src/phm2if.cpp

   1 /*****************************************************************************
   2 **  This is part of the CTSim program
   3 **  Copyright (C) 1983-2000 Kevin Rosenberg
   4 **
   5 **  $Id: phm2if.cpp,v 1.2 2000/06/07 03:50:27 kevin Exp $
   6 **  $Log: phm2if.cpp,v $
   7 **  Revision 1.2  2000/06/07 03:50:27  kevin
   8 **  *** empty log message ***
   9 **
  10 **  Revision 1.1  2000/06/07 02:29:05  kevin
  11 **  Initial C++ versions
  12 **
  13 **  Revision 1.10  2000/05/24 22:50:04  kevin
  14 **  Added support for new SGP library
  15 **
  16 **  Revision 1.9  2000/05/16 04:33:59  kevin
  17 **  Improved option processing
  18 **
  19 **  Revision 1.8  2000/05/11 01:06:30  kevin
  20 **  Changed sprintf to snprintf
  21 **
  22 **  Revision 1.7  2000/05/08 20:02:32  kevin
  23 **  ANSI C changes
  24 **
  25 **  Revision 1.6  2000/05/03 08:49:50  kevin
  26 **  Code cleanup
  27 **
  28 **  Revision 1.5  2000/04/30 19:17:54  kevin
  29 **  *** empty log message ***
  30 **
  31 **  Revision 1.4  2000/04/30 04:06:13  kevin
  32 **  Update Raysum i/o routines
  33 **  Fix MPI bug in ctrec (scatter_raysum) that referenced rs_global
  34 **
  35 **  Revision 1.3  2000/04/28 18:19:01  kevin
  36 **  removed unused files
  37 **
  38 **  Revision 1.2  2000/04/28 13:50:45  kevin
  39 **  Removed Makefile Makefile.in that are automatically generated by autoconf
  40 **
  41 **  Revision 1.1.1.1  2000/04/28 13:02:44  kevin
  42 **  Initial CVS import for first public release
  43 **
  44 **
  45 **
  46 **  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  47 **  it under the terms of the GNU General Public License (version 2) as
  48 **  published by the Free Software Foundation.
  49 **
  50 **  This program is distributed in the hope that it will be useful,
  51 **  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  52 **  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  53 **  GNU General Public License for more details.
  54 **
  55 **  You should have received a copy of the GNU General Public License
  56 **  along with this program; if not, write to the Free Software
  57 **  Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
  58 ******************************************************************************/
  59
  60 /* FILE
  61  *   phm2sdf.c                  Generate a SDF image from a phantom
  62  *
  63  * HISTORY
  64  *   1984 - Final DOS verion
  65  *   1999 - First UNIX version
  66  */
  67
  68 #include "ct.h"
  69
  70 enum { O_PHANTOM, O_DESC, O_NSAMPLE, O_FILTER, O_TRACE, O_VERBOSE, O_HELP,
  71        O_PHMFILE, O_FILTER_DOMAIN, O_FILTER_BW, O_FILTER_PARAM, O_DEBUG, O_VERSION };
  72
  73 static struct option my_options[] =
  74 {
  75   {"phantom", 1, 0, O_PHANTOM},
  76   {"phmfile", 1, 0, O_PHMFILE},
  77   {"desc", 1, 0, O_DESC},
  78   {"nsample", 1, 0, O_NSAMPLE},
  79   {"filter", 1, 0, O_FILTER},
  80   {"filter-domain", 1, 0, O_FILTER_DOMAIN},
  81   {"filter-bw", 1, 0, O_FILTER_BW},
  82   {"filter-param", 1, 0, O_FILTER_PARAM},
  83   {"trace", 1, 0, O_TRACE},
  84   {"verbose", 0, 0, O_VERBOSE},
  85   {"debug", 0, 0, O_DEBUG},
  86   {"help", 0, 0, O_HELP},
  87   {"version", 0, 0, O_VERSION},
  88   {0, 0, 0, 0}
  89 };
  90
  91 void
  92 phm2sdf_usage (const char *program)
  93 {
  94   fprintf(stdout,"phm2sdf_usage: %s outfile nx ny [--phantom phantom-name] [--phmfile filename] [--filter filter-name] [OPTIONS]\n",kbasename(program));
  95   fprintf(stdout,"Generate phantom image from a predefined --phantom or a --phmfile\n");
  96   fprintf(stdout,"\n");
  97   fprintf(stdout,"     outfile         Name of output file for image\n");
  98   fprintf(stdout,"     nx              Number of pixels X-axis\n");
  99   fprintf(stdout,"     ny              Number of pixels Y-axis\n");
 100   fprintf(stdout,"     --phantom       Phantom to use for projection\n");
 101   fprintf(stdout,"        herman       Herman head phantom\n");
 102   fprintf(stdout,"        rowland      Rowland head phantom\n");
 103   fprintf(stdout,"        browland     Bordered Rowland head phantom\n");
 104   fprintf(stdout,"        unitpulse    Unit pulse phantom\n");
 105   fprintf(stdout,"     --phmfile       Generate Phantom from phantom file\n");
 106   fprintf(stdout,"     --filter        Generate Phantom from a filter function\n");
 107   fprintf(stdout,"       abs_bandlimit Abs * Bandlimiting\n");
 108   fprintf(stdout,"       abs_sinc      Abs * Sinc\n");
 109   fprintf(stdout,"       abs_cos       Abs * Cosine\n");
 110   fprintf(stdout,"       abs_hamming   Abs * Hamming\n");
 111   fprintf(stdout,"       shepp         Shepp-Logan\n");
 112   fprintf(stdout,"       bandlimit     Bandlimiting\n");
 113   fprintf(stdout,"       sinc          Sinc\n");
 114   fprintf(stdout,"       cos           Cosine\n");
 115   fprintf(stdout,"       triangle      Triangle\n");
 116   fprintf(stdout,"       hamming       Hamming\n");
 117   fprintf(stdout,"     --filter-param  Alpha level for Hamming filter\n");
 118   fprintf(stdout,"     --filter-domain Set domain of filter\n");
 119   fprintf(stdout,"         spatial     Spatial domain (default)\n");
 120   fprintf(stdout,"         freq        Frequency domain\n");
 121   fprintf(stdout,"     --filter-bw     Filter bandwidth (default = 1)\n");
 122   fprintf(stdout,"     --desc          Description of raysum\n");
 123   fprintf(stdout,"     --nsample       Number of samples per axis per pixel (default = 1)\n");
 124   fprintf(stdout,"     --trace         Trace level to use\n");
 125   fprintf(stdout,"        none         No tracing (default)\n");
 126   fprintf(stdout,"        text         Trace text level\n");
 127   fprintf(stdout,"        phm          Trace phantom\n");
 128   fprintf(stdout,"        rays         Trace rays\n");
 129   fprintf(stdout,"        plot         Trace plot\n");
 130   fprintf(stdout,"        clipping     Trace clipping\n");
 131   fprintf(stdout,"     --debug         Debug mode\n");
 132   fprintf(stdout,"     --verbose       Verbose mode\n");
 133   fprintf(stdout,"     --version       Print version\n");
 134   fprintf(stdout,"     --help          Print this help message\n");
 135 }
 136
 137 #ifdef MPI_CT
 138 void mpi_gather_image (ImageFile *im_global, ImageFile *im_local, const int opt_debug);
 139 #endif
 140
 141 int
 142 phm2sdf_main (const int argc, char *const argv[])
 143 {
 144   ImageFile *im_global = NULL;
 145   PHANTOM *phm = NULL;
 146   int opt_nx = 0, opt_ny = 0;
 147   int opt_nsample = 1;
 148   int opt_phmnum = -1;
 149   FilterType opt_filter = static_cast<FilterType>(-1);
 150   DomainType opt_filter_domain = D_SPATIAL;
 151   char *opt_outfile = NULL;
 152   int opt_debug = 0;
 153   char str[256];
 154   char opt_desc[256], opt_phmfilename[256];
 155   char *endstr, *endptr;
 156   double opt_filter_param = 1;
 157   double opt_filter_bw = 1.;
 158   int opt_trace = TRACE_NONE;
 159   int opt_verbose = 0;
 160   double time_start=0, time_end=0;
 161 #ifdef MPI_CT
 162   ImageFile *im_local = NULL;
 163   int mpi_argc = argc;
 164   char **mpi_argv = (char **) argv;
 165   double mpi_t1, mpi_t2, mpi_t, mpi_t_g;
 166
 167   MPI_Init(&mpi_argc, &mpi_argv);
 168   MPI_Comm_dup (MPI_COMM_WORLD, &mpi_ct.comm);
 169   MPI_Comm_size(mpi_ct.comm, &mpi_ct.nproc);
 170   MPI_Comm_rank(mpi_ct.comm, &mpi_ct.my_rank);
 171
 172   if (mpi_ct.nproc > MPI_MAX_PROCESS) {
 173     sys_error(ERR_FATAL, "Number of mpi processes (%d) exceeds max processes (%d)",
 174               mpi_ct.nproc, MPI_MAX_PROCESS);
 175   }
 176 #endif
 177
 178 #ifdef MPI_CT
 179   time_start = MPI_Wtime();
 180 #else
 181   time_start = td_current_sec();
 182 #endif
 183
 184 #ifdef MPI_CT
 185   if (mpi_ct.my_rank == 0) {
 186 #endif
 187
 188     strcpy(opt_desc, "");
 189     strcpy(opt_phmfilename, "");
 190     while (1) {
 191       int c = getopt_long(argc, argv, "", my_options, NULL);
 192       char *endptr = NULL;
 193       char *endstr;
 194
 195       if (c == -1)
 196         break;
 197
 198       switch (c) {
 199       case O_PHANTOM:
 200         if ((opt_phmnum = opt_set_phantom(optarg)) < 0) {
 201           phm2sdf_usage(argv[0]);
 202           return (1);
 203         }
 204         break;
 205       case O_PHMFILE:
 206         strncpy(opt_phmfilename, optarg, sizeof(opt_phmfilename));
 207         phm = phm_create_from_file(opt_phmfilename);
 208 #ifdef MPI_CT
 209         if (mpi_ct.my_rank == 0)
 210           fprintf(stderr, "Can't use phantom from file in MPI mode\n");
 211         return (1);
 212 #endif
 213         break;
 214       case O_VERBOSE:
 215         opt_verbose = 1;
 216         break;
 217       case O_DEBUG:
 218         opt_debug = 1;
 219         break;
 220       case O_TRACE:
 221         if ((opt_trace = opt_set_trace(optarg)) < 0) {
 222           phm2sdf_usage(argv[0]);
 223           return (1);
 224         }
 225         break;
 226       case O_FILTER:
 227         if ((opt_filter = opt_set_filter(optarg)) < 0) {
 228           phm2sdf_usage (argv[0]);
 229           return (1);
 230         }
 231         break;
 232       case O_FILTER_DOMAIN:
 233         if ((opt_filter_domain = opt_set_filter_domain(optarg)) < 0) {
 234           phm2sdf_usage (argv[0]);
 235           return (1);
 236         }
 237         break;
 238       case O_DESC:
 239         strncpy(opt_desc, optarg, sizeof(opt_desc));
 240         break;
 241       case O_FILTER_BW:
 242         opt_filter_bw = strtod(optarg, &endptr);
 243         endstr = optarg + strlen(optarg);
 244         if (endptr != endstr) {
 245           fprintf(stderr,"Error setting --filter-bw to %s\n", optarg);
 246           phm2sdf_usage(argv[0]);
 247           return (1);
 248         }
 249         break;
 250       case O_FILTER_PARAM:
 251         opt_filter_param = strtod(optarg, &endptr);
 252         endstr = optarg + strlen(optarg);
 253         if (endptr != endstr) {
 254           fprintf(stderr,"Error setting --filter-param to %s\n", optarg);
 255           phm2sdf_usage(argv[0]);
 256           return (1);
 257         }
 258         break;
 259       case O_NSAMPLE:
 260         opt_nsample = strtol(optarg, &endptr, 10);
 261         endstr = optarg + strlen(optarg);
 262         if (endptr != endstr) {
 263           fprintf(stderr,"Error setting --nsample to %s\n", optarg);
 264           phm2sdf_usage(argv[0]);
 265           return (1);
 266         }
 267         break;
 268         case O_VERSION:
 269 #ifdef VERSION
 270           fprintf(stdout, "Version %s\n", VERSION);
 271 #else
 272           fprintf(stderr, "Unknown version number");
 273 #endif
 274       case O_HELP:
 275       case '?':
 276         phm2sdf_usage(argv[0]);
 277         return (0);
 278       default:
 279         phm2sdf_usage(argv[0]);
 280         return (1);
 281       }
 282     }
 283
 284     if (phm == NULL && opt_phmnum == -1 && opt_filter == -1) {
 285       fprintf(stderr, "No phantom defined\n");
 286       phm2sdf_usage(argv[0]);
 287       return (1);
 288     }
 289
 290     if (optind + 3 != argc) {
 291       phm2sdf_usage(argv[0]);
 292       return (1);
 293     }
 294     opt_outfile = argv[optind];
 295     opt_nx = strtol(argv[optind+1], &endptr, 10);
 296     endstr = argv[optind+1] + strlen(argv[optind+1]);
 297     if (endptr != endstr) {
 298       fprintf(stderr,"Error setting nx to %s\n", argv[optind+1]);
 299       phm2sdf_usage(argv[0]);
 300       return (1);
 301     }
 302     opt_ny = strtol(argv[optind+2], &endptr, 10);
 303     endstr = argv[optind+2] + strlen(argv[optind+2]);
 304     if (endptr != endstr) {
 305       fprintf(stderr,"Error setting ny to %s\n", argv[optind+2]);
 306       phm2sdf_usage(argv[0]);
 307       return (1);
 308     }
 309
 310     snprintf(str, sizeof(str), "nx=%d, ny=%d, nsample=%d, ", opt_nx, opt_ny, opt_nsample);
 311     if (opt_phmfilename[0]) {
 312       strncat(str, "phantom=", sizeof(str));
 313       strncat(str, opt_phmfilename, sizeof(str));
 314     }
 315     else if (opt_phmnum != -1) {
 316       strncat(str, "phantom=", sizeof(str));
 317       strncat(str, name_of_phantom(opt_phmnum), sizeof(str));
 318     }
 319     else if (opt_filter != -1) {
 320       strncat(str, "filter=", sizeof(str));
 321       strncat(str, name_of_filter(opt_filter), sizeof(str));
 322       strncat(str, " - ", sizeof(str));
 323       strncat(str, name_of_filter_domain(opt_filter_domain), sizeof(str));
 324     }
 325     if (opt_desc[0]) {
 326       strncat(str, ": ", sizeof(str));
 327       strncat(str, opt_desc, sizeof(str));
 328     }
 329     strncpy(opt_desc, str, sizeof(opt_desc));
 330
 331     if (opt_verbose)
 332       printf("Rasterize Phantom to Image\n\n");
 333 #ifdef MPI_CT
 334   }
 335 #endif
 336
 337 #ifdef MPI_CT
 338   mpi_t1 = MPI_Wtime();
 339   MPI_Bcast(&opt_verbose, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 340   MPI_Bcast(&opt_debug, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 341   MPI_Bcast(&opt_trace, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 342   MPI_Bcast(&opt_nx, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 343   MPI_Bcast(&opt_ny, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 344   MPI_Bcast(&opt_nsample, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 345   MPI_Bcast(&opt_phmnum, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 346   MPI_Bcast(&opt_filter, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 347   MPI_Bcast(&opt_filter_domain, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 348   MPI_Bcast(&opt_filter_param, 1, MPI_DOUBLE, 0, mpi_ct.comm);
 349   MPI_Bcast(&opt_filter_bw, 1, MPI_DOUBLE, 0, mpi_ct.comm);
 350
 351   if (opt_verbose) {
 352     mpi_t2 = MPI_Wtime();
 353     mpi_t = mpi_t2 - mpi_t1;
 354     MPI_Reduce(&mpi_t, &mpi_t_g, 1, MPI_DOUBLE, MPI_MAX, 0, mpi_ct.comm);
 355     if (mpi_ct.my_rank == 0)
 356       printf("Time to Bcast vars = %f secs, Max time = %f\n", mpi_t, mpi_t_g);
 357   }
 358
 359   mpi_ct_calc_work_units(opt_nx);
 360
 361   if (mpi_ct.my_rank == 0) {
 362     im_global = new ImageFile (opt_outfile, opt_nx, opt_ny);
 363     im_global->adf.fileCreate();
 364   }
 365
 366   im_local = new ImageFile (opt_nx, opt_ny);
 367 #else
 368   im_global = new ImageFile (opt_outfile, opt_nx, opt_ny);
 369   im_global->adf.fileCreate ();
 370 #endif
 371
 372   if (opt_phmnum >= 0)
 373       phm = phm_create (opt_phmnum);
 374
 375 #ifdef MPI_CT
 376   else {
 377     if (mpi_ct.my_rank == 0)
 378       fprintf(stderr, "phmnum < 0\n");
 379     exit(1);
 380   }
 381 #endif
 382
 383   ImageFileArray v = im_global->adf.getArray ();
 384   double calctime = 0;
 385
 386 #ifdef MPI_CT
 387   if (phm->type == P_UNIT_PULSE) {
 388     if (mpi_ct.my_rank == 0) {
 389       v[opt_nx/2][opt_ny/2] = 1.;
 390       calctime = 0;
 391     }
 392   } else if (opt_filter != -1) {
 393     if (mpi_ct.my_rank == 0) {
 394       image_filter_response (im_global, opt_filter_domain, opt_filter_bw, opt_filter, opt_filter_param, opt_trace);
 395       calctime = 0;
 396     }
 397   } else {
 398     if (opt_verbose)
 399       mpi_t1 = MPI_Wtime();
 400     phm_to_imagefile (phm, *im_local, mpi_ct.start_work_unit[mpi_ct.my_rank],
 401                   mpi_ct.local_work_units[mpi_ct.my_rank], opt_nsample, opt_trace);
 402     if (opt_verbose) {
 403       mpi_t2 = MPI_Wtime();
 404       mpi_t = mpi_t2 - mpi_t1;
 405       MPI_Reduce(&mpi_t, &mpi_t_g, 1, MPI_DOUBLE, MPI_MAX, 0, mpi_ct.comm);
 406       if (mpi_ct.my_rank == 0)
 407         printf("Time to compile phm = %f secs, Max time = %f\n", mpi_t, mpi_t_g);
 408     }
 409     mpi_gather_image(im_global, im_local, opt_debug);
 410   }
 411 #else
 412   if (phm->type == P_UNIT_PULSE) {
 413     v[opt_nx/2][opt_ny/2] = 1.;
 414     calctime = 0;
 415   } else if (opt_filter != -1) {
 416     // image_filter_response (im_global, opt_filter_domain, opt_filter_bw, opt_filter, opt_filter_param, opt_trace);
 417     calctime = 0;
 418   } else {
 419 #if HAVE_SGP
 420       if (opt_trace >= TRACE_PHM)
 421         phm_show(phm);
 422 #endif
 423       phm_to_imagefile (phm, *im_global, 0, opt_nx, opt_nsample, opt_trace);
 424   }
 425 #endif
 426
 427 #ifdef MPI_CT
 428   time_end = MPI_Wtime();
 429 #else
 430   time_end = td_current_sec();
 431 #endif
 432
 433 #ifdef MPI_CT
 434   if (mpi_ct.my_rank == 0)
 435 #endif
 436   {
 437     im_global->adf.arrayDataWrite ();
 438     calctime = time_end - time_start;
 439     im_global->adf.labelAdd (Array2dFileLabel::L_HISTORY, opt_desc, calctime);
 440     im_global->adf.fileClose ();
 441     if (opt_verbose)
 442       fprintf (stdout, "Time to compile image = %.2f sec\n\n", calctime);
 443   }
 444
 445   if (opt_trace >= TRACE_PHM)
 446     {
 447       double dmin, dmax;
 448       int nscale;
 449
 450       printf ("Enter display size scale (nominal = 1): ");
 451       scanf ("%d", &nscale);
 452       printf ("Enter minimum and maximum densities (min, max): ");
 453       scanf ("%lf %lf", &dmin, &dmax);
 454       // image_display_scale (im_global, nscale, dmin, dmax);
 455     }
 456
 457   phm_free (phm);
 458
 459   return (0);
 460 }
 461
 462
 463
 464 #ifdef MPI_CT
 465 void mpi_gather_image (ImageFile *im_global, ImageFile *im_local, const int opt_debug)
 466 {
 467   int iproc;
 468   int end_work_unit;
 469   int iw;
 470
 471   end_work_unit = mpi_ct.local_work_units[mpi_ct.my_rank] - 1;
 472   for (iw = 0; iw <= end_work_unit; iw++) {
 473     MPI_Send(im_local->v[iw], im_local->ny, im_local->getMPIDataType(), 0, 0, mpi_ct.comm);
 474   }
 475
 476   if (mpi_ct.my_rank == 0) {
 477     for (iproc = 0; iproc < mpi_ct.nproc; iproc++) {
 478       end_work_unit = mpi_ct.start_work_unit[iproc]
 479         + mpi_ct.local_work_units[iproc]
 480         - 1;
 481
 482       if (opt_debug) {
 483         fprintf(stdout, "Recv rs data from process %d (%d-%d)\n", iproc,
 484                 mpi_ct.start_work_unit[iproc], end_work_unit);
 485         fflush(stdout);
 486       }
 487
 488
 489       for (iw = mpi_ct.start_work_unit[iproc]; iw <= end_work_unit; iw++) {
 490         MPI_Status status;
 491
 492         MPI_Recv(im_global->v[iw], im_global->ny, MPI_FLOAT, iproc, 0, mpi_ct.comm, &status);
 493       }
 494     }
 495   }
 496
 497 }
 498 #endif
 499
 500 #ifndef NO_MAIN
 501 int
 502 main (const int argc, char *const argv[])
 503 {
 504   return (phm2sdf_main(argc, argv));
 505 }
 506 #endif