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 1.46 2001/01/28 19:10:18 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* Projections::s_aszInterpName[] =
  37 {
  38   {"nearest"},
  39   {"bilinear"},
  40 //  {"bicubic"},
  41 };
  42
  43 const char* 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 /* NAME
  54 *    Projections                Constructor for projections matrix storage
  55 *
  56 * SYNOPSIS
  57 *    proj = projections_create (filename, nView, nDet)
  58 *    Projections& proj          Allocated projections structure & matrix
  59 *    int nView                  Number of rotated view
  60 *    int nDet                   Number of detectors
  61 *
  62 */
  63
  64 Projections::Projections (const Scanner& scanner)
  65 : m_projData(0)
  66 {
  67   initFromScanner (scanner);
  68 }
  69
  70
  71 Projections::Projections (const int nView, const int nDet)
  72 : m_projData(0)
  73 {
  74   init (nView, nDet);
  75 }
  76
  77 Projections::Projections (void)
  78 : m_projData(0)
  79 {
  80   init (0, 0);
  81 }
  82
  83 Projections::~Projections (void)
  84 {
  85   deleteProjData();
  86 }
  87
  88 int
  89 Projections::convertInterpNameToID (const char* const interpName)
  90 {
  91   int interpID = POLAR_INTERP_INVALID;
  92
  93   for (int i = 0; i < s_iInterpCount; i++)
  94     if (strcasecmp (interpName, s_aszInterpName[i]) == 0) {
  95       interpID = i;
  96       break;
  97     }
  98
  99     return (interpID);
 100 }
 101
 102 const char*
 103 Projections::convertInterpIDToName (const int interpID)
 104 {
 105   static const char *interpName = "";
 106
 107   if (interpID >= 0 && interpID < s_iInterpCount)
 108     return (s_aszInterpName[interpID]);
 109
 110   return (interpName);
 111 }
 112
 113 const char*
 114 Projections::convertInterpIDToTitle (const int interpID)
 115 {
 116   static const char *interpTitle = "";
 117
 118   if (interpID >= 0 && interpID < s_iInterpCount)
 119     return (s_aszInterpTitle[interpID]);
 120
 121   return (interpTitle);
 122 }
 123
 124
 125
 126 void
 127 Projections::init (const int nView, const int nDet)
 128 {
 129   m_label.setLabelType (Array2dFileLabel::L_HISTORY);
 130   m_nView = nView;
 131   m_nDet = nDet;
 132   newProjData ();
 133
 134   time_t t = time (NULL);
 135   tm* lt = localtime (&t);
 136   m_year = lt->tm_year;
 137   m_month = lt->tm_mon;
 138   m_day = lt->tm_mday;
 139   m_hour = lt->tm_hour;
 140   m_minute = lt->tm_min;
 141   m_second = lt->tm_sec;
 142 }
 143
 144 void
 145 Projections::initFromScanner (const Scanner& scanner)
 146 {
 147   m_label.setLabelType (Array2dFileLabel::L_HISTORY);
 148   deleteProjData();
 149   init (scanner.nView(), scanner.nDet());
 150
 151   m_phmLen = scanner.phmLen();
 152   m_rotInc = scanner.rotInc();
 153   m_detInc = scanner.detInc();
 154   m_geometry = scanner.geometry();
 155   m_focalLength = scanner.focalLength();
 156   m_fieldOfView = scanner.fieldOfView();
 157   m_rotStart = 0;
 158   m_detStart =  -(scanner.detLen() / 2);
 159 }
 160
 161 void
 162 Projections::setNView (int nView)  // used by MPI to reduce # of views
 163 {
 164   deleteProjData();
 165   init (nView, m_nDet);
 166 }
 167
 168 // NAME
 169 // newProjData
 170
 171 void
 172 Projections::newProjData (void)
 173 {
 174   if (m_projData)
 175     sys_error(ERR_WARNING, "m_projData != NULL [newProjData]");
 176
 177   if (m_nView > 0 && m_nDet) {
 178     m_projData = new DetectorArray* [m_nView];
 179
 180     for (int i = 0; i < m_nView; i++)
 181       m_projData[i] = new DetectorArray (m_nDet);
 182   }
 183 }
 184
 185
 186 /* NAME
 187 *   projections_free                    Free memory allocated to projections
 188 *
 189 * SYNOPSIS
 190 *   projections_free(proj)
 191 *   Projections& proj                           Projectionss to be deallocated
 192 */
 193
 194 void
 195 Projections::deleteProjData (void)
 196 {
 197   if (m_projData != NULL) {
 198     for (int i = 0; i < m_nView; i++)
 199       delete m_projData[i];
 200
 201     delete m_projData;
 202     m_projData = NULL;
 203   }
 204 }
 205
 206
 207 /* NAME
 208 *    Projections::headerWwrite         Write data header for projections file
 209 *
 210 */
 211
 212 bool
 213 Projections::headerWrite (fnetorderstream& fs)
 214 {
 215   kuint16 _hsize = m_headerSize;
 216   kuint16 _signature = m_signature;
 217   kuint32 _nView = m_nView;
 218   kuint32 _nDet = m_nDet;
 219   kuint32 _geom = m_geometry;
 220   kuint16 _remarksize = m_remark.length();
 221   kuint16 _year = m_year;
 222   kuint16 _month = m_month;
 223   kuint16 _day = m_day;
 224   kuint16 _hour = m_hour;
 225   kuint16 _minute = m_minute;
 226   kuint16 _second = m_second;
 227
 228   kfloat64 _calcTime = m_calcTime;
 229   kfloat64 _rotStart = m_rotStart;
 230   kfloat64 _rotInc = m_rotInc;
 231   kfloat64 _detStart = m_detStart;
 232   kfloat64 _detInc = m_detInc;
 233   kfloat64 _phmLen = m_phmLen;
 234   kfloat64 _fieldOfView = m_fieldOfView;
 235   kfloat64 _focalLength = m_focalLength;
 236
 237   fs.seekp(0);
 238   if (! fs)
 239     return false;
 240
 241   fs.writeInt16 (_hsize);
 242   fs.writeInt16 (_signature);
 243   fs.writeInt32 (_nView);
 244   fs.writeInt32 (_nDet);
 245   fs.writeInt32 (_geom);
 246   fs.writeFloat64 (_calcTime);
 247   fs.writeFloat64 (_rotStart);
 248   fs.writeFloat64 (_rotInc);
 249   fs.writeFloat64 (_detStart);
 250   fs.writeFloat64 (_detInc);
 251   fs.writeFloat64 (_phmLen);
 252   fs.writeFloat64 (_focalLength);
 253   fs.writeFloat64 (_fieldOfView);
 254   fs.writeInt16 (_year);
 255   fs.writeInt16 (_month);
 256   fs.writeInt16 (_day);
 257   fs.writeInt16 (_hour);
 258   fs.writeInt16 (_minute);
 259   fs.writeInt16 (_second);
 260   fs.writeInt16 (_remarksize);
 261   fs.write (m_remark.c_str(), _remarksize);
 262
 263   m_headerSize = fs.tellp();
 264   _hsize = m_headerSize;
 265   fs.seekp(0);
 266   fs.writeInt16 (_hsize);
 267   if (! fs)
 268     return false;
 269
 270   return true;
 271 }
 272
 273 /* NAME
 274 *    projections_read_header         Read data header for projections file
 275 *
 276 */
 277 bool
 278 Projections::headerRead (fnetorderstream& fs)
 279 {
 280   kuint16 _hsize, _signature, _year, _month, _day, _hour, _minute, _second, _remarksize = 0;
 281   kuint32 _nView, _nDet, _geom;
 282   kfloat64 _calcTime, _rotStart, _rotInc, _detStart, _detInc, _phmLen, _focalLength, _fieldOfView;
 283
 284   fs.seekg(0);
 285   if (! fs)
 286     return false;
 287
 288   fs.readInt16 (_hsize);
 289   fs.readInt16 (_signature);
 290   fs.readInt32 (_nView);
 291   fs.readInt32 (_nDet);
 292   fs.readInt32 (_geom);
 293   fs.readFloat64 (_calcTime);
 294   fs.readFloat64 (_rotStart);
 295   fs.readFloat64 (_rotInc);
 296   fs.readFloat64 (_detStart);
 297   fs.readFloat64 (_detInc);
 298   fs.readFloat64 (_phmLen);
 299   fs.readFloat64 (_focalLength);
 300   fs.readFloat64 (_fieldOfView);
 301   fs.readInt16 (_year);
 302   fs.readInt16 (_month);
 303   fs.readInt16 (_day);
 304   fs.readInt16 (_hour);
 305   fs.readInt16 (_minute);
 306   fs.readInt16 (_second);
 307   fs.readInt16 (_remarksize);
 308
 309   if (! fs) {
 310     sys_error (ERR_SEVERE, "Error reading header information , _remarksize=%d [projections_read_header]", _remarksize);
 311     return false;
 312   }
 313
 314   if (_signature != m_signature) {
 315     sys_error (ERR_SEVERE, "File %s does not have a valid projection file signature", m_filename.c_str());
 316     return false;
 317   }
 318
 319   char* pszRemarkStorage = new char [_remarksize+1];
 320   fs.read (pszRemarkStorage, _remarksize);
 321   if (! fs) {
 322     sys_error (ERR_SEVERE, "Error reading remark, _remarksize = %d", _remarksize);
 323     return false;
 324   }
 325   pszRemarkStorage[_remarksize] = 0;
 326   m_remark = pszRemarkStorage;
 327   delete pszRemarkStorage;
 328
 329   off_t _hsizeread = fs.tellg();
 330   if (!fs || _hsizeread != _hsize) {
 331     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);
 332     return false;
 333   }
 334
 335   m_headerSize = _hsize;
 336   m_nView = _nView;
 337   m_nDet = _nDet;
 338   m_geometry = _geom;
 339   m_calcTime = _calcTime;
 340   m_rotStart = _rotStart;
 341   m_rotInc = _rotInc;
 342   m_detStart = _detStart;
 343   m_detInc = _detInc;
 344   m_phmLen = _phmLen;
 345   m_focalLength = _focalLength;
 346   m_fieldOfView = _fieldOfView;
 347   m_year = _year;
 348   m_month = _month;
 349   m_day = _day;
 350   m_hour = _hour;
 351   m_minute = _minute;
 352   m_second = _second;
 353
 354   m_label.setLabelType (Array2dFileLabel::L_HISTORY);
 355   m_label.setLabelString (m_remark);
 356   m_label.setCalcTime (m_calcTime);
 357   m_label.setDateTime (m_year, m_month, m_day, m_hour, m_minute, m_second);
 358
 359   return true;
 360 }
 361
 362 bool
 363 Projections::read (const std::string& filename)
 364 {
 365   return read (filename.c_str());
 366 }
 367
 368
 369 bool
 370 Projections::read (const char* filename)
 371 {
 372   m_filename = filename;
 373 #ifdef MSVC
 374   frnetorderstream fileRead (m_filename.c_str(), std::ios::in | std::ios::binary);
 375 #else
 376   frnetorderstream fileRead (m_filename.c_str(), std::ios::in | std::ios::binary | std::ios::nocreate);
 377 #endif
 378
 379   if (fileRead.fail())
 380     return false;
 381
 382   if (! headerRead (fileRead))
 383     return false;
 384
 385   deleteProjData ();
 386   newProjData();
 387
 388   for (int i = 0; i < m_nView; i++) {
 389     if (! detarrayRead (fileRead, *m_projData[i], i))
 390       break;
 391   }
 392
 393   fileRead.close();
 394   return true;
 395 }
 396
 397
 398 bool
 399 Projections::copyViewData (const std::string& filename, std::ostream& os, int startView, int endView)
 400 {
 401   return copyViewData (filename.c_str(), os, startView, endView);
 402 }
 403
 404 bool
 405 Projections::copyViewData (const char* const filename, std::ostream& os, int startView, int endView)
 406 {
 407   frnetorderstream is (filename, std::ios::in | std::ios::binary);
 408   kuint16 sizeHeader, signature;
 409   kuint32 _nView, _nDet;
 410
 411   is.seekg (0);
 412   if (is.fail()) {
 413     sys_error (ERR_SEVERE, "Unable to read projection file %s", filename);
 414     return false;
 415   }
 416
 417   is.readInt16 (sizeHeader);
 418   is.readInt16 (signature);
 419   is.readInt32 (_nView);
 420   is.readInt32 (_nDet);
 421   int nView = _nView;
 422   int nDet = _nDet;
 423
 424   if (signature != m_signature) {
 425     sys_error (ERR_SEVERE, "Illegal signature in projection file %s", filename);
 426     return false;
 427   }
 428
 429   if (startView < 0)
 430     startView = 0;
 431   if (startView > nView - 1)
 432     startView = nView;
 433   if (endView < 0 || endView > nView - 1)
 434     endView = nView - 1;
 435
 436   if (startView > endView) { // swap if start > end
 437     int tempView = endView;
 438     endView = startView;
 439     startView = tempView;
 440   }
 441
 442   int sizeView = 8 /* view_angle */ + 4 /* nDet */ + (4 * nDet);
 443   unsigned char* pViewData = new unsigned char [sizeView];
 444
 445   for (int i = startView; i <= endView; i++) {
 446     is.seekg (sizeHeader + i * sizeView);
 447     is.read (reinterpret_cast<char*>(pViewData), sizeView);
 448     os.write (reinterpret_cast<char*>(pViewData), sizeView);
 449     if (is.fail() || os.fail())
 450       break;
 451   }
 452
 453   delete pViewData;
 454   if (is.fail())
 455     sys_error (ERR_SEVERE, "Error reading projection file");
 456   if (os.fail())
 457     sys_error (ERR_SEVERE, "Error writing projection file");
 458
 459   return (! (is.fail() | os.fail()));
 460 }
 461
 462 bool
 463 Projections::copyHeader (const std::string& filename, std::ostream& os)
 464 {
 465   return copyHeader (filename.c_str(), os);
 466 }
 467
 468 bool
 469 Projections::copyHeader (const char* const filename, std::ostream& os)
 470 {
 471   frnetorderstream is (filename, std::ios::in | std::ios::binary);
 472   kuint16 sizeHeader, signature;
 473   is.readInt16 (sizeHeader);
 474   is.readInt16 (signature);
 475   is.seekg (0);
 476   if (signature != m_signature) {
 477     sys_error (ERR_SEVERE, "Illegal signature in projection file %s", filename);
 478     return false;
 479   }
 480
 481   unsigned char* pHdrData = new unsigned char [sizeHeader];
 482   is.read (reinterpret_cast<char*>(pHdrData), sizeHeader);
 483   if (is.fail()) {
 484     sys_error (ERR_SEVERE, "Error reading header");
 485     return false;
 486   }
 487
 488   os.write (reinterpret_cast<char*>(pHdrData), sizeHeader);
 489   if (os.fail()) {
 490     sys_error (ERR_SEVERE, "Error writing header");
 491     return false;
 492   }
 493
 494   return true;
 495 }
 496
 497 bool
 498 Projections::write (const std::string& filename)
 499 {
 500   return write (filename.c_str());
 501 }
 502
 503 bool
 504 Projections::write (const char* filename)
 505 {
 506   frnetorderstream fs (filename, std::ios::out | std::ios::binary | std::ios::trunc | std::ios::ate);
 507   m_filename = filename;
 508   if (! fs) {
 509     sys_error (ERR_SEVERE, "Error opening file %s for output [projections_create]", filename);
 510     return false;
 511   }
 512
 513   if (! headerWrite (fs))
 514     return false;
 515
 516   if (m_projData != NULL) {
 517     for (int i = 0; i < m_nView; i++) {
 518       if (! detarrayWrite (fs, *m_projData[i], i))
 519         break;
 520     }
 521   }
 522   if (! fs)
 523     return false;
 524
 525   fs.close();
 526
 527   return true;
 528 }
 529
 530 /* NAME
 531 *   detarrayRead                Read a Detector Array structure from the disk
 532 *
 533 * SYNOPSIS
 534 *   detarrayRead (proj, darray, view_num)
 535 *   DETARRAY *darray            Detector array storage location to be filled
 536 *   int      view_num           View number to read
 537 */
 538
 539 bool
 540 Projections::detarrayRead (fnetorderstream& fs, DetectorArray& darray, const int iview)
 541 {
 542   const int detval_bytes = darray.nDet() * sizeof(kfloat32);
 543   const int detheader_bytes = sizeof(kfloat64) /* view_angle */ + sizeof(kint32) /* nDet */;
 544   const int view_bytes = detheader_bytes + detval_bytes;
 545   const off_t start_data = m_headerSize + (iview * view_bytes);
 546   DetectorValue* detval_ptr = darray.detValues();
 547   kfloat64 view_angle;
 548   kuint32 nDet;
 549
 550   fs.seekg (start_data);
 551
 552   fs.readFloat64 (view_angle);
 553   fs.readInt32 (nDet);
 554   darray.setViewAngle (view_angle);
 555   //  darray.setNDet ( nDet);
 556
 557   for (unsigned int i = 0; i < nDet; i++) {
 558     kfloat32 detval;
 559     fs.readFloat32 (detval);
 560     detval_ptr[i] = detval;
 561   }
 562   if (! fs)
 563     return false;
 564
 565   return true;
 566 }
 567
 568
 569 /* NAME
 570 *   detarrayWrite                       Write detector array data to the disk
 571 *
 572 * SYNOPSIS
 573 *   detarrayWrite (darray, view_num)
 574 *   DETARRAY *darray                    Detector array data to be written
 575 *   int      view_num                   View number to write
 576 *
 577 * DESCRIPTION
 578 *       This routine writes the detarray data from the disk sequentially to
 579 *    the file that was opened with open_projections().  Data is written in
 580 *    binary format.
 581 */
 582
 583 bool
 584 Projections::detarrayWrite (fnetorderstream& fs, const DetectorArray& darray, const int iview)
 585 {
 586   const int detval_bytes = darray.nDet() * sizeof(float);
 587   const int detheader_bytes = sizeof(kfloat64) /* view_angle */ + sizeof(kint32) /* nDet */;
 588   const int view_bytes = detheader_bytes + detval_bytes;
 589   const off_t start_data = m_headerSize + (iview * view_bytes);
 590   const DetectorValue* const detval_ptr = darray.detValues();
 591   kfloat64 view_angle = darray.viewAngle();
 592   kuint32 nDet = darray.nDet();
 593
 594   fs.seekp (start_data);
 595   if (! fs) {
 596     sys_error (ERR_SEVERE, "Error seeking detectory array [detarrayWrite]");
 597     return false;
 598   }
 599
 600   fs.writeFloat64 (view_angle);
 601   fs.writeInt32 (nDet);
 602
 603   for (unsigned int i = 0; i < nDet; i++) {
 604     kfloat32 detval = detval_ptr[i];
 605     fs.writeFloat32 (detval);
 606   }
 607
 608   if (! fs)
 609     return (false);
 610
 611   return true;
 612 }
 613
 614 /* NAME
 615 *   printProjectionData                 Print projections data
 616 *
 617 * SYNOPSIS
 618 *   printProjectionData ()
 619 */
 620
 621 void
 622 Projections::printProjectionData ()
 623 {
 624   printProjectionData (0, nView() - 1);
 625 }
 626
 627 void
 628 Projections::printProjectionData (int startView, int endView)
 629 {
 630   printf("Projections Data\n\n");
 631   printf("Description: %s\n", m_remark.c_str());
 632   printf("Geometry: %s\n", Scanner::convertGeometryIDToName (m_geometry));
 633   printf("nView       = %8d           nDet = %8d\n", m_nView, m_nDet);
 634   printf("focalLength = %8.4f  fieldOfView = %8.4f\n", m_focalLength, m_fieldOfView);
 635   printf("rotStart    = %8.4f       rotInc = %8.4f\n", m_rotStart, m_rotInc);
 636   printf("detStart    = %8.4f       detInc = %8.4f\n", m_detStart, m_detInc);
 637   if (m_projData != NULL) {
 638     if (startView < 0)
 639       startView = 0;
 640     if (endView < 0)
 641       endView = m_nView - 1;
 642     if (startView > m_nView - 1)
 643       startView = m_nView - 1;
 644     if (endView > m_nView - 1)
 645       endView = m_nView - 1;
 646     for (int ir = startView; ir <= endView - 1; ir++) {
 647       printf("View %d: angle %f\n", ir, m_projData[ir]->viewAngle());
 648       DetectorValue* detval = m_projData[ir]->detValues();
 649       for (int id = 0; id < m_projData[ir]->nDet(); id++)
 650         printf("%8.4f  ", detval[id]);
 651       printf("\n");
 652     }
 653   }
 654 }
 655
 656 void
 657 Projections::printScanInfo (std::ostringstream& os) const
 658 {
 659   os << "Number of detectors: " << m_nDet << "\n";
 660   os << "    Number of views: " << m_nView<< "\n";
 661   os << "             Remark: " << m_remark.c_str()<< "\n";
 662   os << "           Geometry: " << Scanner::convertGeometryIDToName (m_geometry)<< "\n";
 663   os << "       Focal Length: " << m_focalLength<< "\n";
 664   os << "      Field Of View: " << m_fieldOfView<< "\n";
 665   os << "             phmLen: " << m_phmLen<< "\n";
 666   os << "           detStart: " << m_detStart<< "\n";
 667   os << "             detInc: " << m_detInc<< "\n";
 668   os << "           rotStart: " << m_rotStart<< "\n";
 669   os << "             rotInc: " << m_rotInc<< "\n";
 670 }
 671
 672
 673 bool
 674 Projections::convertPolar (ImageFile& rIF, int iInterpolationID)
 675 {
 676   unsigned int nx = rIF.nx();
 677   unsigned int ny = rIF.ny();
 678   ImageFileArray v = rIF.getArray();
 679   ImageFileArray vImag = rIF.getImaginaryArray();
 680
 681   if (! v || nx == 0 || ny == 0)
 682     return false;
 683
 684   Array2d<double> adView (nx, ny);
 685   Array2d<double> adDet (nx, ny);
 686   double** ppdView = adView.getArray();
 687   double** ppdDet = adDet.getArray();
 688
 689   calcArrayPolarCoordinates (nx, ny, ppdView, ppdDet);
 690
 691   std::complex<double>** ppcDetValue = new std::complex<double>* [m_nView];
 692   unsigned int iView;
 693   for (iView = 0; iView < m_nView; iView++) {
 694     ppcDetValue[iView] = new std::complex<double> [m_nDet];
 695     for (unsigned int iDet = 0; iDet < m_nDet; iDet++)
 696       ppcDetValue[iView][iDet] = std::complex<double>(getDetectorArray (iView).detValues()[iDet], 0);
 697   }
 698
 699   interpolatePolar (v, vImag, nx, ny, ppcDetValue, ppdView, ppdDet, m_nView, m_nDet, iInterpolationID);
 700
 701   for (iView = 0; iView < m_nView; iView++)
 702     delete [] ppcDetValue[iView];
 703   delete [] ppcDetValue;
 704
 705   return true;
 706 }
 707
 708
 709 bool
 710 Projections::convertFFTPolar (ImageFile& rIF, int iInterpolationID, int iZeropad)
 711 {
 712   unsigned int nx = rIF.nx();
 713   unsigned int ny = rIF.ny();
 714   ImageFileArray v = rIF.getArray();
 715   if (! rIF.isComplex())
 716     rIF.convertRealToComplex();
 717   ImageFileArray vImag = rIF.getImaginaryArray();
 718
 719   if (! v || nx == 0 || ny == 0)
 720     return false;
 721
 722 #ifndef HAVE_FFT
 723   return false;
 724 #else
 725   Array2d<double> adView (nx, ny);
 726   Array2d<double> adDet (nx, ny);
 727   double** ppdView = adView.getArray();
 728   double** ppdDet = adDet.getArray();
 729
 730   std::complex<double>** ppcDetValue = new std::complex<double>* [m_nView];
 731   unsigned int iView;
 732   double* pdDet = new double [m_nDet];
 733   fftw_complex* pcIn = new fftw_complex [m_nDet];
 734   fftw_plan plan = fftw_create_plan (m_nDet, FFTW_FORWARD, FFTW_IN_PLACE);
 735
 736   for (iView = 0; iView < m_nView; iView++) {
 737     unsigned int iDet;
 738     for (iDet = 0; iDet < m_nDet; iDet++) {
 739       pcIn[iDet].re = getDetectorArray(iView).detValues()[iDet];
 740       pcIn[iDet].im = 0;
 741     }
 742     fftw_one (plan, pcIn, NULL);
 743     ppcDetValue[iView] = new std::complex<double> [m_nDet];
 744     for (iDet = 0; iDet < m_nDet; iDet++)
 745       ppcDetValue[iView][iDet] = std::complex<double> (pcIn[iDet].re, pcIn[iDet].im);
 746     Fourier::shuffleFourierToNaturalOrder (ppcDetValue[iView], m_nDet);
 747   }
 748
 749   fftw_destroy_plan (plan);
 750   delete [] pcIn;
 751
 752   calcArrayPolarCoordinates (nx, ny, ppdView, ppdDet);
 753
 754   interpolatePolar (v, vImag, nx, ny, ppcDetValue, ppdView, ppdDet, m_nView, m_nDet, iInterpolationID);
 755
 756   for (iView = 0; iView < m_nView; iView++)
 757     delete [] ppcDetValue[iView];
 758   delete [] ppcDetValue;
 759
 760   return true;
 761 #endif
 762 }
 763
 764
 765 void
 766 Projections::calcArrayPolarCoordinates (unsigned int nx, unsigned int ny, double** ppdView, double** ppdDet)
 767 {
 768   double xMin = -m_phmLen / 2;
 769   double xMax = xMin + m_phmLen;
 770   double yMin = -m_phmLen / 2;
 771   double yMax = yMin + m_phmLen;
 772
 773   double xInc = (xMax - xMin) / nx;     // size of cells
 774   double yInc = (yMax - yMin) / ny;
 775
 776   int iDetCenter = (m_nDet - 1) / 2;    // index refering to L=0 projection
 777
 778   if (m_geometry != Scanner::GEOMETRY_PARALLEL) {
 779     sys_error (ERR_WARNING, "convertPolar supports Parallel only");
 780     return;
 781   }
 782
 783   // Calculates polar coordinates (view#, det#) for each point on phantom grid
 784   double x = xMin + xInc / 2;   // Rectang coords of center of pixel
 785   for (unsigned int ix = 0; ix < nx; x += xInc, ix++) {
 786     double y = yMin + yInc / 2;
 787     for (unsigned int iy = 0; iy < ny; y += yInc, iy++) {
 788       double r = ::sqrt (x * x + y * y);
 789       double phi = atan2 (y, x);
 790
 791       if (phi >= PI) {
 792         phi -= PI;
 793       } else if (phi < 0) {
 794         phi += PI;
 795       } else
 796         r = -r;
 797
 798       ppdView[ix][iy] = (phi - m_rotStart) / m_rotInc;
 799       ppdDet[ix][iy] = (r / m_detInc) + iDetCenter;
 800     }
 801   }
 802 }
 803
 804 void
 805 Projections::interpolatePolar (ImageFileArray& v, ImageFileArray& vImag,
 806      unsigned int nx, unsigned int ny, std::complex<double>** ppcDetValue,
 807      double** ppdView, double** ppdDet, unsigned int nView, unsigned int nDet, int iInterpolationID)
 808 {
 809   for (unsigned int ix = 0; ix < ny; ix++) {
 810     for (unsigned int iy = 0; iy < ny; iy++) {
 811       if (iInterpolationID == POLAR_INTERP_NEAREST) {
 812         int iView = nearest<int> (ppdView[ix][iy]);
 813         int iDet = nearest<int> (ppdDet[ix][iy]);
 814         if (iView == nView) {
 815           iView = 0;
 816        //   iDet = m_nDet - iDet;
 817         }
 818         if (iDet >= 0 && iDet < nDet && iView >= 0 && iView < nView) {
 819           v[ix][iy] = ppcDetValue[iView][iDet].real();
 820           if (vImag)
 821             vImag[ix][iy] = ppcDetValue[iView][iDet].imag();
 822         } else {
 823           sys_error (ERR_SEVERE, "Can't find projection data for ix=%d,iy=%d with radView=%f and radDet=%f",
 824             ix, iy, ppdView[ix][iy], ppdDet[ix][iy]);
 825           v[ix][iy] = 0;
 826         }
 827       } else if (iInterpolationID == POLAR_INTERP_BILINEAR) {
 828         int iFloorView = static_cast<int>(ppdView[ix][iy]);
 829         double dFracView = ppdView[ix][iy] - iFloorView;
 830         int iFloorDet = static_cast<int>(ppdDet[ix][iy]);
 831         double dFracDet = ppdDet[ix][iy] - iFloorDet;
 832
 833         if (iFloorDet >= 0 && iFloorView >= 0) {
 834           std::complex<double> v1 = ppcDetValue[iFloorView][iFloorDet];
 835           std::complex<double> v2, v3, v4;
 836           if (iFloorView < nView - 1)
 837             v2 = ppcDetValue[iFloorView + 1][iFloorDet];
 838           else
 839             v2 = ppcDetValue[0][iFloorDet];
 840           if (iFloorDet < nDet - 1)
 841             v4 = ppcDetValue[iFloorView][iFloorDet+1];
 842           else
 843             v4 = v1;
 844           if (iFloorView < nView - 1 && iFloorDet < nDet - 1)
 845             v3 = ppcDetValue [iFloorView+1][iFloorDet+1];
 846           else if (iFloorView < nView - 1)
 847             v3 = v2;
 848           else
 849             v3 = ppcDetValue[0][iFloorDet+1];
 850           std::complex<double> vInterp = (1 - dFracView) * (1 - dFracDet) * v1 +
 851             dFracView * (1 - dFracDet) * v2 + dFracView * dFracDet * v3 +
 852             dFracDet * (1 - dFracView) * v4;
 853           v[ix][iy] = vInterp.real();
 854           if (vImag)
 855             vImag[ix][iy] = vInterp.imag();
 856         } else {
 857           sys_error (ERR_SEVERE, "Can't find projection data for ix=%d,iy=%d with radView=%f and radDet=%f",
 858             ix, iy, ppdView[ix][iy], ppdDet[ix][iy]);
 859           v[ix][iy] = 0;
 860           if (vImag)
 861             vImag[ix][iy] = 0;
 862         }
 863       } else if (iInterpolationID == POLAR_INTERP_BICUBIC) {
 864         v[ix][iy] =0;
 865           if (vImag)
 866             vImag[ix][iy] = 0;
 867       }
 868     }
 869   }
 870 }
 871
 872