row_pointers[iy][ix] / 255.;
1621         else if (bit_depth == 16) {
1622           int iBase = ix * 2;
1623           dV = (row_pointers[iy][iBase] + (row_pointers[iy][iBase+1] << 8)) / 65536.;
1624         } else
1625           dV = 0;
1626       } else if (color_type == PNG_COLOR_TYPE_RGB) {
1627         if (bit_depth == 8) {
1628           int iBase = ix * 3;
1629           double dR = row_pointers[iy][iBase] / 255.;
1630           double dG = row_pointers[iy][iBase+1] / 255.;
1631           double dB = row_pointers[iy][iBase+2] / 255.;
1632           dV = colorToGrayscale (dR, dG, dB);
1633         } else
1634           dV = 0;
1635       }
1636       v[ix][height-iy-1] = dV;
1637     }
1638   }
1639
1640   png_read_end(png_ptr, end_info);
1641   png_destroy_read_struct(&png_ptr, &info_ptr, &end_info);
1642
1643   for (i = 0; i < height; i++)
1644     delete row_pointers[i];
1645   delete row_pointers;
1646
1647   fclose (fp);
1648   return true;
1649 }
1650 #endif
1651
1652 bool
1653 ImageFile::exportImage (const char* const pszFormat, const char* const pszFilename, int nxcell, int nycell, double densmin, double densmax)
1654 {
1655   int iFormatID = convertExportFormatNameToID (pszFormat);
1656
1657   if (iFormatID == EXPORT_FORMAT_PGM)
1658     return writeImagePGM (pszFilename, nxcell, nycell, densmin, densmax);
1659   else if (iFormatID == EXPORT_FORMAT_PGMASCII)
1660     return writeImagePGMASCII (pszFilename, nxcell, nycell, densmin, densmax);
1661   else if (iFormatID == EXPORT_FORMAT_TEXT)
1662     return writeImageText (pszFilename);
1663 #ifdef HAVE_PNG
1664   else if (iFormatID == EXPORT_FORMAT_PNG)
1665     return writeImagePNG (pszFilename, 8, nxcell, nycell, densmin, densmax);
1666   else if (iFormatID == EXPORT_FORMAT_PNG16)
1667     return writeImagePNG (pszFilename, 16, nxcell, nycell, densmin, densmax);
1668 #endif
1669 #ifdef HAVE_CTN_DICOM
1670   else if (iFormatID == EXPORT_FORMAT_DICOM) {
1671     DicomExporter dicomExport (this);
1672     bool bSuccess = dicomExport.writeFile (pszFilename);
1673     if (! bSuccess)
1674       sys_error (ERR_SEVERE, dicomExport.failMessage().c_str());
1675     return bSuccess;
1676   }
1677 #endif
1678   else if (iFormatID == EXPORT_FORMAT_RAW)
1679          return writeImageRaw(pszFilename, nxcell, nycell);
1680
1681
1682   sys_error (ERR_SEVERE, "Invalid format %s [ImageFile::exportImage]", pszFormat);
1683   return false;
1684 }
1685
1686
1687 bool
1688 ImageFile::writeImagePGM (const char* const outfile, int nxcell, int nycell, double densmin, double densmax)
1689 {
1690   FILE *fp;
1691   int nx = m_nx;
1692   int ny = m_ny;
1693   ImageFileArray v = getArray();
1694
1695   unsigned char* rowp = new unsigned char [nx * nxcell];
1696
1697   if ((fp = fopen (outfile, "wb")) == NULL)
1698     return false;
1699
1700   fprintf(fp, "P5\n");
1701   fprintf(fp, "%d %d\n", nx, ny);
1702   fprintf(fp, "255\n");
1703
1704   for (int irow = ny - 1; irow >= 0; irow--) {
1705     for (int icol = 0; icol < nx; icol++) {
1706       int pos = icol * nxcell;
1707       double dens = (v[icol][irow] - densmin) / (densmax - densmin);
1708       dens = clamp (dens, 0., 1.);
1709       for (int p = pos; p < pos + nxcell; p++) {
1710         rowp[p] = static_cast<unsigned int> (dens * 255.);
1711       }
1712     }
1713     for (int ir = 0; ir < nycell; ir++) {
1714       for (int ic = 0; ic < nx * nxcell; ic++)
1715         fputc( rowp[ic], fp );
1716     }
1717   }
1718
1719   delete rowp;
1720   fclose(fp);
1721
1722   return true;
1723 }
1724
1725 bool
1726 ImageFile::writeImagePGMASCII (const char* const outfile, int nxcell, int nycell, double densmin, double densmax)
1727 {
1728   FILE *fp;
1729   int nx = m_nx;
1730   int ny = m_ny;
1731   ImageFileArray v = getArray();
1732
1733   unsigned char* rowp = new unsigned char [nx * nxcell];
1734
1735   if ((fp = fopen (outfile, "wb")) == NULL)
1736     return false;
1737
1738   fprintf(fp, "P2\n");
1739   fprintf(fp, "%d %d\n", nx, ny);
1740   fprintf(fp, "255\n");
1741
1742   for (int irow = ny - 1; irow >= 0; irow--) {
1743     for (int icol = 0; icol < nx; icol++) {
1744       int pos = icol * nxcell;
1745       double dens = (v[icol][irow] - densmin) / (densmax - densmin);
1746       dens = clamp (dens, 0., 1.);
1747       for (int p = pos; p < pos + nxcell; p++) {
1748         rowp[p] = static_cast<unsigned int> (dens * 255.);
1749       }
1750     }
1751     for (int ir = 0; ir < nycell; ir++) {
1752       for (int ic = 0; ic < nx * nxcell; ic++)
1753         fprintf(fp, "%d ", rowp[ic]);
1754       fprintf(fp, "\n");
1755     }
1756   }
1757
1758   delete rowp;
1759   fclose(fp);
1760
1761   return true;
1762 }
1763
1764 bool
1765 ImageFile::writeImageText (const char* const outfile)
1766 {
1767   FILE *fp;
1768   int nx = m_nx;
1769   int ny = m_ny;
1770   ImageFileArray v = getArray();
1771   ImageFileArray vImag = getImaginaryArray();
1772
1773   if ((fp = fopen (outfile, "w")) == NULL)
1774     return false;
1775
1776   for (int irow = ny - 1; irow >= 0; irow--) {
1777     for (int icol = 0; icol < nx; icol++) {
1778       if (isComplex()) {
1779         if (vImag[icol][irow] >= 0)
1780           fprintf (fp, "%.9g+%.9gi ", v[icol][irow], vImag[icol][irow]);
1781         else
1782           fprintf (fp, "%.9g-%.9gi ", v[icol][irow], -vImag[icol][irow]);
1783       } else
1784         fprintf (fp, "%12.8g ", v[icol][irow]);
1785     }
1786     fprintf(fp, "\n");
1787   }
1788
1789   fclose(fp);
1790
1791   return true;
1792 }
1793
1794
1795 #ifdef HAVE_PNG
1796 bool
1797 ImageFile::writeImagePNG (const char* const outfile, int bitdepth, int nxcell, int nycell, double densmin, double densmax)
1798 {
1799   double max_out_level = (1 << bitdepth) - 1;
1800   int nx = m_nx;
1801   int ny = m_ny;
1802   ImageFileArray v = getArray();
1803
1804   unsigned char* rowp = new unsigned char [nx * nxcell * (bitdepth / 8)];
1805
1806   FILE *fp = fopen (outfile, "wb");
1807   if (! fp)
1808     return false;
1809
1810   png_structp png_ptr = png_create_write_struct (PNG_LIBPNG_VER_STRING, NULL, NULL, NULL);
1811   if (! png_ptr)
1812     return false;
1813
1814   png_infop info_ptr = png_create_info_struct (png_ptr);
1815   if (! info_ptr) {
1816     png_destroy_write_struct (&png_ptr, (png_infopp) NULL);
1817     fclose (fp);
1818     return false;
1819   }
1820
1821   if (setjmp (png_ptr->jmpbuf)) {
1822     png_destroy_write_struct (&png_ptr, &info_ptr);
1823     fclose (fp);
1824     return false;
1825   }
1826
1827   png_init_io(png_ptr, fp);
1828
1829   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);
1830
1831   png_write_info(png_ptr, info_ptr);
1832   for (int irow = ny - 1; irow >= 0; irow--) {
1833     png_bytep row_pointer = rowp;
1834
1835     for (int icol = 0; icol < nx; icol++) {
1836       int pos = icol * nxcell;
1837       double dens = (v[icol][irow] - densmin) / (densmax - densmin);
1838       dens = clamp (dens, 0., 1.);
1839       unsigned int outval = static_cast<unsigned int> (dens * max_out_level);
1840
1841       for (int p = pos; p < pos + nxcell; p++) {
1842         if (bitdepth == 8)
1843           rowp[p] = outval;
1844         else {
1845           int rowpos = p * 2;
1846           rowp[rowpos+1] = (outval >> 8) & 0xFF;
1847           rowp[rowpos] = (outval & 0xFF);
1848         }
1849       }
1850     }
1851     for (int ir = 0; ir < nycell; ir++)
1852       png_write_rows (png_ptr, &row_pointer, 1);
1853   }
1854
1855   png_write_end (png_ptr, info_ptr);
1856   png_destroy_write_struct (&png_ptr, &info_ptr);
1857   delete rowp;
1858
1859   fclose(fp);
1860
1861   return true;
1862 }
1863 #endif
1864
1865 #ifdef HAVE_GD
1866 #include "gd.h"
1867 static const int N_GRAYSCALE=256;
1868
1869 bool
1870 ImageFile::writeImageGIF (const char* const outfile, int nxcell, int nycell, double densmin, double densmax)
1871 {
1872   int gs_indices[N_GRAYSCALE];
1873   int nx = m_nx;
1874   int ny = m_ny;
1875   ImageFileArray v = getArray();
1876
1877   unsigned char* rowp = new unsigned char [nx * nxcell];
1878
1879   gdImagePtr gif = gdImageCreate(nx * nxcell, ny * nycell);
1880   for (int i = 0; i < N_GRAYSCALE; i++)
1881     gs_indices[i] = gdImageColorAllocate(gif, i, i, i);
1882
1883   int lastrow = ny * nycell - 1;
1884   for (int irow = 0; irow < ny; irow++) {
1885     int rpos = irow * nycell;
1886     for (int ir = rpos; ir < rpos + nycell; ir++) {
1887       for (int icol = 0; icol < nx; icol++) {
1888         int cpos = icol * nxcell;
1889         double dens = (v[icol][irow] - densmin) / (densmax - densmin);
1890         dens = clamp(dens, 0., 1.);
1891         for (int ic = cpos; ic < cpos + nxcell; ic++) {
1892           rowp[ic] = (unsigned int) (dens * (double) (N_GRAYSCALE - 1));
1893           gdImageSetPixel(gif, ic, lastrow - ir, gs_indices[rowp[ic]]);
1894         }
1895       }
1896     }
1897   }
1898
1899   FILE *out;
1900   if ((out = fopen (outfile,"w")) == NULL) {
1901     sys_error(ERR_SEVERE, "Error opening output file %s for writing", outfile);
1902     return false;
1903   }
1904   gdImageGif(gif,out);
1905   fclose(out);
1906   gdImageDestroy(gif);
1907
1908   delete rowp;
1909
1910   return true;
1911 }
1912 #endif
1913
1914 bool
1915 ImageFile::writeImageRaw (const char* const outfile, int nxcell, int nycell)
1916 {
1917   FILE *fp;
1918   int nx = m_nx;
1919   int ny = m_ny;
1920   ImageFileArray v = getArray();
1921
1922   if ((fp = fopen (outfile, "wb")) == NULL)
1923     return false;
1924
1925   for (int irow = ny - 1; irow >= 0; irow--) {
1926     for (int icol = 0; icol < nx; icol++) {
1927       float dens = v[icol][irow];
1928      fwrite(&dens, sizeof(float), 1, fp);
1929     }
1930   }
1931
1932   fclose(fp);
1933   return true;
1934 }
1935
1936