libctsim/projections.cpp

   1 /*****************************************************************************
   2 ** FILE IDENTIFICATION
   3 **
   4 **   Name:         projections.cpp         Projection data classes
   5 **   Programmer:   Kevin Rosenberg
   6 **   Date Started: Aug 84
   7 **
   8 **  This is part of the CTSim program
   9 **  Copyright (c) 1983-2001 Kevin Rosenberg
  10 **
  11 **  $Id: projections.cpp,v 1.74 2001/09/24 09:40:42 kevin Exp $
  12 **
  13 **  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  14 **  it under the terms of the GNU General Public License (version 2) as
  15 **  published by the Free Software Foundation.
  16 **
  17 **  This program is distributed in the hope that it will be useful,
  18 **  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  19 **  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  20 **  GNU General Public License for more details.
  21 **
  22 **  You should have received a copy of the GNU General Public License
  23 **  along with this program; if not, write to the Free Software
  24 **  Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
  25 ******************************************************************************/
  26
  27 #include "ct.h"
  28
  29 const kuint16 Projections::m_signature = ('P'*256 + 'J');
  30
  31 const int Projections::POLAR_INTERP_INVALID = -1;
  32 const int Projections::POLAR_INTERP_NEAREST = 0;
  33 const int Projections::POLAR_INTERP_BILINEAR = 1;
  34 const int Projections::POLAR_INTERP_BICUBIC = 2;
  35
  36 const char* const Projections::s_aszInterpName[] =
  37 {
  38   {"nearest"},
  39   {"bilinear"},
  40 //  {"bicubic"},
  41 };
  42
  43 const char* const Projections::s_aszInterpTitle[] =
  44 {
  45   {"Nearest"},
  46   {"Bilinear"},
  47 //  {"Bicubic"},
  48 };
  49
  50 const int Projections::s_iInterpCount = sizeof(s_aszInterpName) / sizeof(char*);
  51
  52
  53
  54 /* NAME
  55 *    Projections                Constructor for projections matrix storage
  56 *
  57 * SYNOPSIS
  58 *    proj = projections_create (filename, nView, nDet)
  59 *    Projections& proj          Allocated projections structure & matrix
  60 *    int nView                  Number of rotated view
  61 *    int nDet                   Number of detectors
  62 *
  63 */
  64
  65 Projections::Projections (const Scanner& scanner)
  66 : m_projData(0)
  67 {
  68   initFromScanner (scanner);
  69 }
  70
  71
  72 Projections::Projections (const int nView, const int nDet)
  73 : m_projData(0)
  74 {
  75   init (nView, nDet);
  76 }
  77
  78 Projections::Projections (void)
  79 : m_projData(0)
  80 {
  81   init (0, 0);
  82 }
  83
  84 Projections::~Projections (void)
  85 {
  86   deleteProjData();
  87 }
  88
  89 int
  90 Projections::convertInterpNameToID (const char* const interpName)
  91 {
  92   int interpID = POLAR_INTERP_INVALID;
  93
  94   for (int i = 0; i < s_iInterpCount; i++)
  95     if (strcasecmp (interpName, s_aszInterpName[i]) == 0) {
  96       interpID = i;
  97       break;
  98     }
  99
 100     return (interpID);
 101 }
 102
 103 const char*
 104 Projections::convertInterpIDToName (const int interpID)
 105 {
 106   static const char *interpName = "";
 107
 108   if (interpID >= 0 && interpID < s_iInterpCount)
 109     return (s_aszInterpName[interpID]);
 110
 111   return (interpName);
 112 }
 113
 114 const char*
 115 Projections::convertInterpIDToTitle (const int interpID)
 116 {
 117   static const char *interpTitle = "";
 118
 119   if (interpID >= 0 && interpID < s_iInterpCount)
 120     return (s_aszInterpTitle[interpID]);
 121
 122   return (interpTitle);
 123 }
 124
 125
 126
 127 void
 128 Projections::init (const int nView, const int nDet)
 129 {
 130   m_label.setLabelType (Array2dFileLabel::L_HISTORY);
 131   m_nView = nView;
 132   m_nDet = nDet;
 133   newProjData ();
 134
 135   time_t t = time (NULL);
 136   tm* lt = localtime (&t);
 137   m_year = lt->tm_year;
 138   m_month = lt->tm_mon;
 139   m_day = lt->tm_mday;
 140   m_hour = lt->tm_hour;
 141   m_minute = lt->tm_min;
 142   m_second = lt->tm_sec;
 143 }
 144
 145 void
 146 Projections::initFromScanner (const Scanner& scanner)
 147 {
 148   m_label.setLabelType (Array2dFileLabel::L_HISTORY);
 149   deleteProjData();
 150   init (scanner.nView(), scanner.nDet());
 151
 152   m_rotInc = scanner.rotInc();
 153   m_detInc = scanner.detInc();
 154   m_detStart =  scanner.detStart();
 155   m_geometry = scanner.geometry();
 156   m_dFocalLength = scanner.focalLength();
 157   m_dSourceDetectorLength = scanner.sourceDetectorLength();
 158   m_dViewDiameter = scanner.viewDiameter();
 159   m_rotStart = scanner.offsetView()*scanner.rotInc();
 160   m_dFanBeamAngle = scanner.fanBeamAngle();
 161 }
 162
 163 void
 164 Projections::setNView (int nView)  // used by MPI to reduce # of views
 165 {
 166   deleteProjData();
 167   init (nView, m_nDet);
 168 }
 169
 170 //  Helical 180 Linear Interpolation.
 171 //  This member function takes a set of helical scan projections and
 172 //  performs a linear interpolation between pairs of complementary rays
 173 //  to produce a single projection data set approximating what would be
 174 //  measured at a single axial plane.
 175 //  Complementary rays are rays which traverse the same path through the
 176 //  phantom in opposite directions.
 177 //
 178 //  For parallel beam geometry, a ray with a given gantry angle beta and a
 179 //  detector iDet will have a complementary ray at beta + pi and nDet-iDet
 180 //
 181 //  For equiangular or equilinear beam geometry the complementary ray to
 182 //  gantry angle beta and fan-beam angle gamma is at
 183 //  beta-hat = beta +2*gamma + pi, and gamma-hat =  -gamma.
 184 //  Note that beta-hat - beta depends on gamma and is not constant.
 185 //
 186 //  The algorithm used here is from Crawford and King, Med. Phys. 17(6)
 187 //  1990 p967; what they called method "C", CSH-HH.  It uses interpolation only
 188 //  between pairs of complementary rays on either side of an image plane.
 189 //  Input data must sample gantry angles from zero to
 190 //  (2*pi + 2* fan-beam-angle).  The data set produced contains gantry
 191 //  angles from 0 to Pi+fan-beam-angle.  This is a "halfscan" data set,
 192 //  which still contains redundant data, and can be used with a half scan
 193 //  reconstruction to produce an image.
 194 //  In this particular implementation a lower triangle from (beta,gamma) =
 195 //  (0,-fanAngle/2)->(2*fanAngle,-fanAngle/2)->(0,fanAngle/2) contains
 196 //  zeros, but is actually redundant with data contained in the region
 197 //  (pi+fanAngle,-fanAngle/2)->(pi+fanAngle, fanAngle/2) ->(pi-fanAngle,
 198 //  fanAngle/2).
 199 //
 200 int
 201 Projections::Helical180LI(int interpolation_view)
 202 {
 203    if (m_geometry == Scanner::GEOMETRY_INVALID)
 204    {
 205        std::cerr << "Invalid geometry " << m_geometry << std::endl;
 206        return (2);
 207    }
 208    else if (m_geometry == Scanner::GEOMETRY_PARALLEL)
 209    {
 210        std::cerr << "Helical 180LI not yet implemented for PARALLEL geometry"
 211                    << std::endl;
 212        return (2);
 213    }
 214    else if (m_geometry == Scanner::GEOMETRY_EQUILINEAR)
 215    {
 216        std::cerr << "Helical 180LI not yet implemented for EQUILINEAR geometry"
 217                    << std::endl;
 218        return (2);
 219    }
 220    else if (m_geometry == Scanner::GEOMETRY_EQUIANGULAR)
 221    {
 222            return Helical180LI_Equiangular(interpolation_view);
 223    }
 224    else
 225    {
 226        std::cerr << "Invalid geometry  in projection data file" << m_geometry
 227                    << std::endl;
 228        return (2);
 229    }
 230 }
 231 int
 232 Projections::Helical180LI_Equiangular(int interpView)
 233 {
 234    double dbeta = m_rotInc;
 235    double dgamma =  m_detInc;
 236    double fanAngle = m_dFanBeamAngle;
 237    int offsetView=0;
 238
 239    // is there enough data in the data set?  Should have 2(Pi+fanAngle)
 240    // coverage minimum
 241    if ( m_nView <  static_cast<int>((2*( M_PI + fanAngle ) ) / dbeta) -1 ){
 242        std::cerr   << "Data set does not include 360 +2*FanBeamAngle views"
 243                    << std::endl;
 244        return (1);
 245    }
 246
 247    if (interpView < 0)   // use default position at M_PI+fanAngle
 248    {
 249        interpView = static_cast<int> ((M_PI+fanAngle)/dbeta);
 250    }
 251    else
 252    {
 253        // check if there is M_PI+fanAngle data on either side of the
 254        // of the specified image plane
 255        if ( interpView*dbeta < M_PI+fanAngle ||
 256             interpView*dbeta + M_PI + fanAngle > m_nView*dbeta)
 257        {
 258            std::cerr << "There isn't PI+fanAngle of data on either side of the requested interpolation view" << std::endl;
 259            return(1);
 260        }
 261        offsetView = interpView - static_cast<int>((M_PI+fanAngle)/dbeta);
 262
 263    }
 264    int last_interp_view = static_cast<int> ((M_PI+fanAngle)/dbeta);
 265
 266
 267 // make a new array for data...
 268    class DetectorArray ** newdetarray = new DetectorArray * [last_interp_view+1];
 269    for ( int i=0 ; i <= last_interp_view ; i++ ){
 270        newdetarray[i] = new DetectorArray (m_nDet);
 271        newdetarray[i]->setViewAngle((i+offsetView)*dbeta);
 272        DetectorValue* newdetval = (newdetarray[i])->detValues();
 273        // and initialize the data to zero
 274        for (int j=0; j < m_nDet; j++)
 275            newdetval[j] = 0.;
 276    }
 277
 278    int last_acq_view = 2*last_interp_view;
 279    for ( int iView = 0 ; iView <= last_acq_view; iView++) {
 280        double beta = iView * dbeta;
 281
 282        for ( int iDet = 0; iDet < m_nDet; iDet++) {
 283            double gamma = (iDet -(m_nDet-1)/2)* dgamma ;
 284            int newiView, newiDet;
 285            if (beta < M_PI+fanAngle) { //if (M_PI +fanAngle - beta > dbeta )
 286                //newbeta = beta;
 287                //newgamma = gamma;
 288                newiDet = iDet;
 289                newiView = iView;
 290            }
 291            else // (beta > M_PI+fanAngle)
 292            {
 293                //newbeta = beta +2*gamma - 180;
 294                //newgamma = -gamma;
 295                newiDet = -iDet + (m_nDet -1);
 296                // newiView = nearest<int>((beta + 2*gamma - M_PI)/dbeta);
 297                //newiView = static_cast<int>(( (iView*dbeta) + 2*(iDet-(m_nDet-1)/2)*dgamma - M_PI)/dbeta);
 298                newiView = nearest<int>(( (iView*dbeta) + 2*(iDet-(m_nDet-1)/2)*dgamma - M_PI)/dbeta);
 299            }
 300
 301 #ifdef DEBUG
 302 //std::cout << beta << " "<< gamma << " " << newbeta << " " << newgamma <<"    " << iView-offsetView << " " << iDet << " " << newiView << " " << newiDet << std::endl;
 303 //std::cout << iView-offsetView << " " << iDet << " " << newiView << " " << newiDet << std::endl;
 304 #endif
 305
 306            if (   ( beta > fanAngle - 2*gamma)
 307                && ( beta < 2*M_PI + fanAngle -2*gamma)  )
 308           {  // not in region  1 or 8
 309                DetectorValue* detval = (m_projData[iView+offsetView])->detValues();
 310                DetectorValue* newdetval = (newdetarray[newiView])->detValues();
 311                if (   beta > fanAngle - 2*gamma
 312                    && beta <= 2*fanAngle ) {  // in region 2
 313                    newdetval[newiDet] +=
 314                        (beta +2*gamma - fanAngle)/(M_PI+2*gamma)
 315                                * detval[iDet];
 316                } else if ( beta > 2*fanAngle
 317                           && beta <= M_PI - 2*gamma) {  // in region 3
 318                    newdetval[newiDet] +=
 319                        (beta +2*gamma - fanAngle)/(M_PI+2*gamma)
 320                                * detval[iDet];
 321                }
 322                else if (   beta > M_PI -2*gamma
 323                         && beta <= M_PI + fanAngle ) {  // in region 4
 324                    newdetval[newiDet] +=
 325                        (beta +2*gamma - fanAngle)/(M_PI+2*gamma)
 326                                * detval[iDet];
 327                }
 328                else if (   beta > M_PI + fanAngle
 329                         && beta <= M_PI +2*fanAngle -2*gamma) { // in region 5
 330                    newdetval[newiDet] +=
 331                        (2*M_PI - beta - 2*gamma + fanAngle)/(M_PI-2*gamma)
 332                                *detval[iDet];
 333                }
 334                else if (   beta > M_PI +2*fanAngle -2*gamma
 335                         && beta <= 2*M_PI) {  // in region 6
 336                    newdetval[newiDet] +=
 337                        (2*M_PI - beta - 2*gamma + fanAngle)/(M_PI-2*gamma)
 338                        *detval[iDet];
 339                }
 340                else if (   beta > 2*M_PI
 341                         && beta <= 2*M_PI + fanAngle -2*gamma){ // in region 7
 342                    newdetval[newiDet] +=
 343                        (2*M_PI - beta -2*gamma + fanAngle)/(M_PI-2*gamma)
 344                        *detval[iDet];
 345                }
 346                else
 347                {
 348                    ; // outside region of interest
 349                }
 350            }
 351        }
 352    }
 353    deleteProjData();
 354    m_projData = newdetarray;
 355    m_nView = last_interp_view+1;
 356
 357    return (0);
 358 }
 359 // HalfScanFeather:
 360 // A HalfScan Projection Data Set  for equiangular geometry,
 361 // covering gantry angles from 0 to  pi+fanBeamAngle
 362 // and fan angle gamma from -fanBeamAngle/2 to fanBeamAngle/2
 363 // contains redundant information.  If one copy of this data is left as
 364 // zero, (as in the Helical180LI routine above) overweighting is avoided,
 365 // but the discontinuity in the data introduces ringing in the image.
 366 // This routine makes a copy of the data and applies a weighting to avoid
 367 // over-representation, as given in Appendix C of Crawford and King, Med
 368 // Phys 17 1990, p967.
 369 int
 370 Projections::HalfScanFeather(void)
 371 {
 372    double dbeta = m_rotInc;
 373    double dgamma =  m_detInc;
 374    double fanAngle = m_dFanBeamAngle;
 375
 376 // is there enough data?
 377    if ( m_nView !=  static_cast<int>(( M_PI+fanAngle ) / dbeta) +1 ){
 378        std::cerr   << "Data set does seem have enough data to be a halfscan data set"  << std::endl;
 379        return (1);
 380    }
 381    if (m_geometry == Scanner::GEOMETRY_INVALID) {
 382        std::cerr << "Invalid geometry " << m_geometry << std::endl;
 383        return (2);
 384    }
 385
 386    if (m_geometry == Scanner::GEOMETRY_PARALLEL) {
 387        std::cerr << "HalfScanFeather not yet implemented for PARALLEL geometry"<< std::endl;
 388        return (2);
 389    }
 390
 391    for ( int iView2 = 0 ; iView2 < m_nView; iView2++) {
 392        double beta2 = iView2 * dbeta;
 393        for ( int iDet2 = 0; iDet2 < m_nDet; iDet2++) {
 394            double gamma2 = (iDet2 -(m_nDet-1)/2)* dgamma ;
 395            if ( ( beta2 >= M_PI  - 2*gamma2) ) {  // in redundant data region
 396                int iView1, iDet1;
 397                iDet1 =  (m_nDet -1) - iDet2;
 398                //iView1 = nearest<int>((beta2 + 2*gamma2 - M_PI)/dbeta);
 399                iView1 = nearest<int>(( (iView2*dbeta)
 400                                + 2*(iDet2-(m_nDet-1)/2)*dgamma - M_PI)/dbeta);
 401
 402
 403                DetectorValue* detval2 = (m_projData[iView2])->detValues();
 404                DetectorValue* detval1 = (m_projData[iView1])->detValues();
 405
 406                detval1[iDet1] = detval2[iDet2] ;
 407
 408                double x, w1,w2,beta1, gamma1;
 409                beta1= iView1*dbeta;
 410                gamma1 = -gamma2;
 411                if ( beta1 <= (fanAngle - 2*gamma1) )
 412                    x = beta1 / ( fanAngle - 2*gamma1);
 413                else if ( (fanAngle  - 2*gamma1 <= beta1 ) && beta1 <= M_PI - 2*gamma1)
 414                    x = 1;
 415                else if ( (M_PI - 2*gamma1 <= beta1 ) && ( beta1 <=M_PI + fanAngle) )
 416                    x = (M_PI +fanAngle - beta1)/(fanAngle + 2*gamma1);
 417                else {
 418                    std::cerr << "Shouldn't be here!"<< std::endl;
 419                    return(4);
 420                }
 421                w1 = (3*x - 2*x*x)*x;
 422                w2 = 1-w1;
 423                detval1[iDet1] *= w1;
 424                detval2[iDet2] *= w2;
 425
 426            }
 427        }
 428    }
 429    // heuristic scaling, why this factor?
 430    double scalefactor = m_nView * m_rotInc / M_PI;
 431    for ( int iView = 0 ; iView < m_nView; iView++) {
 432        DetectorValue* detval = (m_projData[iView])->detValues();
 433        for ( int iDet = 0; iDet < m_nDet; iDet++) {
 434            detval[iDet] *= scalefactor;
 435        }
 436    }
 437
 438    return (0);
 439 }
 440
 441 // NAME
 442 // newProjData
 443
 444 void
 445 Projections::newProjData (void)
 446 {
 447   if (m_projData)
 448     sys_error(ERR_WARNING, "m_projData != NULL [newProjData]");
 449
 450   if (m_nView > 0 && m_nDet) {
 451     m_projData = new DetectorArray* [m_nView];
 452
 453     for (int i = 0; i < m_nView; i++)
 454       m_projData[i] = new DetectorArray (m_nDet);
 455   }
 456 }
 457
 458
 459 /* NAME
 460 *   projections_free                    Free memory allocated to projections
 461 *
 462 * SYNOPSIS
 463 *   projections_free(proj)
 464 *   Projections& proj                           Projectionss to be deallocated
 465 */
 466
 467 void
 468 Projections::deleteProjData (void)
 469 {
 470   if (m_projData != NULL) {
 471     for (int i = 0; i < m_nView; i++)
 472       delete m_projData[i];
 473
 474     delete m_projData;
 475     m_projData = NULL;
 476   }
 477 }
 478
 479
 480 /* NAME
 481 *    Projections::headerWwrite         Write data header for projections file
 482 *
 483 */
 484
 485 bool
 486 Projections::headerWrite (fnetorderstream& fs)
 487 {
 488   kuint16 _hsize = m_headerSize;
 489   kuint16 _signature = m_signature;
 490   kuint32 _nView = m_nView;
 491   kuint32 _nDet = m_nDet;
 492   kuint32 _geom = m_geometry;
 493   kuint16 _remarksize = m_remark.length();
 494   kuint16 _year = m_year;
 495   kuint16 _month = m_month;
 496   kuint16 _day = m_day;
 497   kuint16 _hour = m_hour;
 498   kuint16 _minute = m_minute;
 499   kuint16 _second = m_second;
 500
 501   kfloat64 _calcTime = m_calcTime;
 502   kfloat64 _rotStart = m_rotStart;
 503   kfloat64 _rotInc = m_rotInc;
 504   kfloat64 _detStart = m_detStart;
 505   kfloat64 _detInc = m_detInc;
 506   kfloat64 _viewDiameter = m_dViewDiameter;
 507   kfloat64 _focalLength = m_dFocalLength;
 508   kfloat64 _sourceDetectorLength = m_dSourceDetectorLength;
 509   kfloat64 _fanBeamAngle = m_dFanBeamAngle;
 510
 511   fs.seekp(0);
 512   if (! fs)
 513     return false;
 514
 515   fs.writeInt16 (_hsize);
 516   fs.writeInt16 (_signature);
 517   fs.writeInt32 (_nView);
 518   fs.writeInt32 (_nDet);
 519   fs.writeInt32 (_geom);
 520   fs.writeFloat64 (_calcTime);
 521   fs.writeFloat64 (_rotStart);
 522   fs.writeFloat64 (_rotInc);
 523   fs.writeFloat64 (_detStart);
 524   fs.writeFloat64 (_detInc);
 525   fs.writeFloat64 (_viewDiameter);
 526   fs.writeFloat64 (_focalLength);
 527   fs.writeFloat64 (_sourceDetectorLength);
 528   fs.writeFloat64 (_fanBeamAngle);
 529   fs.writeInt16 (_year);
 530   fs.writeInt16 (_month);
 531   fs.writeInt16 (_day);
 532   fs.writeInt16 (_hour);
 533   fs.writeInt16 (_minute);
 534   fs.writeInt16 (_second);
 535   fs.writeInt16 (_remarksize);
 536   fs.write (m_remark.c_str(), _remarksize);
 537
 538   m_headerSize = fs.tellp();
 539   _hsize = m_headerSize;
 540   fs.seekp(0);
 541   fs.writeInt16 (_hsize);
 542   if (! fs)
 543     return false;
 544
 545   return true;
 546 }
 547
 548 /* NAME
 549 *    projections_read_header         Read data header for projections file
 550 *
 551 */
 552 bool
 553 Projections::headerRead (fnetorderstream& fs)
 554 {
 555   kuint16 _hsize, _signature, _year, _month, _day, _hour, _minute, _second, _remarksize = 0;
 556   kuint32 _nView, _nDet, _geom;
 557   kfloat64 _calcTime, _rotStart, _rotInc, _detStart, _detInc, _focalLength, _sourceDetectorLength, _viewDiameter, _fanBeamAngle;
 558
 559   fs.seekg(0);
 560   if (! fs)
 561     return false;
 562
 563   fs.readInt16 (_hsize);
 564   fs.readInt16 (_signature);
 565   fs.readInt32 (_nView);
 566   fs.readInt32 (_nDet);
 567   fs.readInt32 (_geom);
 568   fs.readFloat64 (_calcTime);
 569   fs.readFloat64 (_rotStart);
 570   fs.readFloat64 (_rotInc);
 571   fs.readFloat64 (_detStart);
 572   fs.readFloat64 (_detInc);
 573   fs.readFloat64 (_viewDiameter);
 574   fs.readFloat64 (_focalLength);
 575   fs.readFloat64 (_sourceDetectorLength);
 576   fs.readFloat64 (_fanBeamAngle);
 577   fs.readInt16 (_year);
 578   fs.readInt16 (_month);
 579   fs.readInt16 (_day);
 580   fs.readInt16 (_hour);
 581   fs.readInt16 (_minute);
 582   fs.readInt16 (_second);
 583   fs.readInt16 (_remarksize);
 584
 585   if (! fs) {
 586     sys_error (ERR_SEVERE, "Error reading header information , _remarksize=%d [projections_read_header]", _remarksize);
 587     return false;
 588   }
 589
 590   if (_signature != m_signature) {
 591     sys_error (ERR_SEVERE, "File %s does not have a valid projection file signature", m_filename.c_str());
 592     return false;
 593   }
 594
 595   char* pszRemarkStorage = new char [_remarksize+1];
 596   fs.read (pszRemarkStorage, _remarksize);
 597   if (! fs) {
 598     sys_error (ERR_SEVERE, "Error reading remark, _remarksize = %d", _remarksize);
 599     return false;
 600   }
 601   pszRemarkStorage[_remarksize] = 0;
 602   m_remark = pszRemarkStorage;
 603   delete pszRemarkStorage;
 604
 605   off_t _hsizeread = fs.tellg();
 606   if (!fs || _hsizeread != _hsize) {
 607     sys_error (ERR_WARNING, "File header size read %ld != file header size stored %ld [read_projections_header]\n_remarksize=%ld", (long int) _hsizeread, _hsize, _remarksize);
 608     return false;
 609   }
 610
 611   m_headerSize = _hsize;
 612   m_nView = _nView;
 613   m_nDet = _nDet;
 614   m_geometry = _geom;
 615   m_calcTime = _calcTime;
 616   m_rotStart = _rotStart;
 617   m_rotInc = _rotInc;
 618   m_detStart = _detStart;
 619   m_detInc = _detInc;
 620   m_dFocalLength = _focalLength;
 621   m_dSourceDetectorLength = _sourceDetectorLength;
 622   m_dViewDiameter = _viewDiameter;
 623   m_dFanBeamAngle = _fanBeamAngle;
 624   m_year = _year;
 625   m_month = _month;
 626   m_day = _day;
 627   m_hour = _hour;
 628   m_minute = _minute;
 629   m_second = _second;
 630
 631   m_label.setLabelType (Array2dFileLabel::L_HISTORY);
 632   m_label.setLabelString (m_remark);
 633   m_label.setCalcTime (m_calcTime);
 634   m_label.setDateTime (m_year, m_month, m_day, m_hour, m_minute, m_second);
 635
 636   return true;
 637 }
 638
 639 bool
 640 Projections::read (const std::string& filename)
 641 {
 642   return read (filename.c_str());
 643 }
 644
 645
 646 bool
 647 Projections::read (const char* filename)
 648 {
 649   m_filename = filename;
 650 #ifdef MSVC
 651   frnetorderstream fileRead (m_filename.c_str(), std::ios::in | std::ios::binary);
 652 #else
 653   frnetorderstream fileRead (m_filename.c_str(), std::ios::in | std::ios::binary | std::ios::nocreate);
 654 #endif
 655
 656   if (fileRead.fail())
 657     return false;
 658
 659   if (! headerRead (fileRead))
 660     return false;
 661
 662   deleteProjData ();
 663   newProjData();
 664
 665   for (int i = 0; i < m_nView; i++) {
 666     if (! detarrayRead (fileRead, *m_projData[i], i))
 667       break;
 668   }
 669
 670   fileRead.close();
 671   return true;
 672 }
 673
 674
 675 bool
 676 Projections::copyViewData (const std::string& filename, std::ostream& os, int startView, int endView)
 677 {
 678   return copyViewData (filename.c_str(), os, startView, endView);
 679 }
 680
 681 bool
 682 Projections::copyViewData (const char* const filename, std::ostream& os, int startView, int endView)
 683 {
 684   frnetorderstream is (filename, std::ios::in | std::ios::binary);
 685   kuint16 sizeHeader, signature;
 686   kuint32 _nView, _nDet;
 687
 688   is.seekg (0);
 689   if (is.fail()) {
 690     sys_error (ERR_SEVERE, "Unable to read projection file %s", filename);
 691     return false;
 692   }
 693
 694   is.readInt16 (sizeHeader);
 695   is.readInt16 (signature);
 696   is.readInt32 (_nView);
 697   is.readInt32 (_nDet);
 698   int nView = _nView;
 699   int nDet = _nDet;
 700
 701   if (signature != m_signature) {
 702     sys_error (ERR_SEVERE, "Illegal signature in projection file %s", filename);
 703     return false;
 704   }
 705
 706   if (startView < 0)
 707     startView = 0;
 708   if (startView > nView - 1)
 709     startView = nView;
 710   if (endView < 0 || endView > nView - 1)
 711     endView = nView - 1;
 712
 713   if (startView > endView) { // swap if start > end
 714     int tempView = endView;
 715     endView = startView;
 716     startView = tempView;
 717   }
 718
 719   int sizeView = 8 /* view_angle */ + 4 /* nDet */ + (4 * nDet);
 720   unsigned char* pViewData = new unsigned char [sizeView];
 721
 722   for (int i = startView; i <= endView; i++) {
 723     is.seekg (sizeHeader + i * sizeView);
 724     is.read (reinterpret_cast<char*>(pViewData), sizeView);
 725     os.write (reinterpret_cast<char*>(pViewData), sizeView);
 726     if (is.fail() || os.fail())
 727       break;
 728   }
 729
 730   delete pViewData;
 731   if (is.fail())
 732     sys_error (ERR_SEVERE, "Error reading projection file");
 733   if (os.fail())
 734     sys_error (ERR_SEVERE, "Error writing projection file");
 735
 736   return (! (is.fail() | os.fail()));
 737 }
 738
 739 bool
 740 Projections::copyHeader (const std::string& filename, std::ostream& os)
 741 {
 742   return copyHeader (filename.c_str(), os);
 743 }
 744
 745 bool
 746 Projections::copyHeader (const char* const filename, std::ostream& os)
 747 {
 748   frnetorderstream is (filename, std::ios::in | std::ios::binary);
 749   kuint16 sizeHeader, signature;
 750   is.readInt16 (sizeHeader);
 751   is.readInt16 (signature);
 752   is.seekg (0);
 753   if (signature != m_signature) {
 754     sys_error (ERR_SEVERE, "Illegal signature in projection file %s", filename);
 755     return false;
 756   }
 757
 758   unsigned char* pHdrData = new unsigned char [sizeHeader];
 759   is.read (reinterpret_cast<char*>(pHdrData), sizeHeader);
 760   if (is.fail()) {
 761     sys_error (ERR_SEVERE, "Error reading header");
 762     return false;
 763   }
 764
 765   os.write (reinterpret_cast<char*>(pHdrData), sizeHeader);
 766   if (os.fail()) {
 767     sys_error (ERR_SEVERE, "Error writing header");
 768     return false;
 769   }
 770
 771   return true;
 772 }
 773
 774 bool
 775 Projections::write (const std::string& filename)
 776 {
 777   return write (filename.c_str());
 778 }
 779
 780 bool
 781 Projections::write (const char* filename)
 782 {
 783   frnetorderstream fs (filename, std::ios::out | std::ios::binary | std::ios::trunc | std::ios::ate);
 784   m_filename = filename;
 785   if (! fs) {
 786     sys_error (ERR_SEVERE, "Error opening file %s for output [projections_create]", filename);
 787     return false;
 788   }
 789
 790   if (! headerWrite (fs))
 791     return false;
 792
 793   if (m_projData != NULL) {
 794     for (int i = 0; i < m_nView; i++) {
 795       if (! detarrayWrite (fs, *m_projData[i], i))
 796         break;
 797     }
 798   }
 799   if (! fs)
 800     return false;
 801
 802   fs.close();
 803
 804   return true;
 805 }
 806
 807 /* NAME
 808 *   detarrayRead                Read a Detector Array structure from the disk
 809 *
 810 * SYNOPSIS
 811 *   detarrayRead (proj, darray, view_num)
 812 *   DETARRAY *darray            Detector array storage location to be filled
 813 *   int      view_num           View number to read
 814 */
 815
 816 bool
 817 Projections::detarrayRead (fnetorderstream& fs, DetectorArray& darray, const int iview)
 818 {
 819   const int detval_bytes = darray.nDet() * sizeof(kfloat32);
 820   const int detheader_bytes = sizeof(kfloat64) /* view_angle */ + sizeof(kint32) /* nDet */;
 821   const int view_bytes = detheader_bytes + detval_bytes;
 822   const off_t start_data = m_headerSize + (iview * view_bytes);
 823   DetectorValue* detval_ptr = darray.detValues();
 824   kfloat64 view_angle;
 825   kuint32 nDet;
 826
 827   fs.seekg (start_data);
 828
 829   fs.readFloat64 (view_angle);
 830   fs.readInt32 (nDet);
 831   darray.setViewAngle (view_angle);
 832   //  darray.setNDet ( nDet);
 833
 834   for (unsigned int i = 0; i < nDet; i++) {
 835     kfloat32 detval;
 836     fs.readFloat32 (detval);
 837     detval_ptr[i] = detval;
 838   }
 839   if (! fs)
 840     return false;
 841
 842   return true;
 843 }
 844
 845
 846 /* NAME
 847 *   detarrayWrite                       Write detector array data to the disk
 848 *
 849 * SYNOPSIS
 850 *   detarrayWrite (darray, view_num)
 851 *   DETARRAY *darray                    Detector array data to be written
 852 *   int      view_num                   View number to write
 853 *
 854 * DESCRIPTION
 855 *       This routine writes the detarray data from the disk sequentially to
 856 *    the file that was opened with open_projections().  Data is written in
 857 *    binary format.
 858 */
 859
 860 bool
 861 Projections::detarrayWrite (fnetorderstream& fs, const DetectorArray& darray, const int iview)
 862 {
 863   const int detval_bytes = darray.nDet() * sizeof(float);
 864   const int detheader_bytes = sizeof(kfloat64) /* view_angle */ + sizeof(kint32) /* nDet */;
 865   const int view_bytes = detheader_bytes + detval_bytes;
 866   const off_t start_data = m_headerSize + (iview * view_bytes);
 867   const DetectorValue* const detval_ptr = darray.detValues();
 868   kfloat64 view_angle = darray.viewAngle();
 869   kuint32 nDet = darray.nDet();
 870
 871   fs.seekp (start_data);
 872   if (! fs) {
 873     sys_error (ERR_SEVERE, "Error seeking detectory array [detarrayWrite]");
 874     return false;
 875   }
 876
 877   fs.writeFloat64 (view_angle);
 878   fs.writeInt32 (nDet);
 879
 880   for (unsigned int i = 0; i < nDet; i++) {
 881     kfloat32 detval = detval_ptr[i];
 882     fs.writeFloat32 (detval);
 883   }
 884
 885   if (! fs)
 886     return (false);
 887
 888   return true;
 889 }
 890
 891 /* NAME
 892 *   printProjectionData                 Print projections data
 893 *
 894 * SYNOPSIS
 895 *   printProjectionData ()
 896 */
 897
 898 void
 899 Projections::printProjectionData ()
 900 {
 901   printProjectionData (0, nView() - 1);
 902 }
 903
 904 void
 905 Projections::printProjectionData (int startView, int endView)
 906 {
 907   printf("Projections Data\n\n");
 908   printf("Description: %s\n", m_remark.c_str());
 909   printf("Geometry: %s\n", Scanner::convertGeometryIDToName (m_geometry));
 910   printf("nView       = %8d             nDet = %8d\n", m_nView, m_nDet);
 911   printf("focalLength = %8.4f   ViewDiameter = %8.4f\n", m_dFocalLength, m_dViewDiameter);
 912   printf("fanBeamAngle= %8.4f SourceDetector = %8.4f\n", convertRadiansToDegrees(m_dFanBeamAngle), m_dSourceDetectorLength);
 913   printf("rotStart    = %8.4f         rotInc = %8.4f\n", m_rotStart, m_rotInc);
 914   printf("detStart    = %8.4f         detInc = %8.4f\n", m_detStart, m_detInc);
 915   if (m_projData != NULL) {
 916     if (startView < 0)
 917       startView = 0;
 918     if (endView < 0)
 919       endView = m_nView - 1;
 920     if (startView > m_nView - 1)
 921       startView = m_nView - 1;
 922     if (endView > m_nView - 1)
 923       endView = m_nView - 1;
 924     for (int ir = startView; ir <= endView - 1; ir++) {
 925       printf("View %d: angle %f\n", ir, m_projData[ir]->viewAngle());
 926       DetectorValue* detval = m_projData[ir]->detValues();
 927       for (int id = 0; id < m_projData[ir]->nDet(); id++)
 928         printf("%8.4f  ", detval[id]);
 929       printf("\n");
 930     }
 931   }
 932 }
 933
 934 void
 935 Projections::printScanInfo (std::ostringstream& os) const
 936 {
 937   os << "Number of detectors: " << m_nDet << "\n";
 938   os << "Number of views: " << m_nView<< "\n";
 939   os << "Description: " << m_remark.c_str()<< "\n";
 940   os << "Geometry: " << Scanner::convertGeometryIDToName (m_geometry)<< "\n";
 941   os << "Focal Length: " << m_dFocalLength<< "\n";
 942   os << "Source Detector Length: " << m_dSourceDetectorLength << "\n";
 943   os << "View Diameter: " << m_dViewDiameter<< "\n";
 944   os << "Fan Beam Angle: " << convertRadiansToDegrees(m_dFanBeamAngle) << "\n";
 945   os << "detStart: " << m_detStart<< "\n";
 946   os << "detInc: " << m_detInc<< "\n";
 947   os << "rotStart: " << m_rotStart<< "\n";
 948   os << "rotInc: " << m_rotInc<< "\n";
 949 }
 950
 951
 952 bool
 953 Projections::convertPolar (ImageFile& rIF, int iInterpolationID)
 954 {
 955   unsigned int nx = rIF.nx();
 956   unsigned int ny = rIF.ny();
 957   ImageFileArray v = rIF.getArray();
 958   ImageFileArray vImag = rIF.getImaginaryArray();
 959
 960   if (! v || nx == 0 || ny == 0)
 961     return false;
 962
 963   Projections* pProj = this;
 964   if (m_geometry == Scanner::GEOMETRY_EQUIANGULAR || m_geometry == Scanner::GEOMETRY_EQUILINEAR)
 965     pProj = interpolateToParallel();
 966
 967   Array2d<double> adView (nx, ny);
 968   Array2d<double> adDet (nx, ny);
 969   double** ppdView = adView.getArray();
 970   double** ppdDet = adDet.getArray();
 971
 972   std::complex<double>** ppcDetValue = new std::complex<double>* [pProj->m_nView];
 973   unsigned int iView;
 974   for (iView = 0; iView < pProj->m_nView; iView++) {
 975     ppcDetValue[iView] = new std::complex<double> [pProj->m_nDet];
 976     DetectorValue* detval = pProj->getDetectorArray (iView).detValues();
 977     for (unsigned int iDet = 0; iDet < pProj->m_nDet; iDet++)
 978       ppcDetValue[iView][iDet] = std::complex<double>(detval[iDet], 0);
 979   }
 980
 981   pProj->calcArrayPolarCoordinates (nx, ny, ppdView, ppdDet, pProj->m_nDet, 1., pProj->m_detInc);
 982
 983   pProj->interpolatePolar (v, vImag, nx, ny, ppcDetValue, ppdView, ppdDet, pProj->m_nView, pProj->m_nDet,
 984     pProj->m_nDet, iInterpolationID);
 985
 986   for (iView = 0; iView < pProj->m_nView; iView++)
 987     delete [] ppcDetValue[iView];
 988   delete [] ppcDetValue;
 989
 990   if (m_geometry == Scanner::GEOMETRY_EQUIANGULAR || m_geometry == Scanner::GEOMETRY_EQUILINEAR)
 991     delete pProj;
 992
 993   return true;
 994 }
 995
 996
 997 bool
 998 Projections::convertFFTPolar (ImageFile& rIF, int iInterpolationID, int iZeropad)
 999 {
1000 #ifndef HAVE_FFTW
1001   rIF.arrayDataClear();
1002   return false;
1003 #else
1004   unsigned int nx = rIF.nx();
1005   unsigned int ny = rIF.ny();
1006   ImageFileArray v = rIF.getArray();
1007   if (! rIF.isComplex())
1008     rIF.convertRealToComplex();
1009   ImageFileArray vImag = rIF.getImaginaryArray();
1010
1011   if (! v || nx == 0 || ny == 0)
1012     return false;
1013
1014   Projections* pProj = this;
1015   if (m_geometry == Scanner::GEOMETRY_EQUIANGULAR || m_geometry == Scanner::GEOMETRY_EQUILINEAR)
1016     pProj = interpolateToParallel();
1017
1018   int iInterpDet = nx;
1019 //  int iInterpDet = pProj->m_nDet;
1020   int iNumInterpDetWithZeros = ProcessSignal::addZeropadFactor (iInterpDet, iZeropad);
1021
1022   double dZeropadRatio = static_cast<double>(iNumInterpDetWithZeros) / static_cast<double>(iInterpDet);
1023
1024   fftw_plan plan = fftw_create_plan (iNumInterpDetWithZeros, FFTW_FORWARD, FFTW_IN_PLACE | FFTW_ESTIMATE | FFTW_USE_WISDOM);
1025
1026   fftw_complex* pcIn = new fftw_complex [iNumInterpDetWithZeros];
1027   std::complex<double>** ppcDetValue = new std::complex<double>* [pProj->m_nView];
1028   double dInterpScale = (pProj->m_nDet-1) / static_cast<double>(iInterpDet-1) / SQRT2;
1029
1030   double dFFTScale = 1. / static_cast<double>(iInterpDet * iInterpDet);
1031   int iMidPoint = iInterpDet / 2;
1032   double dMidPoint = static_cast<double>(iInterpDet) / 2.;
1033   int iZerosAdded = iNumInterpDetWithZeros - iInterpDet;
1034
1035   // For each view, interpolate to nx length, shift to center at origin, and FFt transform
1036   for (unsigned int iView = 0; iView < m_nView; iView++) {
1037     DetectorValue* detval = pProj->getDetectorArray(iView).detValues();
1038     LinearInterpolator<DetectorValue> projInterp (detval, pProj->m_nDet);
1039     for (unsigned int iDet = 0; iDet < iInterpDet; iDet++) {
1040       double dInterpPos = (m_nDet / 2.) + (iDet - dMidPoint) * dInterpScale;
1041       pcIn[iDet].re = projInterp.interpolate (dInterpPos) * dInterpScale;
1042       pcIn[iDet].im = 0;
1043     }
1044
1045     Fourier::shuffleFourierToNaturalOrder (pcIn, iInterpDet);
1046     if (iZerosAdded > 0) {
1047       for (unsigned int iDet1 = iMidPoint; iDet1 < iInterpDet; iDet1++)
1048         pcIn[iDet1+iZerosAdded] = pcIn[iDet1];
1049       for (unsigned int iDet2 = iMidPoint; iDet2 < iMidPoint + iZerosAdded; iDet2++)
1050         pcIn[iDet2].re = pcIn[iDet2].im = 0;
1051     }
1052
1053     fftw_one (plan, pcIn, NULL);
1054
1055     ppcDetValue[iView] = new std::complex<double> [iNumInterpDetWithZeros];
1056     for (unsigned int iD = 0; iD < iNumInterpDetWithZeros; iD++) {
1057       ppcDetValue[iView][iD] = std::complex<double> (pcIn[iD].re * dFFTScale, pcIn[iD].im * dFFTScale);
1058     }
1059
1060     Fourier::shuffleFourierToNaturalOrder (ppcDetValue[iView], iNumInterpDetWithZeros);
1061   }
1062   delete [] pcIn;
1063
1064   fftw_destroy_plan (plan);
1065
1066   Array2d<double> adView (nx, ny);
1067   Array2d<double> adDet (nx, ny);
1068   double** ppdView = adView.getArray();
1069   double** ppdDet = adDet.getArray();
1070   pProj->calcArrayPolarCoordinates (nx, ny, ppdView, ppdDet, iNumInterpDetWithZeros, dZeropadRatio,
1071     pProj->m_detInc * dInterpScale);
1072
1073   pProj->interpolatePolar (v, vImag, nx, ny, ppcDetValue, ppdView, ppdDet, pProj->m_nView, pProj->m_nDet,
1074     iNumInterpDetWithZeros, iInterpolationID);
1075
1076   if (m_geometry == Scanner::GEOMETRY_EQUIANGULAR || m_geometry == Scanner::GEOMETRY_EQUILINEAR)
1077     delete pProj;
1078
1079   for (int i = 0; i < m_nView; i++)
1080     delete [] ppcDetValue[i];
1081   delete [] ppcDetValue;
1082
1083   return true;
1084 #endif
1085 }
1086
1087
1088 void
1089 Projections::calcArrayPolarCoordinates (unsigned int nx, unsigned int ny, double** ppdView, double** ppdDet,
1090                                         int iNumDetWithZeros, double dZeropadRatio, double dDetInc)
1091 {
1092 //  double dLength = viewDiameter();
1093   double dLength = phmLen();
1094   double xMin = -dLength / 2;
1095   double xMax = xMin + dLength;
1096   double yMin = -dLength / 2;
1097   double yMax = yMin + dLength;
1098   double xCent = (xMin + xMax) / 2;
1099   double yCent = (yMin + yMax) / 2;
1100
1101   xMin = (xMin - xCent) * dZeropadRatio + xCent;
1102   xMax = (xMax - xCent) * dZeropadRatio + xCent;
1103   yMin = (yMin - yCent) * dZeropadRatio + yCent;
1104   yMax = (yMax - yCent) * dZeropadRatio + yCent;
1105
1106   double xInc = (xMax - xMin) / nx;     // size of cells
1107   double yInc = (yMax - yMin) / ny;
1108
1109   // +1 is correct for frequency data, ndet-1 is correct for projections
1110   int iDetCenter = (iNumDetWithZeros - 1) / 2;  // index refering to L=0 projection
1111   if (isEven (iNumDetWithZeros))
1112     iDetCenter = (iNumDetWithZeros + 1) / 2;
1113
1114   // Calculates polar coordinates (view#, det#) for each point on phantom grid
1115   double x = xMin + xInc / 2;   // Rectang coords of center of pixel
1116   for (unsigned int ix = 0; ix < nx; x += xInc, ix++) {
1117     double y = yMin + yInc / 2;
1118     for (unsigned int iy = 0; iy < ny; y += yInc, iy++) {
1119       double r = ::sqrt (x * x + y * y);
1120       double phi = atan2 (y, x);
1121
1122       if (phi < 0)
1123         phi += TWOPI;
1124       if (phi >= PI) {
1125         phi -= PI;
1126         r = -r;
1127       }
1128
1129       ppdView[ix][iy] = (phi - m_rotStart) / m_rotInc;
1130       ppdDet[ix][iy] = (r / dDetInc) + iDetCenter;
1131     }
1132   }
1133 }
1134
1135 void
1136 Projections::interpolatePolar (ImageFileArray& v, ImageFileArray& vImag,
1137      unsigned int nx, unsigned int ny, std::complex<double>** ppcDetValue, double** ppdView,
1138      double** ppdDet, unsigned int nView, unsigned int nDet, unsigned int nDetWithZeros, int iInterpolationID)
1139 {
1140   typedef std::complex<double> complexValue;
1141
1142   BilinearInterpolator<complexValue>* pBilinear;
1143   if (iInterpolationID == POLAR_INTERP_BILINEAR)
1144     pBilinear = new BilinearInterpolator<complexValue> (ppcDetValue, nView, nDetWithZeros);
1145
1146   BicubicPolyInterpolator<complexValue>* pBicubic;
1147   if (iInterpolationID == POLAR_INTERP_BICUBIC)
1148     pBicubic = new BicubicPolyInterpolator<complexValue> (ppcDetValue, nView, nDetWithZeros);
1149
1150   for (unsigned int ix = 0; ix < ny; ix++) {
1151     for (unsigned int iy = 0; iy < ny; iy++) {
1152
1153       if (iInterpolationID == POLAR_INTERP_NEAREST) {
1154         unsigned int iView = nearest<int> (ppdView[ix][iy]);
1155         unsigned int iDet = nearest<int> (ppdDet[ix][iy]);
1156         if (iView == nView) {
1157           iView = 0;
1158           iDet = m_nDet - iDet;
1159         }
1160         if (iDet >= 0 && iDet < nDetWithZeros && iView >= 0 && iView < nView) {
1161           v[ix][iy] = ppcDetValue[iView][iDet].real();
1162           if (vImag)
1163             vImag[ix][iy] = ppcDetValue[iView][iDet].imag();
1164         } else
1165           v[ix][iy] = 0;
1166
1167       } else if (iInterpolationID == POLAR_INTERP_BILINEAR) {
1168         std::complex<double> vInterp = pBilinear->interpolate (ppdView[ix][iy], ppdDet[ix][iy]);
1169         v[ix][iy] = vInterp.real();
1170         if (vImag)
1171           vImag[ix][iy] = vInterp.imag();
1172       } else if (iInterpolationID == POLAR_INTERP_BICUBIC) {
1173         std::complex<double> vInterp = pBicubic->interpolate (ppdView[ix][iy], ppdDet[ix][iy]);
1174         v[ix][iy] = vInterp.real();
1175         if (vImag)
1176           vImag[ix][iy] = vInterp.imag();
1177       }
1178     }
1179   }
1180 }
1181
1182 bool
1183 Projections::initFromSomatomAR_STAR (int iNViews, int iNDets, unsigned char* pData, unsigned long lDataLength)
1184 {
1185   init (iNViews, iNDets);
1186   m_geometry = Scanner::GEOMETRY_EQUIANGULAR;
1187   m_dFocalLength = 510;
1188   m_dSourceDetectorLength = 890;
1189   m_detInc = convertDegreesToRadians (3.06976 / 60);
1190   m_dFanBeamAngle = iNDets * m_detInc;
1191   m_detStart = -(m_dFanBeamAngle / 2);
1192   m_rotInc = TWOPI / static_cast<double>(iNViews);
1193   m_rotStart = 0;
1194   m_dViewDiameter = sin (m_dFanBeamAngle / 2) * m_dFocalLength * 2;
1195
1196   if (! ((iNViews == 750 && lDataLength == 1560000L) || (iNViews == 950 && lDataLength == 1976000L)
1197                 || (iNViews == 1500 && lDataLength == 3120000)))
1198     return false;
1199
1200   double dCenter = (iNDets - 1.) / 2.; // change from (Nm+1)/2 because of 0 vs. 1 indexing
1201   double* pdCosScale = new double [iNDets];
1202   for (int i = 0; i < iNDets; i++)
1203     pdCosScale[i] = 1. / cos ((i - dCenter) * m_detInc);
1204
1205   long lDataPos = 0;
1206   for (int iv = 0; iv < iNViews; iv++) {
1207     unsigned char* pArgBase = pData + lDataPos;
1208     unsigned char* p = pArgBase+0; SwapBytes4IfLittleEndian (p);
1209     long lProjNumber = *reinterpret_cast<long*>(p);
1210
1211     p = pArgBase+20;  SwapBytes4IfLittleEndian (p);
1212     long lEscale = *reinterpret_cast<long*>(p);
1213
1214     p = pArgBase+28;  SwapBytes4IfLittleEndian (p);
1215     long lTime = *reinterpret_cast<long*>(p);
1216
1217     p = pArgBase + 4; SwapBytes4IfLittleEndian (p);
1218     double dAlpha = *reinterpret_cast<float*>(p) + HALFPI;
1219
1220     p = pArgBase+12; SwapBytes4IfLittleEndian (p);
1221     double dAlign = *reinterpret_cast<float*>(p);
1222
1223     p = pArgBase + 16; SwapBytes4IfLittleEndian (p);
1224     double dMaxValue = *reinterpret_cast<float*>(p);
1225
1226     DetectorArray& detArray = getDetectorArray (iv);
1227     detArray.setViewAngle (dAlpha);
1228     DetectorValue* detval = detArray.detValues();
1229
1230     double dViewScale = 1. / (2294.4871 * ::pow (2.0, -lEscale));
1231     lDataPos += 32;
1232     for (int id = 0; id < iNDets; id++) {
1233       int iV = pData[lDataPos+1] + (pData[lDataPos] << 8);
1234       if (iV > 32767)   // two's complement signed conversion
1235         iV = iV - 65536;
1236       detval[id] = iV * dViewScale * pdCosScale[id];
1237       lDataPos += 2;
1238     }
1239 #if 1
1240     for (int k = iNDets - 2; k >= 0; k--)
1241       detval[k+1] = detval[k];
1242     detval[0] = 0;
1243 #endif
1244   }
1245
1246   delete pdCosScale;
1247   return true;
1248 }
1249
1250 Projections*
1251 Projections::interpolateToParallel () const
1252 {
1253   if (m_geometry == Scanner::GEOMETRY_PARALLEL)
1254     return const_cast<Projections*>(this);
1255
1256   int nDet = m_nDet;
1257   int nView = m_nView;
1258   Projections* pProjNew = new Projections (nView, nDet);
1259   pProjNew->m_geometry = Scanner::GEOMETRY_PARALLEL;
1260   pProjNew->m_dFocalLength = m_dFocalLength;
1261   pProjNew->m_dSourceDetectorLength = m_dSourceDetectorLength;
1262   pProjNew->m_dViewDiameter = m_dViewDiameter;
1263   pProjNew->m_dFanBeamAngle = m_dFanBeamAngle;
1264   pProjNew->m_calcTime  = 0;
1265   pProjNew->m_remark = m_remark;
1266   pProjNew->m_remark += "; Interpolate to Parallel";
1267   pProjNew->m_label.setLabelType (Array2dFileLabel::L_HISTORY);
1268   pProjNew->m_label.setLabelString (pProjNew->m_remark);
1269   pProjNew->m_label.setCalcTime (pProjNew->m_calcTime);
1270   pProjNew->m_label.setDateTime (pProjNew->m_year, pProjNew->m_month, pProjNew->m_day, pProjNew->m_hour, pProjNew->m_minute, pProjNew->m_second);
1271
1272   pProjNew->m_rotStart = 0;
1273 #ifdef CONVERT_PARALLEL_PI
1274   pProjNew->m_rotInc = PI / nView;;
1275 #else
1276   pProjNew->m_rotInc = TWOPI / nView;
1277 #endif
1278   pProjNew->m_detStart = -m_dViewDiameter / 2;
1279   pProjNew->m_detInc = m_dViewDiameter / nDet;
1280   if (isEven (nDet)) // even
1281     pProjNew->m_detInc = m_dViewDiameter / (nDet - 1);
1282
1283   ParallelRaysums parallel (this, ParallelRaysums::THETA_RANGE_NORMALIZE_TO_TWOPI);
1284
1285   double* pdThetaValuesForT = new double [pProjNew->nView()];
1286   double* pdRaysumsForT = new double [pProjNew->nView()];
1287
1288   // interpolate to evenly spaced theta (views)
1289   double dDetPos = pProjNew->m_detStart;
1290   for (int iD = 0; iD < pProjNew->nDet(); iD++, dDetPos += pProjNew->m_detInc) {
1291       parallel.getThetaAndRaysumsForT (iD, pdThetaValuesForT, pdRaysumsForT);
1292
1293     double dViewAngle = m_rotStart;
1294     int iLastFloor = -1;
1295     for (int iV = 0; iV < pProjNew->nView(); iV++, dViewAngle += pProjNew->m_rotInc) {
1296       DetectorValue* detValues = pProjNew->getDetectorArray (iV).detValues();
1297       LinearInterpolator<double> interp (pdThetaValuesForT, pdRaysumsForT, pProjNew->nView(), false);
1298       detValues[iD] = interp.interpolate (dViewAngle, &iLastFloor);
1299     }
1300   }
1301   delete pdThetaValuesForT;
1302   delete pdRaysumsForT;
1303
1304   // interpolate to evenly space t (detectors)
1305   double* pdOriginalDetPositions = new double [pProjNew->nDet()];
1306   parallel.getDetPositions (pdOriginalDetPositions);
1307
1308   double* pdDetValueCopy = new double [pProjNew->nDet()];
1309   double dViewAngle = m_rotStart;
1310   for (int iV = 0; iV < pProjNew->nView(); iV++, dViewAngle += pProjNew->m_rotInc) {
1311     DetectorArray& detArray = pProjNew->getDetectorArray (iV);
1312     DetectorValue* detValues = detArray.detValues();
1313     detArray.setViewAngle (dViewAngle);
1314
1315     for (int i = 0; i < pProjNew->nDet(); i++)
1316       pdDetValueCopy[i] =   detValues[i];
1317
1318     double dDetPos = pProjNew->m_detStart;
1319     int iLastFloor = -1;
1320     LinearInterpolator<double> interp (pdOriginalDetPositions, pdDetValueCopy, pProjNew->nDet(), false);
1321     for (int iD = 0; iD < pProjNew->nDet(); iD++, dDetPos += pProjNew->m_detInc)
1322       detValues[iD] = interp.interpolate (dDetPos, &iLastFloor);
1323   }
1324   delete pdDetValueCopy;
1325   delete pdOriginalDetPositions;
1326
1327   return pProjNew;
1328 }
1329
1330
1331 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
1332 //
1333 // Class ParallelRaysums
1334 //
1335 // Used for converting divergent beam raysums into Parallel raysums
1336 //
1337 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
1338
1339 ParallelRaysums::ParallelRaysums (const Projections* pProjections, int iThetaRange)
1340 : m_iNumCoordinates(0), m_iNumView(pProjections->nView()), m_iNumDet(pProjections->nDet()),
1341   m_iThetaRange (iThetaRange), m_pCoordinates(NULL)
1342 {
1343   int iGeometry = pProjections->geometry();
1344   double dDetInc = pProjections->detInc();
1345   double dDetStart = pProjections->detStart();
1346   double dFocalLength = pProjections->focalLength();
1347
1348   m_iNumCoordinates =  m_iNumView * m_iNumDet;
1349   m_pCoordinates = new ParallelRaysumCoordinate [m_iNumCoordinates];
1350   m_vecpCoordinates.reserve (m_iNumCoordinates);
1351   for (int i = 0; i < m_iNumCoordinates; i++)
1352     m_vecpCoordinates[i] = m_pCoordinates + i;
1353
1354   int iCoordinate = 0;
1355   for (int iV = 0; iV < m_iNumView; iV++) {
1356     double dViewAngle = pProjections->getDetectorArray(iV).viewAngle();
1357     const DetectorValue* detValues = pProjections->getDetectorArray(iV).detValues();
1358
1359     double dDetPos = dDetStart;
1360     for (int iD = 0; iD < m_iNumDet; iD++) {
1361       ParallelRaysumCoordinate* pC = m_vecpCoordinates[iCoordinate++];
1362
1363       if (iGeometry == Scanner::GEOMETRY_PARALLEL) {
1364         pC->m_dTheta = dViewAngle;
1365         pC->m_dT = dDetPos;
1366       } else if (iGeometry == Scanner::GEOMETRY_EQUILINEAR) {
1367         double dFanAngle = atan (dDetPos / pProjections->sourceDetectorLength());
1368         pC->m_dTheta = dViewAngle + dFanAngle;
1369         pC->m_dT = dFocalLength * sin(dFanAngle);
1370
1371       } else if (iGeometry == Scanner::GEOMETRY_EQUIANGULAR) {
1372         // fan angle is same as dDetPos
1373         pC->m_dTheta = dViewAngle + dDetPos;
1374         pC->m_dT = dFocalLength * sin (dDetPos);
1375       }
1376       if (m_iThetaRange != THETA_RANGE_UNCONSTRAINED) {
1377         pC->m_dTheta = normalizeAngle (pC->m_dTheta);
1378         if (m_iThetaRange == THETA_RANGE_FOLD_TO_PI && pC->m_dTheta >= PI) {
1379           pC->m_dTheta -= PI;
1380           pC->m_dT = -pC->m_dT;
1381         }
1382       }
1383       pC->m_dRaysum = detValues[iD];
1384       dDetPos += dDetInc;
1385     }
1386   }
1387 }
1388
1389 ParallelRaysums::~ParallelRaysums()
1390 {
1391   delete m_pCoordinates;
1392 }
1393
1394 ParallelRaysums::CoordinateContainer&
1395 ParallelRaysums::getSortedByTheta()
1396 {
1397   if (m_vecpSortedByTheta.size() == 0) {
1398     m_vecpSortedByTheta.resize (m_iNumCoordinates);
1399     for (int i = 0; i < m_iNumCoordinates; i++)
1400       m_vecpSortedByTheta[i] = m_vecpCoordinates[i];
1401     std::sort (m_vecpSortedByTheta.begin(), m_vecpSortedByTheta.end(), ParallelRaysumCoordinate::compareByTheta);
1402   }
1403
1404   return m_vecpSortedByTheta;
1405 }
1406
1407 ParallelRaysums::CoordinateContainer&
1408 ParallelRaysums::getSortedByT()
1409 {
1410   if (m_vecpSortedByT.size() == 0) {
1411     m_vecpSortedByT.resize (m_iNumCoordinates);
1412     for (int i = 0; i < m_iNumCoordinates; i++)
1413       m_vecpSortedByT[i] = m_vecpCoordinates[i];
1414     std::sort (m_vecpSortedByT.begin(), m_vecpSortedByT.end(), ParallelRaysumCoordinate::compareByT);
1415   }
1416
1417   return m_vecpSortedByT;
1418 }
1419
1420
1421 void
1422 ParallelRaysums::getLimits (double* dMinT, double* dMaxT, double* dMinTheta, double* dMaxTheta) const
1423 {
1424   if (m_iNumCoordinates <= 0)
1425     return;
1426
1427   *dMinT = *dMaxT = m_vecpCoordinates[0]->m_dT;
1428   *dMinTheta = *dMaxTheta = m_vecpCoordinates[0]->m_dTheta;
1429
1430   for (int i = 0; i < m_iNumCoordinates; i++) {
1431     double dT = m_vecpCoordinates[i]->m_dT;
1432     double dTheta = m_vecpCoordinates[i]->m_dTheta;
1433
1434     if (dT < *dMinT)
1435       *dMinT = dT;
1436     else if (dT > *dMaxT)
1437       *dMaxT = dT;
1438
1439     if (dTheta < *dMinTheta)
1440       *dMinTheta = dTheta;
1441     else if (dTheta > *dMaxTheta)
1442       *dMaxTheta = dTheta;
1443   }
1444 }
1445
1446 void
1447 ParallelRaysums::getThetaAndRaysumsForT (int iTheta, double* pTheta, double* pRaysum)
1448 {
1449   const CoordinateContainer& coordsT = getSortedByT();
1450
1451   int iBase = iTheta * m_iNumView;
1452   for (int i = 0; i < m_iNumView; i++) {
1453     int iPos = iBase + i;
1454     pTheta[i] = coordsT[iPos]->m_dTheta;
1455     pRaysum[i] = coordsT[iPos]->m_dRaysum;
1456   }
1457 }
1458
1459 void
1460 ParallelRaysums::getDetPositions (double* pdDetPos)
1461 {
1462   const CoordinateContainer& coordsT = getSortedByT();
1463
1464   int iPos = 0;
1465   for (int i = 0; i < m_iNumDet; i++) {
1466     pdDetPos[i] = coordsT[iPos]->m_dT;
1467     iPos += m_iNumView;
1468   }
1469 }