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 1.9 2000/05/08 20:02:32 kevin Exp $
   6 **  $Log: phm2rs.c,v $
   7 **  Revision 1.9  2000/05/08 20:02:32  kevin
   8 **  ANSI C changes
   9 **
  10 **  Revision 1.8  2000/05/04 18:16:34  kevin
  11 **  renamed filter definitions
  12 **
  13 **  Revision 1.7  2000/05/03 08:49:50  kevin
  14 **  Code cleanup
  15 **
  16 **  Revision 1.6  2000/04/30 18:23:53  kevin
  17 **  Code cleaning
  18 **
  19 **  Revision 1.5  2000/04/30 10:13:27  kevin
  20 **  Fixed MPI bugs
  21 **
  22 **  Revision 1.4  2000/04/30 04:06:13  kevin
  23 **  Update Raysum i/o routines
  24 **  Fix MPI bug in ctrec (scatter_raysum) that referenced rs_global
  25 **
  26 **  Revision 1.3  2000/04/29 23:24:56  kevin
  27 **  *** empty log message ***
  28 **
  29 **  Revision 1.2  2000/04/28 13:50:45  kevin
  30 **  Removed Makefile Makefile.in that are automatically generated by autoconf
  31 **
  32 **  Revision 1.1.1.1  2000/04/28 13:02:44  kevin
  33 **  Initial CVS import for first public release
  34 **
  35 **
  36 **
  37 **  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  38 **  it under the terms of the GNU General Public License (version 2) as
  39 **  published by the Free Software Foundation.
  40 **
  41 **  This program is distributed in the hope that it will be useful,
  42 **  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  43 **  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  44 **  GNU General Public License for more details.
  45 **
  46 **  You should have received a copy of the GNU General Public License
  47 **  along with this program; if not, write to the Free Software
  48 **  Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
  49 ******************************************************************************/
  50 /* FILE
  51  *   phm2rs.c           Generate raysum projections from phantom object
  52  *
  53  * HISTORY
  54  *   1984 -- Final DOS version
  55  *   1999 -- First UNIX version
  56  */
  57
  58 #include "ct.h"
  59
  60 enum { O_PHANTOM, O_DESC, O_NRAY, O_ROTANGLE, O_TRACE, O_VERBOSE, O_HELP, O_PHMFILE, O_DEBUG, O_VERSION };
  61
  62 static struct option my_options[] =
  63 {
  64   {"phantom", 1, 0, O_PHANTOM},
  65   {"phmfile", 1, 0, O_PHMFILE},
  66   {"desc", 1, 0, O_DESC},
  67   {"nray", 1, 0, O_NRAY},
  68   {"rotangle", 1, 0, O_ROTANGLE},
  69   {"trace", 1, 0, O_TRACE},
  70   {"verbose", 0, 0, O_VERBOSE},
  71   {"help", 0, 0, O_HELP},
  72   {"debug", 0, 0, O_DEBUG},
  73   {"version", 0, 0, O_VERSION},
  74   {0, 0, 0, 0}
  75 };
  76
  77 void
  78 usage (const char *program)
  79 {
  80 #ifdef MPI_CT
  81 if (mpi_ct.my_rank == 0)
  82   {
  83 #endif
  84   fprintf(stdout,"usage: %s outfile ndet nview [--phantom phantom-name] [--phmfile filename] [OPTIONS]\n", kbasename(program));
  85   fprintf(stdout,"Calculate raysums (projections) through phantom object, either\n");
  86   fprintf(stdout,"a predefined --phantom or a --phmfile\n");
  87   fprintf(stdout,"\n");
  88   fprintf(stdout,"     outfile      Name of output file for raysums\n");
  89   fprintf(stdout,"     ndet         Number of detectors\n");
  90   fprintf(stdout,"     nview        Number of rotated views\n");
  91   fprintf(stdout,"     --phantom    Phantom to use for projection\n");
  92   fprintf(stdout,"        herman    Herman head phantom\n");
  93   fprintf(stdout,"        rowland   Rowland head phantom\n");
  94   fprintf(stdout,"        browland  Bordered Rowland head phantom\n");
  95   fprintf(stdout,"        unitpulse Unit pulse phantom\n");
  96   fprintf(stdout,"     --phmfile    Get Phantom from phantom file\n");
  97   fprintf(stdout,"     --desc       Description of raysum\n");
  98   fprintf(stdout,"     --nray       Number of rays per detector (default = 1)\n");
  99   fprintf(stdout,"     --rotangle   Degrees to rotate view through, multiple of PI (default = 1)\n");
 100   fprintf(stdout,"     --trace      Trace level to use\n");
 101   fprintf(stdout,"        none      No tracing (default)\n");
 102   fprintf(stdout,"        text      Trace text level\n");
 103   fprintf(stdout,"        phm       Trace PHANTOM\n");
 104   fprintf(stdout,"        rays      Trace rays\n");
 105   fprintf(stdout,"        plot      Trace plot\n");
 106   fprintf(stdout,"        clipping  Trace clipping\n");
 107   fprintf(stdout,"     --verbose    Verbose mode\n");
 108   fprintf(stdout,"     --debug      Debug mode\n");
 109   fprintf(stdout,"     --version    Print version\n");
 110   fprintf(stdout,"     --help       Print this help message\n");
 111 #ifdef MPI_CT
 112   }
 113   MPI_Abort(mpi_ct.comm, 1);
 114 #endif
 115   exit(1);
 116 }
 117
 118
 119 void mpi_gather_rs (RAYSUM *rs_global, RAYSUM *rs_local, const int opt_debug);
 120
 121 int
 122 main (const int argc, char *const argv[])
 123 {
 124   DETECTOR *det;
 125   PHANTOM *phm = NULL;
 126   RAYSUM *rs_global = NULL;
 127   char str[256], *opt_outfile = NULL, opt_desc[MAXREMARK+1];
 128   char opt_phmfilename[256];
 129   char *endptr, *endstr;
 130   int opt_ndet, opt_nview;
 131   int opt_nray = 1;
 132   int opt_trace = 0, opt_phmnum = -1;
 133   int opt_verbose = 0;
 134   int opt_debug = 0;
 135   double opt_rotangle = 1;
 136   double time_start = 0, time_end = 0;
 137 #ifdef MPI_CT
 138   RAYSUM *rs_local;
 139   int mpi_argc = argc;
 140   char **mpi_argv = (char **) argv;
 141   double mpi_t1 = 0, mpi_t2 = 0, mpi_t, mpi_t_g;
 142
 143   MPI_Init(&mpi_argc, &mpi_argv);
 144   MPI_Comm_dup (MPI_COMM_WORLD, &mpi_ct.comm);
 145   MPI_Comm_size(mpi_ct.comm, &mpi_ct.nproc);
 146   MPI_Comm_rank(mpi_ct.comm, &mpi_ct.my_rank);
 147
 148   if (mpi_ct.nproc > MPI_MAX_PROCESS) {
 149     sys_error(ERR_FATAL, "Number of mpi processes (%d) exceeds max processes (%d)",
 150               mpi_ct.nproc, MPI_MAX_PROCESS);
 151     exit(1);
 152   }
 153   time_start = MPI_Wtime();
 154 #else
 155   time_start = td_current_sec();
 156 #endif
 157
 158 #ifdef MPI_CT
 159   if (mpi_ct.my_rank == 0) {
 160 #endif
 161     strcpy(opt_desc, "");
 162     strcpy(opt_phmfilename, "");
 163     while (1) {
 164       int c = getopt_long(argc, argv, "", my_options, NULL);
 165       char *endptr = NULL;
 166       char *endstr;
 167
 168       if (c == -1)
 169         break;
 170
 171       switch (c) {
 172       case O_PHANTOM:
 173         opt_phmnum = opt_set_phantom (optarg, argv[0]);
 174         phm = phm_create (opt_phmnum);
 175         break;
 176       case O_PHMFILE:
 177 #ifdef MPI_CT
 178         if (mpi_ct.my_rank == 0)
 179           fprintf(stderr, "Can not read phantom from file in MPI mode\n");
 180         exit(1);
 181 #endif
 182         strncpy(opt_phmfilename, optarg, sizeof(opt_phmfilename));
 183         phm = phm_create_from_file(opt_phmfilename);
 184         break;
 185       case O_VERBOSE:
 186         opt_verbose = 1;
 187         break;
 188       case O_DEBUG:
 189         opt_debug = 1;
 190         break;
 191         break;
 192       case O_TRACE:
 193         opt_trace = opt_set_trace(optarg, argv[0]);
 194         break;
 195       case O_DESC:
 196         strncpy(opt_desc, optarg, sizeof(opt_desc));
 197         break;
 198       case O_ROTANGLE:
 199         opt_rotangle = strtod(optarg, &endptr);
 200         endstr = optarg + strlen(optarg);
 201         if (endptr != endstr) {
 202           fprintf(stderr,"Error setting --rotangle to %s\n", optarg);
 203           usage(argv[0]);
 204           exit(1);
 205         }
 206         break;
 207       case O_NRAY:
 208         opt_nray = strtol(optarg, &endptr, 10);
 209         endstr = optarg + strlen(optarg);
 210         if (endptr != endstr) {
 211           fprintf(stderr,"Error setting --nray to %s\n", optarg);
 212           usage(argv[0]);
 213           exit(1);
 214         }
 215         break;
 216         case O_VERSION:
 217 #ifdef VERSION
 218           fprintf(stdout, "Version %s\n", VERSION);
 219 #else
 220           fprintf(stderr, "Unknown version number");
 221 #endif
 222           exit(0);
 223       case O_HELP:
 224       case '?':
 225         usage(argv[0]);
 226         exit(0);
 227       default:
 228         usage(argv[0]);
 229         exit(1);
 230       }
 231     }
 232
 233     if (phm == NULL) {
 234       fprintf(stderr, "No phantom defined\n");
 235       usage(argv[0]);
 236       exit(1);
 237     }
 238     if (optind + 3 != argc) {
 239       usage(argv[0]);
 240       exit(1);
 241     }
 242     opt_outfile = argv[optind];
 243     opt_ndet = strtol(argv[optind+1], &endptr, 10);
 244     endstr = argv[optind+1] + strlen(argv[optind+1]);
 245     if (endptr != endstr) {
 246       fprintf(stderr,"Error setting --ndet to %s\n", argv[optind+1]);
 247       usage(argv[0]);
 248       exit(1);
 249     }
 250     opt_nview = strtol(argv[optind+2], &endptr, 10);
 251     endstr = argv[optind+2] + strlen(argv[optind+2]);
 252     if (endptr != endstr) {
 253       fprintf(stderr,"Error setting --nview to %s\n", argv[optind+2]);
 254       usage(argv[0]);
 255       exit(1);
 256     }
 257
 258     snprintf(str, sizeof(str),
 259              "Raysum_Collect: NDet=%d, Nview=%d, NRay=%d, RotAngle=%.2f, ",
 260              opt_ndet, opt_nview, opt_nray, opt_rotangle);
 261     if (opt_phmfilename[0]) {
 262       strncat(str, "Phantom=", sizeof(str));
 263       strncat(str, opt_phmfilename, sizeof(str));
 264     } else if (opt_phmnum != -1) {
 265       strncat(str, "Phantom=", sizeof(str));
 266       strncat(str, name_of_phantom(opt_phmnum), sizeof(str));
 267     }
 268     if (opt_desc[0]) {
 269       strncat(str, ": ", sizeof(str));
 270       strncat(str, opt_desc, sizeof(str));
 271     }
 272     strncpy(opt_desc, str, sizeof(opt_desc));
 273 #ifdef MPI_CT
 274   }
 275 #endif
 276
 277 #ifdef MPI_CT
 278   MPI_Barrier(mpi_ct.comm);
 279   MPI_Bcast(&opt_rotangle, 1, MPI_DOUBLE, 0, mpi_ct.comm);
 280   MPI_Bcast(&opt_nview, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 281   MPI_Bcast(&opt_ndet, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 282   MPI_Bcast(&opt_nray, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 283   MPI_Bcast(&opt_phmnum, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 284   MPI_Bcast(&opt_verbose, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 285   MPI_Bcast(&opt_debug, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 286   MPI_Bcast(&opt_trace, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 287
 288   if (mpi_ct.my_rank > 0 && opt_phmnum > 0)
 289     phm = phm_create (opt_phmnum);
 290 #endif
 291
 292   opt_rotangle *= PI;
 293   det = detector_create (phm, DETECTOR_PARALLEL, opt_ndet, opt_nview, opt_nray, opt_rotangle);
 294
 295 #ifdef MPI_CT
 296   mpi_ct_calc_work_units(opt_nview);
 297   if (mpi_ct.my_rank == 0) {
 298     rs_global = raysum_create_from_det (opt_outfile, det);
 299     raysum_alloc_views(rs_global);
 300   }
 301
 302   rs_local = raysum_create_from_det (NULL, det);
 303   rs_local->nview = mpi_ct.local_work_units[mpi_ct.my_rank];
 304   if (opt_debug)
 305     printf("rs_local->nview = %d (process %d)\n", rs_local->nview, mpi_ct.my_rank);
 306
 307   if (opt_verbose)
 308     mpi_t1 = MPI_Wtime();
 309   raysum_collect (rs_local, det, phm, mpi_ct.start_work_unit[mpi_ct.my_rank], opt_trace, FALSE);
 310   if (opt_verbose) {
 311     mpi_t2 = MPI_Wtime();
 312     mpi_t = mpi_t2 - mpi_t1;
 313     MPI_Reduce(&mpi_t, &mpi_t_g, 1, MPI_DOUBLE, MPI_MAX, 0, mpi_ct.comm);
 314     if (mpi_ct.my_rank == 0)
 315       printf("Time to collect rs = %f secs, Max = %f secs\n", mpi_t, mpi_t_g);
 316   }
 317
 318   if (opt_verbose)
 319     mpi_t1 = MPI_Wtime();
 320   mpi_gather_rs(rs_global, rs_local, opt_debug);
 321   if (opt_verbose) {
 322     mpi_t2 = MPI_Wtime();
 323     mpi_t = mpi_t2 - mpi_t1;
 324     MPI_Reduce(&mpi_t, &mpi_t_g, 1, MPI_DOUBLE, MPI_MAX, 0, mpi_ct.comm);
 325     if (mpi_ct.my_rank == 0)
 326       printf("Time to gather rs = %f secs, Max = %f secs\n", mpi_t, mpi_t_g);
 327   }
 328 #else
 329   rs_global = raysum_create_from_det (opt_outfile, det);
 330   raysum_collect (rs_global, det, phm, 0, opt_trace, FALSE);
 331 #endif
 332
 333 #ifdef MPI_CT
 334   time_end = MPI_Wtime();
 335   if (mpi_ct.my_rank == 0) {
 336     rs_global->calctime = time_end - time_start;
 337     strncpy (rs_global->remark, opt_desc, sizeof(rs_global->remark));
 338     if (opt_verbose) {
 339       fprintf(stdout, "Remark: %s\n", rs_global->remark);
 340       fprintf(stdout, "Time active = %.2f secs\n", rs_global->calctime);
 341     }
 342   }
 343 #else
 344   time_end = td_current_sec();
 345   rs_global->calctime = time_end - time_start;
 346   strncpy (rs_global->remark, opt_desc, sizeof(rs_global->remark));
 347   if (opt_verbose) {
 348     fprintf(stdout, "Remark: %s\n", rs_global->remark);
 349     fprintf(stdout, "Time active = %.2f secs\n", rs_global->calctime);
 350   }
 351 #endif
 352
 353 #ifdef MPI_CT
 354   if (mpi_ct.my_rank == 0) {
 355     raysum_write (rs_global);
 356     raysum_close (rs_global);
 357   }
 358 #else
 359   raysum_write (rs_global);
 360   raysum_close (rs_global);
 361 #endif
 362
 363   detector_free (det);
 364
 365   return (0);
 366 }
 367
 368
 369 #ifdef MPI_CT
 370 void mpi_gather_rs (RAYSUM *rs_global, RAYSUM *rs_local, const int opt_debug)
 371 {
 372   int iproc;
 373   int end_work_unit;
 374   int iw;
 375
 376   end_work_unit = mpi_ct.local_work_units[mpi_ct.my_rank] - 1;
 377   for (iw = 0; iw <= end_work_unit; iw++) {
 378     MPI_Send(&rs_local->view[iw]->view_angle, 1, MPI_DOUBLE, 0, 0, mpi_ct.comm);
 379     MPI_Send(&rs_local->view[iw]->ndet, 1, MPI_INT, 0, 0, mpi_ct.comm);
 380     MPI_Send(rs_local->view[iw]->detval, rs_local->ndet, MPI_FLOAT, 0, 0, mpi_ct.comm);
 381   }
 382
 383   if (mpi_ct.my_rank == 0) {
 384     for (iproc = 0; iproc < mpi_ct.nproc; iproc++) {
 385       end_work_unit = mpi_ct.start_work_unit[iproc]
 386         + mpi_ct.local_work_units[iproc]
 387         - 1;
 388
 389       if (opt_debug)
 390         fprintf(stdout, "Recv rs data from process %d\n", iproc);
 391
 392       for (iw = mpi_ct.start_work_unit[iproc]; iw <= end_work_unit; iw++) {
 393         MPI_Status status;
 394
 395         MPI_Recv(&rs_global->view[iw]->view_angle, 1, MPI_DOUBLE, iproc, 0, mpi_ct.comm, &status);
 396         MPI_Recv(&rs_global->view[iw]->ndet, 1, MPI_INT, iproc, 0, mpi_ct.comm, &status);
 397         MPI_Recv(rs_global->view[iw]->detval, rs_global->ndet, MPI_FLOAT, iproc, 0, mpi_ct.comm, &status);
 398       }
 399     }
 400   }
 401
 402 }
 403 #endif