src/phm2pj.cpp

   1 /*****************************************************************************
   2 ** FILE IDENTIFICATION
   3 **
   4 **   Name:          phm2pj.cpp
   5 **   Purpose:       Take projections of a phantom object
   6 **   Programmer:    Kevin Rosenberg
   7 **   Date Started:  1984
   8 **
   9 **  This is part of the CTSim program
  10 **  Copyright (C) 1983-2000 Kevin Rosenberg
  11 **
  12 **  $Id: phm2pj.cpp,v 1.1 2000/06/17 20:12:15 kevin Exp $
  13 **
  14 **  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  15 **  it under the terms of the GNU General Public License (version 2) as
  16 **  published by the Free Software Foundation.
  17 **
  18 **  This program is distributed in the hope that it will be useful,
  19 **  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  20 **  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  21 **  GNU General Public License for more details.
  22 **
  23 **  You should have received a copy of the GNU General Public License
  24 **  along with this program; if not, write to the Free Software
  25 **  Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
  26 ******************************************************************************/
  27
  28 #include "ct.h"
  29 #include "timer.h"
  30
  31
  32 enum { O_PHANTOM, O_DESC, O_NRAY, O_ROTANGLE, O_PHMFILE,
  33        O_TRACE, O_VERBOSE, O_HELP, O_DEBUG, O_VERSION };
  34
  35 static struct option phm2pj_options[] =
  36 {
  37   {"phantom", 1, 0, O_PHANTOM},
  38   {"phmfile", 1, 0, O_PHMFILE},
  39   {"desc", 1, 0, O_DESC},
  40   {"nray", 1, 0, O_NRAY},
  41   {"rotangle", 1, 0, O_ROTANGLE},
  42   {"trace", 1, 0, O_TRACE},
  43   {"verbose", 0, 0, O_VERBOSE},
  44   {"help", 0, 0, O_HELP},
  45   {"debug", 0, 0, O_DEBUG},
  46   {"version", 0, 0, O_VERSION},
  47   {0, 0, 0, 0}
  48 };
  49
  50
  51 void
  52 phm2pj_usage (const char *program)
  53 {
  54   cout << "usage: " << fileBasename(program) << " outfile ndet nview [--phantom phantom-name] [--phmfile filename] [OPTIONS]" << endl;
  55   cout << "Calculate (projections) through phantom object, either a predefined --phantom or a --phmfile" << endl;
  56   cout << "" << endl;
  57   cout << "     outfile      Name of output file for raysums" << endl;
  58   cout << "     ndet         Number of detectors" << endl;
  59   cout << "     nview        Number of rotated views" << endl;
  60   cout << "     --phantom    Phantom to use for projection" << endl;
  61   cout << "        herman    Herman head phantom" << endl;
  62   cout << "        rowland   Rowland head phantom" << endl;
  63   cout << "        browland  Bordered Rowland head phantom" << endl;
  64   cout << "        unitpulse Unit pulse phantom" << endl;
  65   cout << "     --phmfile    Get Phantom from phantom file" << endl;
  66   cout << "     --desc       Description of raysum" << endl;
  67   cout << "     --nray       Number of rays per detector (default = 1)" << endl;
  68   cout << "     --rotangle   Degrees to rotate view through, multiple of PI (default = 1)" << endl;
  69   cout << "     --trace      Trace level to use" << endl;
  70   cout << "        none      No tracing (default)" << endl;
  71   cout << "        text      Trace text level" << endl;
  72   cout << "        phm       Trace phantom image" << endl;
  73   cout << "        rays      Trace rays" << endl;
  74   cout << "        plot      Trace plot" << endl;
  75   cout << "        clipping  Trace clipping" << endl;
  76   cout << "     --verbose    Verbose mode" << endl;
  77   cout << "     --debug      Debug mode" << endl;
  78   cout << "     --version    Print version" << endl;
  79   cout << "     --help       Print this help message" << endl;
  80 }
  81
  82 #ifdef HAVE_MPI
  83 void GatherProjectionsMPI (MPIWorld& mpiWorld, Projections& pjGlobal, Projections& pjLocal, const int opt_debug);
  84 #endif
  85
  86 int
  87 phm2pj_main (int argc, char* argv[])
  88 {
  89   Phantom phm;
  90   ScannerGeometry opt_geometry = DETECTOR_PARALLEL;
  91   char *opt_outfile = NULL;
  92   string opt_desc;
  93   string opt_phmfilename;
  94   int opt_ndet, opt_nview;
  95   int opt_nray = 1;
  96   int opt_trace = 0;
  97   int opt_phmnum = -1;
  98   int opt_verbose = 0;
  99   int opt_debug = 0;
 100   double opt_rotangle = 1;
 101   char* endptr = NULL;
 102   char* endstr;
 103
 104 #ifdef HAVE_MPI
 105   MPIWorld mpiWorld (argc, argv);
 106 #endif
 107
 108   Timer timerProgram;
 109
 110 #ifdef HAVE_MPI
 111   if (mpiWorld.getRank() == 0) {
 112 #endif
 113     while (1) {
 114       int c = getopt_long(argc, argv, "", phm2pj_options, NULL);
 115
 116       if (c == -1)
 117         break;
 118
 119       switch (c) {
 120       case O_PHANTOM:
 121         if ((opt_phmnum = opt_set_phantom (optarg)) < 0) {
 122           phm2pj_usage(argv[0]);
 123           return (1);
 124         }
 125         phm.create (opt_phmnum);
 126         break;
 127       case O_PHMFILE:
 128 #ifdef HAVE_MPI
 129         if (mpiWorld.getRank() == 0)
 130           cerr << "Can not read phantom from file in MPI mode" << endl;
 131         return (1);
 132 #endif
 133         opt_phmfilename = optarg;
 134         phm.createFromFile (opt_phmfilename.c_str());
 135         break;
 136       case O_VERBOSE:
 137         opt_verbose = 1;
 138         break;
 139       case O_DEBUG:
 140         opt_debug = 1;
 141         break;
 142         break;
 143       case O_TRACE:
 144         if ((opt_trace = opt_set_trace(optarg)) < 0) {
 145           phm2pj_usage(argv[0]);
 146           return (1);
 147         }
 148         break;
 149       case O_DESC:
 150         opt_desc = optarg;
 151         break;
 152       case O_ROTANGLE:
 153         opt_rotangle = strtod(optarg, &endptr);
 154         endstr = optarg + strlen(optarg);
 155         if (endptr != endstr) {
 156           cerr << "Error setting --rotangle to " << optarg << endl;
 157           phm2pj_usage(argv[0]);
 158           return (1);
 159         }
 160         break;
 161       case O_NRAY:
 162         opt_nray = strtol(optarg, &endptr, 10);
 163         endstr = optarg + strlen(optarg);
 164         if (endptr != endstr) {
 165           cerr << "Error setting --nray to %s" << optarg << endl;
 166           phm2pj_usage(argv[0]);
 167           return (1);
 168         }
 169         break;
 170         case O_VERSION:
 171 #ifdef VERSION
 172         cout << "Version: " << VERSION << endl;
 173 #else
 174         cout << "Unknown version number" << endl;
 175 #endif
 176           exit(0);
 177       case O_HELP:
 178       case '?':
 179         phm2pj_usage(argv[0]);
 180         return (0);
 181       default:
 182         phm2pj_usage(argv[0]);
 183         return (1);
 184       }
 185     }
 186
 187     if (phm.nPElem() == 0) {
 188       cerr << "No phantom defined" << endl;
 189       phm2pj_usage(argv[0]);
 190       return (1);
 191     }
 192     if (optind + 3 != argc) {
 193       phm2pj_usage(argv[0]);
 194       return (1);
 195     }
 196
 197     opt_outfile = argv[optind];
 198     opt_ndet = strtol(argv[optind+1], &endptr, 10);
 199     endstr = argv[optind+1] + strlen(argv[optind+1]);
 200     if (endptr != endstr) {
 201       cerr << "Error setting --ndet to " << argv[optind+1] << endl;
 202       phm2pj_usage(argv[0]);
 203       return (1);
 204     }
 205     opt_nview = strtol(argv[optind+2], &endptr, 10);
 206     endstr = argv[optind+2] + strlen(argv[optind+2]);
 207     if (endptr != endstr) {
 208       cerr << "Error setting --nview to " << argv[optind+2] << endl;
 209       phm2pj_usage(argv[0]);
 210       return (1);
 211     }
 212
 213     ostringstream desc;
 214     desc << "Raysum_Collect: NDet=" << opt_ndet << ", Nview=" << opt_nview << ", NRay=" << opt_nray << ", RotAngle=" << opt_rotangle << ", ";
 215     if (opt_phmfilename.length()) {
 216       desc << "PhantomFile=" << opt_phmfilename;
 217     } else if (opt_phmnum != -1) {
 218       desc << "Phantom=" << name_of_phantom(opt_phmnum);
 219     }
 220     if (opt_desc.length()) {
 221       desc << ": " << opt_desc;
 222     }
 223     opt_desc = desc.str();
 224 #ifdef HAVE_MPI
 225   }
 226 #endif
 227
 228 #ifdef HAVE_MPI
 229   mpiWorld.getComm().Bcast (&opt_rotangle, 1, MPI::DOUBLE, 0);
 230   mpiWorld.getComm().Bcast (&opt_nview, 1, MPI::INT, 0);
 231   mpiWorld.getComm().Bcast (&opt_ndet, 1, MPI::INT, 0);
 232   mpiWorld.getComm().Bcast (&opt_nray, 1, MPI::INT, 0);
 233   mpiWorld.getComm().Bcast (&opt_phmnum, 1, MPI::INT, 0);
 234   mpiWorld.getComm().Bcast (&opt_verbose, 1, MPI::INT, 0);
 235   mpiWorld.getComm().Bcast (&opt_debug, 1, MPI::INT, 0);
 236   mpiWorld.getComm().Bcast (&opt_trace, 1, MPI::INT, 0);
 237
 238   if (mpiWorld.getRank() > 0 && opt_phmnum >= 0)
 239     phm.create (opt_phmnum);
 240 #endif
 241
 242   opt_rotangle *= PI;
 243   Scanner scanner (phm, opt_geometry, opt_ndet, opt_nview, opt_nray, opt_rotangle);
 244
 245 #ifdef HAVE_MPI
 246   mpiWorld.setTotalWorkUnits (opt_nview);
 247
 248   Projections pjGlobal;
 249   if (mpiWorld.getRank() == 0) {
 250     pjGlobal = Projections (scanner);
 251   }
 252
 253   Scanner localScanner (phm, opt_geometry, opt_ndet, mpiWorld.getMyLocalWorkUnits(), opt_nray, opt_rotangle);
 254   Projections pjLocal (localScanner);
 255   if (opt_debug)
 256     cout << "pjLocal->nview = " << pjLocal.nView() << " (process " << mpiWorld.getRank() << ")" << endl;;
 257
 258   TimerMPI timerProject (mpiWorld.getComm());
 259   localScanner.collectProjections (pjLocal, phm, mpiWorld.getMyStartWorkUnit(), opt_trace);
 260   if (opt_verbose)
 261     timerProject.timerEndAndReport ("Time to collect projections");
 262
 263   TimerMPI timerGather (mpiWorld.getComm());
 264   GatherProjectionsMPI (mpiWorld, pjGlobal, pjLocal, opt_debug);
 265   if (opt_verbose)
 266     timerGather.timerEndAndReport ("Time to gather projections");
 267 #else
 268   Projections pjGlobal (scanner);
 269   scanner.collectProjections (pjGlobal, phm, 0, opt_trace);
 270 #endif
 271
 272 #ifdef HAVE_MPI
 273   if (mpiWorld.getRank() == 0)
 274 #endif
 275     {
 276       pjGlobal.setCalcTime (timerProgram.timerEnd());
 277       pjGlobal.setRemark (opt_desc);
 278       pjGlobal.write (opt_outfile);
 279       if (opt_verbose) {
 280         phm.print();
 281         cout << endl;
 282         pjGlobal.printScanInfo();
 283         cout << endl;
 284         cout << "Remark: " << pjGlobal.remark() << endl;
 285         cout << "Run time: " << pjGlobal.calcTime() << " seconds" << endl;
 286       }
 287     }
 288
 289   return (0);
 290 }
 291
 292
 293 /* FUNCTION
 294  *    GatherProjectionsMPI
 295  *
 296  * SYNOPSIS
 297  *    Gather's raysums from all processes in pjLocal in pjGlobal in process 0
 298  */
 299
 300 #ifdef HAVE_MPI
 301 void GatherProjectionsMPI (MPIWorld& mpiWorld, Projections& pjGlobal, Projections& pjLocal, const int opt_debug)
 302 {
 303   for (int iw = 0; iw < mpiWorld.getMyLocalWorkUnits(); iw++) {
 304     DetectorArray& detArray = pjLocal.getDetectorArray(iw);
 305     double viewAngle = detArray.viewAngle();
 306     int nDet = detArray.nDet();
 307     DetectorValue* detval = detArray.detValues();
 308
 309     mpiWorld.getComm().Send(&viewAngle, 1, MPI::DOUBLE, 0, 0);
 310     mpiWorld.getComm().Send(&nDet, 1, MPI::INT, 0, 0);
 311     mpiWorld.getComm().Send(detval, nDet, MPI::FLOAT, 0, 0);
 312   }
 313
 314   if (mpiWorld.getRank() == 0) {
 315     for (int iProc = 0; iProc < mpiWorld.getNumProcessors(); iProc++) {
 316       for (int iw = mpiWorld.getStartWorkUnit(iProc); iw <= mpiWorld.getEndWorkUnit(iProc); iw++) {
 317         MPI::Status status;
 318         double viewAngle;
 319         int nDet;
 320         DetectorArray detArray = pjGlobal.getDetectorArray(iw);
 321         DetectorValue* detval = detArray.detValues();
 322
 323         mpiWorld.getComm().Recv(&viewAngle, 1, MPI::DOUBLE, iProc, 0, status);
 324         mpiWorld.getComm().Recv(&nDet, 1, MPI::INT, iProc, 0, status);
 325         mpiWorld.getComm().Recv(detval, nDet, MPI::FLOAT, iProc, 0, status);
 326         detArray.setViewAngle (viewAngle);
 327       }
 328     }
 329   }
 330
 331 }
 332 #endif
 333
 334
 335 #ifndef NO_MAIN
 336 int
 337 main (int argc, char* argv[])
 338 {
 339   return (phm2pj_main(argc, argv));
 340 }
 341 #endif
 342