src/phm2rs.c

   1 /*****************************************************************************
   2 **  This is part of the CTSim program
   3 **  Copyright (C) 1983-2000 Kevin Rosenberg
   4 **
   5 **  $Id: phm2rs.c,v 1.3 2000/04/29 23:24:56 kevin Exp $
   6 **  $Log: phm2rs.c,v $
   7 **  Revision 1.3  2000/04/29 23:24:56  kevin
   8 **  *** empty log message ***
   9 **
  10 **  Revision 1.2  2000/04/28 13:50:45  kevin
  11 **  Removed Makefile Makefile.in that are automatically generated by autoconf
  12 **
  13 **  Revision 1.1.1.1  2000/04/28 13:02:44  kevin
  14 **  Initial CVS import for first public release
  15 **
  16 **
  17 **
  18 **  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  19 **  it under the terms of the GNU General Public License (version 2) as
  20 **  published by the Free Software Foundation.
  21 **
  22 **  This program is distributed in the hope that it will be useful,
  23 **  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  24 **  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  25 **  GNU General Public License for more details.
  26 **
  27 **  You should have received a copy of the GNU General Public License
  28 **  along with this program; if not, write to the Free Software
  29 **  Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
  30 ******************************************************************************/
  31 /* FILE
  32  *   phm2rs.c           Generate raysum projections from phantom object
  33  *
  34  * HISTORY
  35  *   1984 -- Final DOS version
  36  *   1999 -- First UNIX version
  37  */
  38
  39 #include "ct.h"
  40
  41 #define O_PHANTOM    1
  42 #define O_DESC       2
  43 #define O_NRAY       3
  44 #define O_ROTANGLE   4
  45 #define O_TRACE      5
  46 #define O_VERBOSE    6
  47 #define O_HELP       7
  48 #define O_PICFILE    8
  49 #define O_DEBUG     10
  50 #define O_VERSION   11
  51
  52 static struct option my_options[] =
  53 {
  54   {"phantom", 1, 0, O_PHANTOM},
  55   {"picfile", 1, 0, O_PICFILE},
  56   {"desc", 1, 0, O_DESC},
  57   {"nray", 1, 0, O_NRAY},
  58   {"rotangle", 1, 0, O_ROTANGLE},
  59   {"trace", 1, 0, O_TRACE},
  60   {"verbose", 0, 0, O_VERBOSE},
  61   {"help", 0, 0, O_HELP},
  62   {"debug", 0, 0, O_DEBUG},
  63   {"version", 0, 0, O_VERSION},
  64   {0, 0, 0, 0}
  65 };
  66
  67 void
  68 usage (const char *program)
  69 {
  70 #ifdef MPI_CT
  71 if (mpi_ct.my_rank == 0)
  72   {
  73 #endif
  74   fprintf(stdout,"usage: %s outfile ndet nview [--phantom phantom-name] [--picfile filename] [OPTIONS]\n", kbasename(program));
  75   fprintf(stdout,"Calculate raysums (projections) through phantom object, either\n");
  76   fprintf(stdout,"a predefined --phantom or a --picfile\n");
  77   fprintf(stdout,"\n");
  78   fprintf(stdout,"     outfile      Name of output file for raysums\n");
  79   fprintf(stdout,"     ndet         Number of detectors\n");
  80   fprintf(stdout,"     nview        Number of rotated views\n");
  81   fprintf(stdout,"     --phantom    Phantom to use for projection\n");
  82   fprintf(stdout,"        herman    Herman head phantom\n");
  83   fprintf(stdout,"        rowland   Rowland head phantom\n");
  84   fprintf(stdout,"        browland  Bordered Rowland head phantom\n");
  85   fprintf(stdout,"        unitpulse Unit pulse phantom\n");
  86   fprintf(stdout,"     --picfile    Get Phantom from picture file\n");
  87   fprintf(stdout,"     --desc       Description of raysum\n");
  88   fprintf(stdout,"     --nray       Number of rays per detector (default = 1)\n");
  89   fprintf(stdout,"     --rotangle   Degrees to rotate view through, multiple of PI (default = 1)\n");
  90   fprintf(stdout,"     --trace      Trace level to use\n");
  91   fprintf(stdout,"        none      No tracing (default)\n");
  92   fprintf(stdout,"        text      Trace text level\n");
  93   fprintf(stdout,"        pic       Trace picture\n");
  94   fprintf(stdout,"        rays      Trace rays\n");
  95   fprintf(stdout,"        plot      Trace plot\n");
  96   fprintf(stdout,"        clipping  Trace clipping\n");
  97   fprintf(stdout,"     --verbose    Verbose mode\n");
  98   fprintf(stdout,"     --debug      Debug mode\n");
  99   fprintf(stdout,"     --version    Print version\n");
 100   fprintf(stdout,"     --help       Print this help message\n");
 101 #ifdef MPI_CT
 102   }
 103   MPI_Abort(mpi_ct.comm, 1);
 104 #endif
 105   exit(1);
 106 }
 107
 108
 109 void mpi_gather_rs (RAYSUM *rs_global, RAYSUM *rs_local, const int opt_debug);
 110
 111 int
 112 main (const int argc, char *const argv[])
 113 {
 114   DETECTOR *det;
 115   PICTURE *pic = NULL;
 116   RAYSUM *rs_global;
 117   char str[256], *opt_outfile, opt_desc[MAXREMARK+1];
 118   char opt_picfilename[256];
 119   char *endptr, *endstr;
 120   int opt_ndet, opt_nview;
 121   int opt_nray = 1;
 122   int opt_trace = 0, opt_picnum = -1;
 123   int opt_verbose = 0;
 124   int opt_debug = 0;
 125   double opt_rotangle = 1;
 126   double time_start, time_end;
 127 #ifdef MPI_CT
 128   RAYSUM *rs_local;
 129   int mpi_argc = argc;
 130   char **mpi_argv = (char **) argv;
 131   double mpi_t1, mpi_t2, mpi_t, mpi_t_g;
 132
 133   MPI_Init(&mpi_argc, &mpi_argv);
 134   MPI_Comm_dup (MPI_COMM_WORLD, &mpi_ct.comm);
 135   MPI_Comm_size(mpi_ct.comm, &mpi_ct.nproc);
 136   MPI_Comm_rank(mpi_ct.comm, &mpi_ct.my_rank);
 137
 138   if (mpi_ct.nproc > MPI_MAX_PROCESS) {
 139     sys_error(ERR_FATAL, "Number of mpi processes (%d) exceeds max processes (%d)",
 140               mpi_ct.nproc, MPI_MAX_PROCESS);
 141     exit(1);
 142   }
 143 #endif
 144
 145 #ifdef MPI_CT
 146   time_start = MPI_Wtime();
 147 #else
 148   time_start = td_current_sec();
 149 #endif
 150
 151 #ifdef MPI_CT
 152   if (mpi_ct.my_rank == 0) {
 153 #endif
 154     strcpy(opt_desc, "");
 155     strcpy(opt_picfilename, "");
 156     while (1) {
 157       int c = getopt_long(argc, argv, "", my_options, NULL);
 158       char *endptr = NULL;
 159       char *endstr;
 160
 161       if (c == -1)
 162         break;
 163
 164       switch (c) {
 165       case O_PHANTOM:
 166         opt_picnum = opt_set_picture(optarg, argv[0]);
 167         pic = create_pic(opt_picnum);
 168         break;
 169       case O_PICFILE:
 170 #ifdef MPI_CT
 171         if (mpi_ct.my_rank == 0)
 172           fprintf(stderr, "Can not read picture from file in MPI mode\n");
 173         exit(1);
 174 #endif
 175         strncpy(opt_picfilename, optarg, sizeof(opt_picfilename));
 176         pic = create_pic_from_file(opt_picfilename);
 177         break;
 178       case O_VERBOSE:
 179         opt_verbose = 1;
 180         break;
 181       case O_DEBUG:
 182         opt_debug = 1;
 183         break;
 184         break;
 185       case O_TRACE:
 186         opt_trace = opt_set_trace(optarg, argv[0]);
 187         break;
 188       case O_DESC:
 189         strncpy(opt_desc, optarg, sizeof(opt_desc));
 190         break;
 191       case O_ROTANGLE:
 192         opt_rotangle = strtod(optarg, &endptr);
 193         endstr = optarg + strlen(optarg);
 194         if (endptr != endstr) {
 195           fprintf(stderr,"Error setting --rotangle to %s\n", optarg);
 196           usage(argv[0]);
 197           exit(1);
 198         }
 199         break;
 200       case O_NRAY:
 201         opt_nray = strtol(optarg, &endptr, 10);
 202         endstr = optarg + strlen(optarg);
 203         if (endptr != endstr) {
 204           fprintf(stderr,"Error setting --nray to %s\n", optarg);
 205           usage(argv[0]);
 206           exit(1);
 207         }
 208         break;
 209         case O_VERSION:
 210 #ifdef VERSION
 211           fprintf(stdout, "Version %s\n", VERSION);
 212 #else
 213           fprintf(stderr, "Unknown version number");
 214 #endif
 215           exit(0);
 216       case O_HELP:
 217       case '?':
 218         usage(argv[0]);
 219         exit(0);
 220       default:
 221         usage(argv[0]);
 222         exit(1);
 223       }
 224     }
 225
 226     if (pic == NULL) {
 227       fprintf(stderr, "No phantom defined\n");
 228       usage(argv[0]);
 229       exit(1);
 230     }
 231     if (optind + 3 != argc) {
 232       usage(argv[0]);
 233       exit(1);
 234     }
 235     opt_outfile = argv[optind];
 236     opt_ndet = strtol(argv[optind+1], &endptr, 10);
 237     endstr = argv[optind+1] + strlen(argv[optind+1]);
 238     if (endptr != endstr) {
 239       fprintf(stderr,"Error setting --ndet to %s\n", argv[optind+1]);
 240       usage(argv[0]);
 241       exit(1);
 242     }
 243     opt_nview = strtol(argv[optind+2], &endptr, 10);
 244     endstr = argv[optind+2] + strlen(argv[optind+2]);
 245     if (endptr != endstr) {
 246       fprintf(stderr,"Error setting --nview to %s\n", argv[optind+2]);
 247       usage(argv[0]);
 248       exit(1);
 249     }
 250
 251     snprintf(str, sizeof(str),
 252              "Raysum_Collect: NDet=%d, Nview=%d, NRay=%d, RotAngle=%.2f, ",
 253              opt_ndet, opt_nview, opt_nray, opt_rotangle);
 254     if (opt_picfilename[0]) {
 255       strncat(str, "Phantom=", sizeof(str));
 256       strncat(str, opt_picfilename, sizeof(str));
 257     } else if (opt_picnum != -1) {
 258       strncat(str, "Phantom=", sizeof(str));
 259       strncat(str, name_of_picture(opt_picnum), sizeof(str));
 260     }
 261     if (opt_desc[0]) {
 262       strncat(str, ": ", sizeof(str));
 263       strncat(str, opt_desc, sizeof(str));
 264     }
 265     strncpy(opt_desc, str, sizeof(opt_desc));
 266 #ifdef MPI_CT
 267   }
 268 #endif
 269
 270 #ifdef MPI_CT
 271   MPI_Barrier(mpi_ct.comm);
 272   MPI_Bcast(&opt_rotangle, 1, MPI_DOUBLE, 0, mpi_ct.comm);
 273   MPI_Bcast(&opt_nview, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 274   MPI_Bcast(&opt_ndet, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 275   MPI_Bcast(&opt_nray, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 276   MPI_Bcast(&opt_picnum, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 277   MPI_Bcast(&opt_verbose, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 278   MPI_Bcast(&opt_debug, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 279   MPI_Bcast(&opt_trace, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 280
 281   if (mpi_ct.my_rank > 0 && opt_picnum > 0)
 282     pic = create_pic(opt_picnum);
 283 #endif
 284
 285   opt_rotangle *= PI;
 286   det = detect_create (pic, opt_ndet, opt_nview, opt_nray, opt_rotangle);
 287
 288 #ifdef MPI_CT
 289   mpi_ct_calc_work_units(opt_nview);
 290   if (mpi_ct.my_rank == 0) {
 291     rs_global = raysum_create_from_det (opt_outfile, det);
 292   }
 293
 294   rs_local = raysum_create_from_det (NULL, det);
 295   rs_local->nview = mpi_ct.local_work_units[mpi_ct.my_rank];
 296   if (opt_debug)
 297     printf("rs_local->nview = %d (process %d)\n", rs_local->nview, mpi_ct.my_rank);
 298
 299   if (opt_verbose)
 300     mpi_t1 = MPI_Wtime();
 301   raysum_collect (rs_local, det, pic, mpi_ct.start_work_unit[mpi_ct.my_rank], opt_trace, FALSE);
 302   if (opt_verbose) {
 303     mpi_t2 = MPI_Wtime();
 304     mpi_t = mpi_t2 - mpi_t1;
 305     MPI_Reduce(&mpi_t, &mpi_t_g, 1, MPI_DOUBLE, MPI_MAX, 0, mpi_ct.comm);
 306     if (mpi_ct.my_rank == 0)
 307       printf("Time to collect rs = %f secs, Max = %f secs\n", mpi_t, mpi_t_g);
 308   }
 309
 310   if (opt_verbose)
 311     mpi_t1 = MPI_Wtime();
 312   mpi_gather_rs(rs_global, rs_local, opt_debug);
 313   if (opt_verbose) {
 314     mpi_t2 = MPI_Wtime();
 315     mpi_t = mpi_t2 - mpi_t1;
 316     MPI_Reduce(&mpi_t, &mpi_t_g, 1, MPI_DOUBLE, MPI_MAX, 0, mpi_ct.comm);
 317     if (mpi_ct.my_rank == 0)
 318       printf("Time to gather rs = %f secs, Max = %f secs\n", mpi_t, mpi_t_g);
 319   }
 320 #else
 321   rs_global = raysum_create_from_det (opt_outfile, det);
 322   raysum_collect (rs_global, det, pic, 0, opt_trace, FALSE);
 323 #endif
 324
 325 #ifdef MPI_CT
 326   time_end = MPI_Wtime();
 327   if (mpi_ct.my_rank == 0) {
 328     rs_global->calctime = time_end - time_start;
 329     strncpy (rs_global->remark, opt_desc, sizeof(rs_global->remark));
 330     if (opt_verbose) {
 331       fprintf(stdout, "Remark: %s\n", rs_global->remark);
 332       fprintf(stdout, "Time active = %.2f secs\n", rs_global->calctime);
 333     }
 334   }
 335 #else
 336   time_end = td_current_sec();
 337   rs_global->calctime = time_end - time_start;
 338   strncpy (rs_global->remark, opt_desc, sizeof(rs_global->remark));
 339   if (opt_verbose) {
 340     fprintf(stdout, "Remark: %s\n", rs_global->remark);
 341     fprintf(stdout, "Time active = %.2f secs\n", rs_global->calctime);
 342   }
 343 #endif
 344
 345 #ifdef MPI_CT
 346   if (mpi_ct.my_rank == 0) {
 347     raysum_write (rs_global);
 348     raysum_close (rs_global);
 349   }
 350 #else
 351   raysum_write (rs_global);
 352   raysum_close (rs_global);
 353 #endif
 354
 355   detect_free (det);
 356
 357   if (opt_trace >= TRACE_PIC)
 358     {
 359       crt_set_cpos (1, 1);
 360       printf("Finished\n");
 361     }
 362
 363   return (0);
 364 }
 365
 366
 367 #ifdef MPI_CT
 368 void mpi_gather_rs (RAYSUM *rs_global, RAYSUM *rs_local, const int opt_debug)
 369 {
 370   int iproc;
 371   int end_work_unit;
 372   int iw;
 373
 374   end_work_unit = mpi_ct.local_work_units[mpi_ct.my_rank] - 1;
 375   for (iw = 0; iw <= end_work_unit; iw++) {
 376     MPI_Send(&rs_local->view[iw]->view_angle, 1, MPI_DOUBLE, 0, 0, mpi_ct.comm);
 377     MPI_Send(&rs_local->view[iw]->ndet, 1, MPI_INT, 0, 0, mpi_ct.comm);
 378     MPI_Send(rs_local->view[iw]->detval, rs_local->ndet, MPI_FLOAT, 0, 0, mpi_ct.comm);
 379   }
 380
 381   if (mpi_ct.my_rank == 0) {
 382     for (iproc = 0; iproc < mpi_ct.nproc; iproc++) {
 383       end_work_unit = mpi_ct.start_work_unit[iproc]
 384         + mpi_ct.local_work_units[iproc]
 385         - 1;
 386
 387       if (opt_debug)
 388         fprintf(stdout, "Recv rs data from process %d\n", iproc);
 389
 390       for (iw = mpi_ct.start_work_unit[iproc]; iw <= end_work_unit; iw++) {
 391         MPI_Status status;
 392
 393         MPI_Recv(&rs_global->view[iw]->view_angle, 1, MPI_DOUBLE, iproc, 0, mpi_ct.comm, &status);
 394         MPI_Recv(&rs_global->view[iw]->ndet, 1, MPI_INT, iproc, 0, mpi_ct.comm, &status);
 395         MPI_Recv(rs_global->view[iw]->detval, rs_global->ndet, MPI_FLOAT, iproc, 0, mpi_ct.comm, &status);
 396       }
 397     }
 398   }
 399
 400 }
 401 #endif