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 1.83 2003/07/04 21:39:40 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 #include <ctime>
  29 #include "interpolator.h"
  30
  31 const kuint16 Projections::m_signature = ('P'*256 + 'J');
  32
  33 const int Projections::POLAR_INTERP_INVALID = -1;
  34 const int Projections::POLAR_INTERP_NEAREST = 0;
  35 const int Projections::POLAR_INTERP_BILINEAR = 1;
  36 const int Projections::POLAR_INTERP_BICUBIC = 2;
  37
  38 const char* const Projections::s_aszInterpName[] =
  39 {
  40   "nearest",
  41   "bilinear",
  42 //  {"bicubic"},
  43 };
  44
  45 const char* const Projections::s_aszInterpTitle[] =
  46 {
  47   "Nearest",
  48   "Bilinear",
  49 //  {"Bicubic"},
  50 };
  51
  52 const int Projections::s_iInterpCount = sizeof(s_aszInterpName) / sizeof(char*);
  53
  54
  55
  56 /* NAME
  57 *    Projections                Constructor for projections matrix storage
  58 *
  59 * SYNOPSIS
  60 *    proj = projections_create (filename, nView, nDet)
  61 *    Projections& proj          Allocated projections structure & matrix
  62 *    int nView                  Number of rotated view
  63 *    int nDet                   Number of detectors
  64 *
  65 */
  66
  67 Projections::Projections (const Scanner& scanner)
  68 : m_projData(0)
  69 {
  70   initFromScanner (scanner);
  71 }
  72
  73
  74 Projections::Projections (const int nView, const int nDet)
  75 : m_projData(0)
  76 {
  77   init (nView, nDet);
  78 }
  79
  80 Projections::Projections (void)
  81 : m_projData(0)
  82 {
  83   init (0, 0);
  84 }
  85
  86 Projections::~Projections (void)
  87 {
  88   deleteProjData();
  89 }
  90
  91 int
  92 Projections::convertInterpNameToID (const char* const interpName)
  93 {
  94   int interpID = POLAR_INTERP_INVALID;
  95
  96   for (int i = 0; i < s_iInterpCount; i++)
  97     if (strcasecmp (interpName, s_aszInterpName[i]) == 0) {
  98       interpID = i;
  99       break;
 100     }
 101
 102     return (interpID);
 103 }
 104
 105 const char*
 106 Projections::convertInterpIDToName (const int interpID)
 107 {
 108   static const char *interpName = "";
 109
 110   if (interpID >= 0 && interpID < s_iInterpCount)
 111     return (s_aszInterpName[interpID]);
 112
 113   return (interpName);
 114 }
 115
 116 const char*
 117 Projections::convertInterpIDToTitle (const int interpID)
 118 {
 119   static const char *interpTitle = "";
 120
 121   if (interpID >= 0 && interpID < s_iInterpCount)
 122     return (s_aszInterpTitle[interpID]);
 123
 124   return (interpTitle);
 125 }
 126
 127
 128
 129 void
 130 Projections::init (const int nView, const int nDet)
 131 {
 132   m_label.setLabelType (Array2dFileLabel::L_HISTORY);
 133   m_nView = nView;
 134   m_nDet = nDet;
 135   newProjData ();
 136
 137   time_t t = time (NULL);
 138   tm* lt = localtime (&t);
 139   m_year = lt->tm_year;
 140   m_month = lt->tm_mon;
 141   m_day = lt->tm_mday;
 142   m_hour = lt->tm_hour;
 143   m_minute = lt->tm_min;
 144   m_second = lt->tm_sec;
 145 }
 146
 147 void
 148 Projections::initFromScanner (const Scanner& scanner)
 149 {
 150   m_label.setLabelType (Array2dFileLabel::L_HISTORY);
 151   deleteProjData();
 152   init (scanner.nView(), scanner.nDet());
 153
 154   m_rotInc = scanner.rotInc();
 155   m_detInc = scanner.detInc();
 156   m_detStart =  scanner.detStart();
 157   m_geometry = scanner.geometry();
 158   m_dFocalLength = scanner.focalLength();
 159   m_dSourceDetectorLength = scanner.sourceDetectorLength();
 160   m_dViewDiameter = scanner.viewDiameter();
 161   m_rotStart = scanner.offsetView()*scanner.rotInc();
 162   m_dFanBeamAngle = scanner.fanBeamAngle();
 163 }
 164
 165 void
 166 Projections::setNView (int nView)  // used by MPI to reduce # of views
 167 {
 168   deleteProjData();
 169   init (nView, m_nDet);
 170 }
 171
 172 //  Helical 180 Linear Interpolation.
 173 //  This member function takes a set of helical scan projections and
 174 //  performs a linear interpolation between pairs of complementary rays
 175 //  to produce a single projection data set approximating what would be
 176 //  measured at a single axial plane.
 177 //  Complementary rays are rays which traverse the same path through the
 178 //  phantom in opposite directions.
 179 //
 180 //  For parallel beam geometry, a ray with a given gantry angle beta and a
 181 //  detector iDet will have a complementary ray at beta + pi and nDet-iDet
 182 //
 183 //  For equiangular or equilinear beam geometry the complementary ray to
 184 //  gantry angle beta and fan-beam angle gamma is at
 185 //  beta-hat = beta +2*gamma + pi, and gamma-hat =  -gamma.
 186 //  Note that beta-hat - beta depends on gamma and is not constant.
 187 //
 188 //  The algorithm used here is from Crawford and King, Med. Phys. 17(6)
 189 //  1990 p967; what they called method "C", CSH-HH.  It uses interpolation only
 190 //  between pairs of complementary rays on either side of an image plane.
 191 //  Input data must sample gantry angles from zero to
 192 //  (2*pi + 2* fan-beam-angle).  The data set produced contains gantry
 193 //  angles from 0 to Pi+fan-beam-angle.  This is a "halfscan" data set,
 194 //  which still contains redundant data, and can be used with a half scan
 195 //  reconstruction to produce an image.
 196 //  In this particular implementation a lower triangle from (beta,gamma) =
 197 //  (0,-fanAngle/2)->(2*fanAngle,-fanAngle/2)->(0,fanAngle/2) contains
 198 //  zeros, but is actually redundant with data contained in the region
 199 //  (pi+fanAngle,-fanAngle/2)->(pi+fanAngle, fanAngle/2) ->(pi-fanAngle,
 200 //  fanAngle/2).
 201 //
 202 int
 203 Projections::Helical180LI(int interpolation_view)
 204 {
 205    if (m_geometry == Scanner::GEOMETRY_INVALID)
 206    {
 207        std::cerr << "Invalid geometry " << m_geometry << std::endl;
 208        return (2);
 209    }
 210    else if (m_geometry == Scanner::GEOMETRY_PARALLEL)
 211    {
 212        std::cerr << "Helical 180LI not yet implemented for PARALLEL geometry"
 213                    << std::endl;
 214        return (2);
 215    }
 216    else if (m_geometry == Scanner::GEOMETRY_EQUILINEAR)
 217    {
 218        std::cerr << "Helical 180LI not yet implemented for EQUILINEAR geometry"
 219                    << std::endl;
 220        return (2);
 221    }
 222    else if (m_geometry == Scanner::GEOMETRY_EQUIANGULAR)
 223    {
 224            return Helical180LI_Equiangular(interpolation_view);
 225    }
 226    else
 227    {
 228        std::cerr << "Invalid geometry  in projection data file" << m_geometry
 229                    << std::endl;
 230        return (2);
 231    }
 232 }
 233 int
 234 Projections::Helical180LI_Equiangular(int interpView)
 235 {
 236    double dbeta = m_rotInc;
 237    double dgamma =  m_detInc;
 238    double fanAngle = m_dFanBeamAngle;
 239    int offsetView=0;
 240
 241    // is there enough data in the data set?  Should have 2(Pi+fanAngle)
 242    // coverage minimum
 243    if ( m_nView <  static_cast<int>((2*( PI + fanAngle ) ) / dbeta) -1 ){
 244        std::cerr   << "Data set does not include 360 +2*FanBeamAngle views"
 245                    << std::endl;
 246        return (1);
 247    }
 248
 249    if (interpView < 0)   // use default position at PI+fanAngle
 250    {
 251        interpView = static_cast<int> ((PI+fanAngle)/dbeta);
 252    }
 253    else
 254    {
 255        // check if there is PI+fanAngle data on either side of the
 256        // of the specified image plane
 257        if ( interpView*dbeta < PI+fanAngle ||
 258             interpView*dbeta + PI + fanAngle > m_nView*dbeta)
 259        {
 260            std::cerr << "There isn't PI+fanAngle of data on either side of the requested interpolation view" << std::endl;
 261            return(1);
 262        }
 263        offsetView = interpView - static_cast<int>((PI+fanAngle)/dbeta);
 264
 265    }
 266    int last_interp_view = static_cast<int> ((PI+fanAngle)/dbeta);
 267
 268
 269 // make a new array for data...
 270    class DetectorArray ** newdetarray = new DetectorArray * [last_interp_view+1];
 271    for ( int i=0 ; i <= last_interp_view ; i++ ){
 272        newdetarray[i] = new DetectorArray (m_nDet);
 273        newdetarray[i]->setViewAngle((i+offsetView)*dbeta);
 274        DetectorValue* newdetval = (newdetarray[i])->detValues();
 275        // and initialize the data to zero
 276        for (int j=0; j < m_nDet; j++)
 277            newdetval[j] = 0.;
 278    }
 279
 280    int last_acq_view = 2*last_interp_view;
 281    for ( int iView = 0 ; iView <= last_acq_view; iView++) {
 282        double beta = iView * dbeta;
 283
 284        for ( int iDet = 0; iDet < m_nDet; iDet++) {
 285            double gamma = (iDet -(m_nDet-1)/2)* dgamma ;
 286            int newiView, newiDet;
 287            if (beta < PI+fanAngle) { //if (PI +fanAngle - beta > dbeta )
 288                //newbeta = beta;
 289                //newgamma = gamma;
 290                newiDet = iDet;
 291                newiView = iView;
 292            }
 293            else // (beta > PI+fanAngle)
 294            {
 295                //newbeta = beta +2*gamma - 180;
 296                //newgamma = -gamma;
 297                newiDet = -iDet + (m_nDet -1);
 298                // newiView = nearest<int>((beta + 2*gamma - PI)/dbeta);
 299                //newiView = static_cast<int>(( (iView*dbeta) + 2*(iDet-(m_nDet-1)/2)*dgamma - PI)/dbeta);
 300                newiView = nearest<int>(( (iView*dbeta) + 2*(iDet-(m_nDet-1)/2)*dgamma - PI)/dbeta);
 301            }
 302
 303 #ifdef DEBUG
 304 //std::cout << beta << " "<< gamma << " " << newbeta << " " << newgamma <<"    " << iView-offsetView << " " << iDet << " " << newiView << " " << newiDet << std::endl;
 305 //std::cout << iView-offsetView << " " << iDet << " " << newiView << " " << newiDet << std::endl;
 306 #endif
 307
 308            if (   ( beta > fanAngle - 2*gamma)
 309                && ( beta < 2*PI + fanAngle -2*gamma)  )
 310           {  // not in region  1 or 8
 311                DetectorValue* detval = (m_projData[iView+offsetView])->detValues();
 312                DetectorValue* newdetval = (newdetarray[newiView])->detValues();
 313                if (   beta > fanAngle - 2*gamma
 314                    && beta <= 2*fanAngle ) {  // in region 2
 315                    newdetval[newiDet] +=
 316                        (beta +2*gamma - fanAngle)/(PI+2*gamma)
 317                                * detval[iDet];
 318                } else if ( beta > 2*fanAngle
 319                           && beta <= PI - 2*gamma) {  // in region 3
 320                    newdetval[newiDet] +=
 321                        (beta +2*gamma - fanAngle)/(PI+2*gamma)
 322                                * detval[iDet];
 323                }
 324                else if (   beta > PI -2*gamma
 325                         && beta <= PI + fanAngle ) {  // in region 4
 326                    newdetval[newiDet] +=
 327                        (beta +2*gamma - fanAngle)/(PI+2*gamma)
 328                                * detval[iDet];
 329                }
 330                else if (   beta > PI + fanAngle
 331                         && beta <= PI +2*fanAngle -2*gamma) { // in region 5
 332                    newdetval[newiDet] +=
 333                        (2*PI - beta - 2*gamma + fanAngle)/(PI-2*gamma)
 334                                *detval[iDet];
 335                }
 336                else if (   beta > PI +2*fanAngle -2*gamma
 337                         && beta <= 2*PI) {  // in region 6
 338                    newdetval[newiDet] +=
 339                        (2*PI - beta - 2*gamma + fanAngle)/(PI-2*gamma)
 340                        *detval[iDet];
 341                }
 342                else if (   beta > 2*PI
 343                         && beta <= 2*PI + fanAngle -2*gamma){ // in region 7
 344                    newdetval[newiDet] +=
 345                        (2*PI - beta -2*gamma + fanAngle)/(PI-2*gamma)
 346                        *detval[iDet];
 347                }
 348                else
 349                {
 350                    ; // outside region of interest
 351                }
 352            }
 353        }
 354    }
 355    deleteProjData();
 356    m_projData = newdetarray;
 357    m_nView = last_interp_view+1;
 358
 359    return (0);
 360 }
 361 // HalfScanFeather:
 362 // A HalfScan Projection Data Set  for equiangular geometry,
 363 // covering gantry angles from 0 to  pi+fanBeamAngle
 364 // and fan angle gamma from -fanBeamAngle/2 to fanBeamAngle/2
 365 // contains redundant information.  If one copy of this data is left as
 366 // zero, (as in the Helical180LI routine above) overweighting is avoided,
 367 // but the discontinuity in the data introduces ringing in the image.
 368 // This routine makes a copy of the data and applies a weighting to avoid
 369 // over-representation, as given in Appendix C of Crawford and King, Med
 370 // Phys 17 1990, p967.
 371 int
 372 Projections::HalfScanFeather(void)
 373 {
 374    double dbeta = m_rotInc;
 375    double dgamma =  m_detInc;
 376    double fanAngle = m_dFanBeamAngle;
 377
 378 // is there enough data?
 379    if ( m_nView !=  static_cast<int>(( PI+fanAngle ) / dbeta) +1 ){
 380        std::cerr   << "Data set does seem have enough data to be a halfscan data set"  << std::endl;
 381        return (1);
 382    }
 383    if (m_geometry == Scanner::GEOMETRY_INVALID) {
 384        std::cerr << "Invalid geometry " << m_geometry << std::endl;
 385        return (2);
 386    }
 387
 388    if (m_geometry == Scanner::GEOMETRY_PARALLEL) {
 389        std::cerr << "HalfScanFeather not yet implemented for PARALLEL geometry"<< std::endl;
 390        return (2);
 391    }
 392
 393    for ( int iView2 = 0 ; iView2 < m_nView; iView2++) {
 394        double beta2 = iView2 * dbeta;
 395        for ( int iDet2 = 0; iDet2 < m_nDet; iDet2++) {
 396            double gamma2 = (iDet2 -(m_nDet-1)/2)* dgamma ;
 397            if ( ( beta2 >= PI  - 2*gamma2) ) {  // in redundant data region
 398                int iView1, iDet1;
 399                iDet1 =  (m_nDet -1) - iDet2;
 400                //iView1 = nearest<int>((beta2 + 2*gamma2 - PI)/dbeta);
 401                iView1 = nearest<int>(( (iView2*dbeta)
 402                                + 2*(iDet2-(m_nDet-1)/2)*dgamma - PI)/dbeta);
 403
 404
 405                DetectorValue* detval2 = (m_projData[iView2])->detValues();
 406                DetectorValue* detval1 = (m_projData[iView1])->detValues();
 407
 408                detval1[iDet1] = detval2[iDet2] ;
 409
 410                double x, w1,w2,beta1, gamma1;
 411                beta1= iView1*dbeta;
 412                gamma1 = -gamma2;
 413                if ( beta1 <= (fanAngle - 2*gamma1) )
 414                    x = beta1 / ( fanAngle - 2*gamma1);
 415                else if ( (fanAngle  - 2*gamma1 <= beta1 ) && beta1 <= PI - 2*gamma1)
 416                    x = 1;
 417                else if ( (PI - 2*gamma1 <= beta1 ) && ( beta1 <=PI + fanAngle) )
 418                    x = (PI +fanAngle - beta1)/(fanAngle + 2*gamma1);
 419                else {
 420                    std::cerr << "Shouldn't be here!"<< std::endl;
 421                    return(4);
 422                }
 423                w1 = (3*x - 2*x*x)*x;
 424                w2 = 1-w1;
 425                detval1[iDet1] *= w1;
 426                detval2[iDet2] *= w2;
 427
 428            }
 429        }
 430    }
 431    // heuristic scaling, why this factor?
 432    double scalefactor = m_nView * m_rotInc / PI;
 433    for ( int iView = 0 ; iView < m_nView; iView++) {
 434        DetectorValue* detval = (m_projData[iView])->detValues();
 435        for ( int iDet = 0; iDet < m_nDet; iDet++) {
 436            detval[iDet] *= scalefactor;
 437        }
 438    }
 439
 440    return (0);
 441 }
 442
 443 // NAME
 444 // newProjData
 445
 446 void
 447 Projections::newProjData (void)
 448 {
 449   if (m_projData)
 450     sys_error(ERR_WARNING, "m_projData != NULL [newProjData]");
 451
 452   if (m_nView > 0 && m_nDet) {
 453     m_projData = new DetectorArray* [m_nView];
 454
 455     for (int i = 0; i < m_nView; i++)
 456       m_projData[i] = new DetectorArray (m_nDet);
 457   }
 458 }
 459
 460
 461 /* NAME
 462 *   projections_free                    Free memory allocated to projections
 463 *
 464 * SYNOPSIS
 465 *   projections_free(proj)
 466 *   Projections& proj                           Projectionss to be deallocated
 467 */
 468
 469 void
 470 Projections::deleteProjData (void)
 471 {
 472   if (m_projData != NULL) {
 473     for (int i = 0; i < m_nView; i++)
 474       delete m_projData[i];
 475
 476     delete m_projData;
 477     m_projData = NULL;
 478   }
 479 }
 480
 481
 482 /* NAME
 483 *    Projections::headerWwrite         Write data header for projections file
 484 *
 485 */
 486
 487 bool
 488 Projections::headerWrite (fnetorderstream& fs)
 489 {
 490   kuint16 _hsize = m_headerSize;
 491   kuint16 _signature = m_signature;
 492   kuint32 _nView = m_nView;
 493   kuint32 _nDet = m_nDet;
 494   kuint32 _geom = m_geometry;
 495   kuint16 _remarksize = m_remark.length();
 496   kuint16 _year = m_year;
 497   kuint16 _month = m_month;
 498   kuint16 _day = m_day;
 499   kuint16 _hour = m_hour;
 500   kuint16 _minute = m_minute;
 501   kuint16 _second = m_second;
 502
 503   kfloat64 _calcTime = m_calcTime;
 504   kfloat64 _rotStart = m_rotStart;
 505   kfloat64 _rotInc = m_rotInc;
 506   kfloat64 _detStart = m_detStart;
 507   kfloat64 _detInc = m_detInc;
 508   kfloat64 _viewDiameter = m_dViewDiameter;
 509   kfloat64 _focalLength = m_dFocalLength;
 510   kfloat64 _sourceDetectorLength = m_dSourceDetectorLength;
 511   kfloat64 _fanBeamAngle = m_dFanBeamAngle;
 512
 513   fs.seekp(0);
 514   if (! fs)
 515     return false;
 516
 517   fs.writeInt16 (_hsize);
 518   fs.writeInt16 (_signature);
 519   fs.writeInt32 (_nView);
 520   fs.writeInt32 (_nDet);
 521   fs.writeInt32 (_geom);
 522   fs.writeFloat64 (_calcTime);
 523   fs.writeFloat64 (_rotStart);
 524   fs.writeFloat64 (_rotInc);
 525   fs.writeFloat64 (_detStart);
 526   fs.writeFloat64 (_detInc);
 527   fs.writeFloat64 (_viewDiameter);
 528   fs.writeFloat64 (_focalLength);
 529   fs.writeFloat64 (_sourceDetectorLength);
 530   fs.writeFloat64 (_fanBeamAngle);
 531   fs.writeInt16 (_year);
 532   fs.writeInt16 (_month);
 533   fs.writeInt16 (_day);
 534   fs.writeInt16 (_hour);
 535   fs.writeInt16 (_minute);
 536   fs.writeInt16 (_second);
 537   fs.writeInt16 (_remarksize);
 538   fs.write (m_remark.c_str(), _remarksize);
 539
 540   m_headerSize = fs.tellp();
 541   _hsize = m_headerSize;
 542   fs.seekp(0);
 543   fs.writeInt16 (_hsize);
 544   if (! fs)
 545     return false;
 546
 547   return true;
 548 }
 549
 550 /* NAME
 551 *    projections_read_header         Read data header for projections file
 552 *
 553 */
 554 bool
 555 Projections::headerRead (fnetorderstream& fs)
 556 {
 557   kuint16 _hsize, _signature, _year, _month, _day, _hour, _minute, _second, _remarksize = 0;
 558   kuint32 _nView, _nDet, _geom;
 559   kfloat64 _calcTime, _rotStart, _rotInc, _detStart, _detInc, _focalLength, _sourceDetectorLength, _viewDiameter, _fanBeamAngle;
 560
 561   fs.seekg(0);
 562   if (! fs)
 563     return false;
 564
 565   fs.readInt16 (_hsize);
 566   fs.readInt16 (_signature);
 567   fs.readInt32 (_nView);
 568   fs.readInt32 (_nDet);
 569   fs.readInt32 (_geom);
 570   fs.readFloat64 (_calcTime);
 571   fs.readFloat64 (_rotStart);
 572   fs.readFloat64 (_rotInc);
 573   fs.readFloat64 (_detStart);
 574   fs.readFloat64 (_detInc);
 575   fs.readFloat64 (_viewDiameter);
 576   fs.readFloat64 (_focalLength);
 577   fs.readFloat64 (_sourceDetectorLength);
 578   fs.readFloat64 (_fanBeamAngle);
 579   fs.readInt16 (_year);
 580   fs.readInt16 (_month);
 581   fs.readInt16 (_day);
 582   fs.readInt16 (_hour);
 583   fs.readInt16 (_minute);
 584   fs.readInt16 (_second);
 585   fs.readInt16 (_remarksize);
 586
 587   if (! fs) {
 588     sys_error (ERR_SEVERE, "Error reading header information , _remarksize=%d [projections_read_header]", _remarksize);
 589     return false;
 590   }
 591
 592   if (_signature != m_signature) {
 593     sys_error (ERR_SEVERE, "File %s does not have a valid projection file signature", m_filename.c_str());
 594     return false;
 595   }
 596
 597   char* pszRemarkStorage = new char [_remarksize+1];
 598   fs.read (pszRemarkStorage, _remarksize);
 599   if (! fs) {
 600     sys_error (ERR_SEVERE, "Error reading remark, _remarksize = %d", _remarksize);
 601     return false;
 602   }
 603   pszRemarkStorage[_remarksize] = 0;
 604   m_remark = pszRemarkStorage;
 605   delete pszRemarkStorage;
 606
 607   off_t _hsizeread = fs.tellg();
 608   if (!fs || _hsizeread != _hsize) {
 609     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);
 610     return false;
 611   }
 612
 613   m_headerSize = _hsize;
 614   m_nView = _nView;
 615   m_nDet = _nDet;
 616   m_geometry = _geom;
 617   m_calcTime = _calcTime;
 618   m_rotStart = _rotStart;
 619   m_rotInc = _rotInc;
 620   m_detStart = _detStart;
 621   m_detInc = _detInc;
 622   m_dFocalLength = _focalLength;
 623   m_dSourceDetectorLength = _sourceDetectorLength;
 624   m_dViewDiameter = _viewDiameter;
 625   m_dFanBeamAngle = _fanBeamAngle;
 626   m_year = _year;
 627   m_month = _month;
 628   m_day = _day;
 629   m_hour = _hour;
 630   m_minute = _minute;
 631   m_second = _second;
 632
 633   m_label.setLabelType (Array2dFileLabel::L_HISTORY);
 634   m_label.setLabelString (m_remark);
 635   m_label.setCalcTime (m_calcTime);
 636   m_label.setDateTime (m_year, m_month, m_day, m_hour, m_minute, m_second);
 637
 638   return true;
 639 }
 640
 641 bool
 642 Projections::read (const std::string& filename)
 643 {
 644   return read (filename.c_str());
 645 }
 646
 647
 648 bool
 649 Projections::read (const char* filename)
 650 {
 651   m_filename = filename;
 652 #ifdef MSVC
 653   frnetorderstream fileRead (m_filename.c_str(), std::ios::in | std::ios::binary);
 654 #else
 655   frnetorderstream fileRead (m_filename.c_str(), std::ios::in | std::ios::binary); // | std::ios::nocreate);
 656 #endif
 657
 658   if (fileRead.fail())
 659     return false;
 660
 661   if (! headerRead (fileRead))
 662     return false;
 663
 664   deleteProjData ();
 665   newProjData();
 666
 667   for (int i = 0; i < m_nView; i++) {
 668     if (! detarrayRead (fileRead, *m_projData[i], i))
 669       break;
 670   }
 671
 672   fileRead.close();
 673   return true;
 674 }
 675
 676
 677 bool
 678 Projections::copyViewData (const std::string& filename, std::ostream& os, int startView, int endView)
 679 {
 680   return copyViewData (filename.c_str(), os, startView, endView);
 681 }
 682
 683 bool
 684 Projections::copyViewData (const char* const filename, std::ostream& os, int startView, int endView)
 685 {
 686   frnetorderstream is (filename, std::ios::in | std::ios::binary);
 687   kuint16 sizeHeader, signature;
 688   kuint32 _nView, _nDet;
 689
 690   is.seekg (0);
 691   if (is.fail()) {
 692     sys_error (ERR_SEVERE, "Unable to read projection file %s", filename);
 693     return false;
 694   }
 695
 696   is.readInt16 (sizeHeader);
 697   is.readInt16 (signature);
 698   is.readInt32 (_nView);
 699   is.readInt32 (_nDet);
 700   int nView = _nView;
 701   int nDet = _nDet;
 702
 703   if (signature != m_signature) {
 704     sys_error (ERR_SEVERE, "Illegal signature in projection file %s", filename);
 705     return false;
 706   }
 707
 708   if (startView < 0)
 709     startView = 0;
 710   if (startView > nView - 1)
 711     startView = nView;
 712   if (endView < 0 || endView > nView - 1)
 713     endView = nView - 1;
 714
 715   if (startView > endView) { // swap if start > end
 716     int tempView = endView;
 717     endView = startView;
 718     startView = tempView;
 719   }
 720
 721   int sizeView = 8 /* view_angle */ + 4 /* nDet */ + (4 * nDet);
 722   unsigned char* pViewData = new unsigned char [sizeView];
 723
 724   for (int i = startView; i <= endView; i++) {
 725     is.seekg (sizeHeader + i * sizeView);
 726     is.read (reinterpret_cast<char*>(pViewData), sizeView);
 727     os.write (reinterpret_cast<char*>(pViewData), sizeView);
 728     if (is.fail() || os.fail())
 729       break;
 730   }
 731
 732   delete pViewData;
 733   if (is.fail())
 734     sys_error (ERR_SEVERE, "Error reading projection file");
 735   if (os.fail())
 736     sys_error (ERR_SEVERE, "Error writing projection file");
 737
 738   return (! (is.fail() | os.fail()));
 739 }
 740
 741 bool
 742 Projections::copyHeader (const std::string& filename, std::ostream& os)
 743 {
 744   return copyHeader (filename.c_str(), os);
 745 }
 746
 747 bool
 748 Projections::copyHeader (const char* const filename, std::ostream& os)
 749 {
 750   frnetorderstream is (filename, std::ios::in | std::ios::binary);
 751   kuint16 sizeHeader, signature;
 752   is.readInt16 (sizeHeader);
 753   is.readInt16 (signature);
 754   is.seekg (0);
 755   if (signature != m_signature) {
 756     sys_error (ERR_SEVERE, "Illegal signature in projection file %s", filename);
 757     return false;
 758   }
 759
 760   unsigned char* pHdrData = new unsigned char [sizeHeader];
 761   is.read (reinterpret_cast<char*>(pHdrData), sizeHeader);
 762   if (is.fail()) {
 763     sys_error (ERR_SEVERE, "Error reading header");
 764     return false;
 765   }
 766
 767   os.write (reinterpret_cast<char*>(pHdrData), sizeHeader);
 768   if (os.fail()) {
 769     sys_error (ERR_SEVERE, "Error writing header");
 770     return false;
 771   }
 772
 773   return true;
 774 }
 775
 776 bool
 777 Projections::write (const std::string& filename)
 778 {
 779   return write (filename.c_str());
 780 }
 781
 782 bool
 783 Projections::write (const char* filename)
 784 {
 785   frnetorderstream fs (filename, std::ios::out | std::ios::binary | std::ios::trunc | std::ios::ate);
 786   m_filename = filename;
 787   if (! fs) {
 788     sys_error (ERR_SEVERE, "Error opening file %s for output [projections_create]", filename);
 789     return false;
 790   }
 791
 792   if (! headerWrite (fs))
 793     return false;
 794
 795   if (m_projData != NULL) {
 796     for (int i = 0; i < m_nView; i++) {
 797       if (! detarrayWrite (fs, *m_projData[i], i))
 798         break;
 799     }
 800   }
 801   if (! fs)
 802     return false;
 803
 804   fs.close();
 805
 806   return true;
 807 }
 808
 809 /* NAME
 810 *   detarrayRead                Read a Detector Array structure from the disk
 811 *
 812 * SYNOPSIS
 813 *   detarrayRead (proj, darray, view_num)
 814 *   DETARRAY *darray            Detector array storage location to be filled
 815 *   int      view_num           View number to read
 816 */
 817
 818 bool
 819 Projections::detarrayRead (fnetorderstream& fs, DetectorArray& darray, const int iview)
 820 {
 821   const int detval_bytes = darray.nDet() * sizeof(kfloat32);
 822   const int detheader_bytes = sizeof(kfloat64) /* view_angle */ + sizeof(kint32) /* nDet */;
 823   const int view_bytes = detheader_bytes + detval_bytes;
 824   const off_t start_data = m_headerSize + (iview * view_bytes);
 825   DetectorValue* detval_ptr = darray.detValues();
 826   kfloat64 view_angle;
 827   kuint32 nDet;
 828
 829   fs.seekg (start_data);
 830
 831   fs.readFloat64 (view_angle);
 832   fs.readInt32 (nDet);
 833   darray.setViewAngle (view_angle);
 834   //  darray.setNDet ( nDet);
 835
 836   for (unsigned int i = 0; i < nDet; i++) {
 837     kfloat32 detval;
 838     fs.readFloat32 (detval);
 839     detval_ptr[i] = detval;
 840   }
 841   if (! fs)
 842     return false;
 843
 844   return true;
 845 }
 846
 847
 848 /* NAME
 849 *   detarrayWrite                       Write detector array data to the disk
 850 *
 851 * SYNOPSIS
 852 *   detarrayWrite (darray, view_num)
 853 *   DETARRAY *darray                    Detector array data to be written
 854 *   int      view_num                   View number to write
 855 *
 856 * DESCRIPTION
 857 *       This routine writes the detarray data from the disk sequentially to
 858 *    the file that was opened with open_projections().  Data is written in
 859 *    binary format.
 860 */
 861
 862 bool
 863 Projections::detarrayWrite (fnetorderstream& fs, const DetectorArray& darray, const int iview)
 864 {
 865   const int detval_bytes = darray.nDet() * sizeof(float);
 866   const int detheader_bytes = sizeof(kfloat64) /* view_angle */ + sizeof(kint32) /* nDet */;
 867   const int view_bytes = detheader_bytes + detval_bytes;
 868   const off_t start_data = m_headerSize + (iview * view_bytes);
 869   const DetectorValue* const detval_ptr = darray.detValues();
 870   kfloat64 view_angle = darray.viewAngle();
 871   kuint32 nDet = darray.nDet();
 872
 873   fs.seekp (start_data);
 874   if (! fs) {
 875     sys_error (ERR_SEVERE, "Error seeking detectory array [detarrayWrite]");
 876     return false;
 877   }
 878
 879   fs.writeFloat64 (view_angle);
 880   fs.writeInt32 (nDet);
 881
 882   for (unsigned int i = 0; i < nDet; i++) {
 883     kfloat32 detval = detval_ptr[i];
 884     fs.writeFloat32 (detval);
 885   }
 886
 887   if (! fs)
 888     return (false);
 889
 890   return true;
 891 }
 892
 893 /* NAME
 894 *   printProjectionData                 Print projections data
 895 *
 896 * SYNOPSIS
 897 *   printProjectionData ()
 898 */
 899
 900 void
 901 Projections::printProjectionData ()
 902 {
 903   printProjectionData (0, nView() - 1);
 904 }
 905
 906 void
 907 Projections::printProjectionData (int startView, int endView)
 908 {
 909   printf("Projections Data\n\n");
 910   printf("Description: %s\n", m_remark.c_str());
 911   printf("Geometry: %s\n", Scanner::convertGeometryIDToName (m_geometry));
 912   printf("nView       = %8d             nDet = %8d\n", m_nView, m_nDet);
 913   printf("focalLength = %8.4f   ViewDiameter = %8.4f\n", m_dFocalLength, m_dViewDiameter);
 914   printf("fanBeamAngle= %8.4f SourceDetector = %8.4f\n", convertRadiansToDegrees(m_dFanBeamAngle), m_dSourceDetectorLength);
 915   printf("rotStart    = %8.4f         rotInc = %8.4f\n", m_rotStart, m_rotInc);
 916   printf("detStart    = %8.4f         detInc = %8.4f\n", m_detStart, m_detInc);
 917   if (m_projData != NULL) {
 918     if (startView < 0)
 919       startView = 0;
 920     if (endView < 0)
 921       endView = m_nView - 1;
 922     if (startView > m_nView - 1)
 923       startView = m_nView - 1;
 924     if (endView > m_nView - 1)
 925       endView = m_nView - 1;
 926     for (int ir = startView; ir <= endView - 1; ir++) {
 927       printf("View %d: angle %f\n", ir, m_projData[ir]->viewAngle());
 928       DetectorValue* detval = m_projData[ir]->detValues();
 929       for (int id = 0; id < m_projData[ir]->nDet(); id++)
 930         printf("%8.4f  ", detval[id]);
 931       printf("\n");
 932     }
 933   }
 934 }
 935
 936 void
 937 Projections::printScanInfo (std::ostringstream& os) const
 938 {
 939   os << "Number of detectors: " << m_nDet << "\n";
 940   os << "Number of views: " << m_nView<< "\n";
 941   os << "Description: " << m_remark.c_str()<< "\n";
 942   os << "Geometry: " << Scanner::convertGeometryIDToName (m_geometry)<< "\n";
 943   os << "Focal Length: " << m_dFocalLength<< "\n";
 944   os << "Source Detector Length: " << m_dSourceDetectorLength << "\n";
 945   os << "View Diameter: " << m_dViewDiameter<< "\n";
 946   os << "Fan Beam Angle: " << convertRadiansToDegrees(m_dFanBeamAngle) << "\n";
 947   os << "detStart: " << m_detStart<< "\n";
 948   os << "detInc: " << m_detInc<< "\n";
 949   os << "rotStart: " << m_rotStart<< "\n";
 950   os << "rotInc: " << m_rotInc<< "\n";
 951 }
 952
 953
 954 bool
 955 Projections::convertPolar (ImageFile& rIF, int iInterpolationID)
 956 {
 957   unsigned int nx = rIF.nx();
 958   unsigned int ny = rIF.ny();
 959   ImageFileArray v = rIF.getArray();
 960   ImageFileArray vImag = rIF.getImaginaryArray();
 961
 962   if (! v || nx == 0 || ny == 0)
 963     return false;
 964
 965   Projections* pProj = this;
 966   if (m_geometry == Scanner::GEOMETRY_EQUIANGULAR || m_geometry == Scanner::GEOMETRY_EQUILINEAR)
 967     pProj = interpolateToParallel();
 968
 969   Array2d<double> adView (nx, ny);
 970   Array2d<double> adDet (nx, ny);
 971   double** ppdView = adView.getArray();
 972   double** ppdDet = adDet.getArray();
 973
 974   std::complex<double>** ppcDetValue = new std::complex<double>* [pProj->m_nView];
 975   int iView;
 976   for (iView = 0; iView < pProj->m_nView; iView++) {
 977     ppcDetValue[iView] = new std::complex<double> [pProj->m_nDet];
 978     DetectorValue* detval = pProj->getDetectorArray (iView).detValues();
 979     for (int iDet = 0; iDet < pProj->m_nDet; iDet++)
 980       ppcDetValue[iView][iDet] = std::complex<double>(detval[iDet], 0);
 981   }
 982
 983   pProj->calcArrayPolarCoordinates (nx, ny, ppdView, ppdDet, pProj->m_nDet, 1., pProj->m_detInc);
 984
 985   pProj->interpolatePolar (v, vImag, nx, ny, ppcDetValue, ppdView, ppdDet, pProj->m_nView, pProj->m_nDet,
 986     pProj->m_nDet, iInterpolationID);
 987
 988   for (iView = 0; iView < pProj->m_nView; iView++)
 989     delete [] ppcDetValue[iView];
 990   delete [] ppcDetValue;
 991
 992   if (m_geometry == Scanner::GEOMETRY_EQUIANGULAR || m_geometry == Scanner::GEOMETRY_EQUILINEAR)
 993     delete pProj;
 994
 995   return true;
 996 }
 997
 998
 999 bool
1000 Projections::convertFFTPolar (ImageFile& rIF, int iInterpolationID, int iZeropad)
1001 {
1002 #ifndef HAVE_FFTW
1003   rIF.arrayDataClear();
1004   return false;
1005 #else
1006   unsigned int nx = rIF.nx();
1007   unsigned int ny = rIF.ny();
1008   ImageFileArray v = rIF.getArray();
1009   if (! rIF.isComplex())
1010     rIF.convertRealToComplex();
1011   ImageFileArray vImag = rIF.getImaginaryArray();
1012
1013   if (! v || nx == 0 || ny == 0)
1014     return false;
1015
1016   Projections* pProj = this;
1017   if (m_geometry == Scanner::GEOMETRY_EQUIANGULAR || m_geometry == Scanner::GEOMETRY_EQUILINEAR)
1018     pProj = interpolateToParallel();
1019
1020   int iInterpDet = static_cast<int>(static_cast<double>(sqrt(nx*nx+ny*ny)));
1021   int iNumInterpDetWithZeros = ProcessSignal::addZeropadFactor (iInterpDet, iZeropad);
1022   double dProjScale = iInterpDet / (pProj->viewDiameter() * 0.5);
1023   double dZeropadRatio = static_cast<double>(iNumInterpDetWithZeros) / static_cast<double>(iInterpDet);
1024
1025   fftw_plan plan = fftw_create_plan (iNumInterpDetWithZeros, FFTW_FORWARD, FFTW_IN_PLACE | FFTW_ESTIMATE | FFTW_USE_WISDOM);
1026
1027   fftw_complex* pcIn = new fftw_complex [iNumInterpDetWithZeros];
1028   std::complex<double>** ppcDetValue = new std::complex<double>* [pProj->m_nView];
1029   //double dInterpScale = (pProj->m_nDet-1) / static_cast<double>(iInterpDet-1);
1030   double dInterpScale = pProj->m_nDet / static_cast<double>(iInterpDet);
1031
1032   double dFFTScale = 1. / static_cast<double>(iInterpDet * iInterpDet);
1033   int iMidPoint = iInterpDet / 2;
1034   double dMidPoint = static_cast<double>(iInterpDet) / 2.;
1035   int iZerosAdded = iNumInterpDetWithZeros - iInterpDet;
1036
1037   // For each view, interpolate, shift to center at origin, and FFT
1038   for (int iView = 0; iView < m_nView; iView++) {
1039     DetectorValue* detval = pProj->getDetectorArray(iView).detValues();
1040     LinearInterpolator<DetectorValue> projInterp (detval, pProj->m_nDet);
1041     for (int iDet = 0; iDet < iInterpDet; iDet++) {
1042       double dInterpPos = (m_nDet / 2.) + (iDet - dMidPoint) * dInterpScale;
1043       pcIn[iDet].re = projInterp.interpolate (dInterpPos) * dProjScale;
1044       pcIn[iDet].im = 0;
1045     }
1046
1047     Fourier::shuffleFourierToNaturalOrder (pcIn, iInterpDet);
1048     if (iZerosAdded > 0) {
1049        for (int iDet1 = iInterpDet -1; iDet1 >= iMidPoint; iDet1--)
1050         pcIn[iDet1+iZerosAdded] = pcIn[iDet1];
1051       for (int iDet2 = iMidPoint; iDet2 < iMidPoint + iZerosAdded; iDet2++)
1052         pcIn[iDet2].re = pcIn[iDet2].im = 0;
1053     }
1054
1055     fftw_one (plan, pcIn, NULL);
1056
1057     ppcDetValue[iView] = new std::complex<double> [iNumInterpDetWithZeros];
1058     for (int iD = 0; iD < iNumInterpDetWithZeros; iD++) {
1059       ppcDetValue[iView][iD] = std::complex<double> (pcIn[iD].re * dFFTScale, pcIn[iD].im * dFFTScale);
1060     }
1061
1062     Fourier::shuffleFourierToNaturalOrder (ppcDetValue[iView], iNumInterpDetWithZeros);
1063   }
1064   delete [] pcIn;
1065
1066   fftw_destroy_plan (plan);
1067
1068   Array2d<double> adView (nx, ny);
1069   Array2d<double> adDet (nx, ny);
1070   double** ppdView = adView.getArray();
1071   double** ppdDet = adDet.getArray();
1072   pProj->calcArrayPolarCoordinates (nx, ny, ppdView, ppdDet, iNumInterpDetWithZeros, dZeropadRatio,
1073     pProj->m_detInc * dInterpScale);
1074
1075   pProj->interpolatePolar (v, vImag, nx, ny, ppcDetValue, ppdView, ppdDet, pProj->m_nView, pProj->m_nDet,
1076     iNumInterpDetWithZeros, iInterpolationID);
1077
1078   if (m_geometry == Scanner::GEOMETRY_EQUIANGULAR || m_geometry == Scanner::GEOMETRY_EQUILINEAR)
1079     delete pProj;
1080
1081   for (int i = 0; i < m_nView; i++)
1082     delete [] ppcDetValue[i];
1083   delete [] ppcDetValue;
1084
1085   return true;
1086 #endif
1087 }
1088
1089
1090 void
1091 Projections::calcArrayPolarCoordinates (unsigned int nx, unsigned int ny, double** ppdView, double** ppdDet,
1092                                         int iNumDetWithZeros, double dZeropadRatio, double dDetInc)
1093 {
1094   double dLength = viewDiameter();
1095   double xMin = -dLength / 2;
1096   double xMax = xMin + dLength;
1097   double yMin = -dLength / 2;
1098   double yMax = yMin + dLength;
1099   double xCent = (xMin + xMax) / 2;
1100   double yCent = (yMin + yMax) / 2;
1101
1102   xMin = (xMin - xCent) * dZeropadRatio + xCent;
1103   xMax = (xMax - xCent) * dZeropadRatio + xCent;
1104   yMin = (yMin - yCent) * dZeropadRatio + yCent;
1105   yMax = (yMax - yCent) * dZeropadRatio + yCent;
1106
1107   double xInc = (xMax - xMin) / nx;     // size of cells
1108   double yInc = (yMax - yMin) / ny;
1109
1110   double dDetCenter = (iNumDetWithZeros - 1) / 2.;      // index refering to L=0 projection
1111   // +1 is correct for frequency data, ndet-1 is correct for projections
1112   //  if (isEven (iNumDetWithZeros))
1113   //    dDetCenter = (iNumDetWithZeros + 0) / 2;
1114
1115   // Calculates polar coordinates (view#, det#) for each point on phantom grid
1116   double x = xMin + xInc / 2;   // Rectang coords of center of pixel
1117   for (unsigned int ix = 0; ix < nx; x += xInc, ix++) {
1118     double y = yMin + yInc / 2;
1119     for (unsigned int iy = 0; iy < ny; y += yInc, iy++) {
1120       double r = ::sqrt (x * x + y * y);
1121       double phi = atan2 (y, x);
1122
1123       if (phi <= -m_rotInc / 2)
1124         phi += TWOPI;
1125       if (phi >= PI - (m_rotInc / 2)) {
1126         phi -= PI;
1127         r = -r;
1128       }
1129
1130       ppdView[ix][iy] = (phi - m_rotStart) / m_rotInc;
1131       ppdDet[ix][iy] = (r / dDetInc) + dDetCenter;
1132     }
1133   }
1134 }
1135
1136 void
1137 Projections::interpolatePolar (ImageFileArray& v, ImageFileArray& vImag,
1138      unsigned int nx, unsigned int ny, std::complex<double>** ppcDetValue, double** ppdView,
1139      double** ppdDet, unsigned int nView, unsigned int nDet, unsigned int nDetWithZeros, int iInterpolationID)
1140 {
1141   typedef std::complex<double> complexValue;
1142
1143   BilinearPolarInterpolator<complexValue>* pBilinear = NULL;
1144   BicubicPolyInterpolator<complexValue>* pBicubic = NULL;
1145   if (iInterpolationID == POLAR_INTERP_BILINEAR)
1146     pBilinear = new BilinearPolarInterpolator<complexValue> (ppcDetValue, nView, nDetWithZeros);
1147   else 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       if (iInterpolationID == POLAR_INTERP_NEAREST) {
1153         unsigned int iView = nearest<int> (ppdView[ix][iy]);
1154         unsigned int iDet = nearest<int> (ppdDet[ix][iy]);
1155         if (iView == nView)
1156           iView = 0;
1157         if (iDet >= 0 && iDet < nDetWithZeros && iView >= 0 && iView < nView) {
1158           v[ix][iy] = ppcDetValue[iView][iDet].real();
1159           if (vImag)
1160             vImag[ix][iy] = ppcDetValue[iView][iDet].imag();
1161         } else {
1162           v[ix][iy] = 0;
1163           if (vImag)
1164             vImag[ix][iy] = 0;
1165         }
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     LinearInterpolator<double> interp (pdThetaValuesForT, pdRaysumsForT, pProjNew->nView(), false);
1296     for (int iV = 0; iV < pProjNew->nView(); iV++, dViewAngle += pProjNew->m_rotInc) {
1297       DetectorValue* detValues = pProjNew->getDetectorArray (iV).detValues();
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_pCoordinates(NULL), m_iNumCoordinates(0), m_iNumView(pProjections->nView()), m_iNumDet(pProjections->nDet()),
1341   m_iThetaRange (iThetaRange)
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 }