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 1.2 2000/04/28 13:50:45 kevin Exp $
   6 **  $Log: phm2rs.c,v $
   7 **  Revision 1.2  2000/04/28 13:50:45  kevin
   8 **  Removed Makefile Makefile.in that are automatically generated by autoconf
   9 **
  10 **  Revision 1.1.1.1  2000/04/28 13:02:44  kevin
  11 **  Initial CVS import for first public release
  12 **
  13 **
  14 **
  15 **  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  16 **  it under the terms of the GNU General Public License (version 2) as
  17 **  published by the Free Software Foundation.
  18 **
  19 **  This program is distributed in the hope that it will be useful,
  20 **  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  21 **  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  22 **  GNU General Public License for more details.
  23 **
  24 **  You should have received a copy of the GNU General Public License
  25 **  along with this program; if not, write to the Free Software
  26 **  Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
  27 ******************************************************************************/
  28 /* FILE
  29  *   phm2rs.c           Generate raysum projections from phantom object
  30  *
  31  * HISTORY
  32  *   1984 -- Final DOS version
  33  *   1999 -- First UNIX version
  34  */
  35
  36 #include "ct.h"
  37
  38 #define O_PHANTOM    1
  39 #define O_DESC       2
  40 #define O_NRAY       3
  41 #define O_ROTANGLE   4
  42 #define O_TRACE      5
  43 #define O_VERBOSE    6
  44 #define O_HELP       7
  45 #define O_PICFILE    8
  46 #define O_INMEMORY   9
  47 #define O_DEBUG     10
  48 #define O_VERSION   11
  49
  50 static struct option my_options[] =
  51 {
  52   {"phantom", 1, 0, O_PHANTOM},
  53   {"picfile", 1, 0, O_PICFILE},
  54   {"desc", 1, 0, O_DESC},
  55   {"nray", 1, 0, O_NRAY},
  56   {"rotangle", 1, 0, O_ROTANGLE},
  57   {"trace", 1, 0, O_TRACE},
  58   {"verbose", 0, 0, O_VERBOSE},
  59   {"help", 0, 0, O_HELP},
  60   {"debug", 0, 0, O_DEBUG},
  61   {"inmemory", 0, 0, O_INMEMORY},
  62   {"version", 0, 0, O_VERSION},
  63   {0, 0, 0, 0}
  64 };
  65
  66 void
  67 usage (const char *program)
  68 {
  69 #ifdef MPI_CT
  70 if (mpi_ct.my_rank == 0)
  71   {
  72 #endif
  73   fprintf(stdout,"usage: %s outfile ndet nview [--phantom phantom-name] [--picfile filename] [OPTIONS]\n", kbasename(program));
  74   fprintf(stdout,"Calculate raysums (projections) through phantom object, either\n");
  75   fprintf(stdout,"a predefined --phantom or a --picfile\n");
  76   fprintf(stdout,"\n");
  77   fprintf(stdout,"     outfile      Name of output file for raysums\n");
  78   fprintf(stdout,"     ndet         Number of detectors\n");
  79   fprintf(stdout,"     nview        Number of rotated views\n");
  80   fprintf(stdout,"     --phantom    Phantom to use for projection\n");
  81   fprintf(stdout,"        herman    Herman head phantom\n");
  82   fprintf(stdout,"        rowland   Rowland head phantom\n");
  83   fprintf(stdout,"        browland  Bordered Rowland head phantom\n");
  84   fprintf(stdout,"        unitpulse Unit pulse phantom\n");
  85   fprintf(stdout,"     --picfile    Get Phantom from picture file\n");
  86   fprintf(stdout,"     --desc       Description of raysum\n");
  87   fprintf(stdout,"     --nray       Number of rays per detector (default = 1)\n");
  88   fprintf(stdout,"     --rotangle   Degrees to rotate view through, multiple of PI (default = 1)\n");
  89   fprintf(stdout,"     --trace      Trace level to use\n");
  90   fprintf(stdout,"        none      No tracing (default)\n");
  91   fprintf(stdout,"        text      Trace text level\n");
  92   fprintf(stdout,"        pic       Trace picture\n");
  93   fprintf(stdout,"        rays      Trace rays\n");
  94   fprintf(stdout,"        plot      Trace plot\n");
  95   fprintf(stdout,"        clipping  Trace clipping\n");
  96   fprintf(stdout,"     --inmemory   Use memory storage\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   int opt_in_memory = FALSE;
 126   double opt_rotangle = 1;
 127   double time_start, time_end;
 128 #ifdef MPI_CT
 129   RAYSUM *rs_local;
 130   int mpi_argc = argc;
 131   char **mpi_argv = (char **) argv;
 132   double mpi_t1, mpi_t2, mpi_t, mpi_t_g;
 133
 134   MPI_Init(&mpi_argc, &mpi_argv);
 135   MPI_Comm_dup (MPI_COMM_WORLD, &mpi_ct.comm);
 136   MPI_Comm_size(mpi_ct.comm, &mpi_ct.nproc);
 137   MPI_Comm_rank(mpi_ct.comm, &mpi_ct.my_rank);
 138
 139   if (mpi_ct.nproc > MPI_MAX_PROCESS) {
 140     sys_error(ERR_FATAL, "Number of mpi processes (%d) exceeds max processes (%d)",
 141               mpi_ct.nproc, MPI_MAX_PROCESS);
 142     exit(1);
 143   }
 144 #endif
 145
 146 #ifdef MPI_CT
 147   time_start = MPI_Wtime();
 148 #else
 149   time_start = td_current_sec();
 150 #endif
 151
 152 #ifdef MPI_CT
 153   if (mpi_ct.my_rank == 0) {
 154 #endif
 155     strcpy(opt_desc, "");
 156     strcpy(opt_picfilename, "");
 157     while (1) {
 158       int c = getopt_long(argc, argv, "", my_options, NULL);
 159       char *endptr = NULL;
 160       char *endstr;
 161
 162       if (c == -1)
 163         break;
 164
 165       switch (c) {
 166       case O_PHANTOM:
 167         opt_picnum = opt_set_picture(optarg, argv[0]);
 168         pic = create_pic(opt_picnum);
 169         break;
 170       case O_PICFILE:
 171 #ifdef MPI_CT
 172         if (mpi_ct.my_rank == 0)
 173           fprintf(stderr, "Can not read picture from file in MPI mode\n");
 174         exit(1);
 175 #endif
 176         strncpy(opt_picfilename, optarg, sizeof(opt_picfilename));
 177         pic = create_pic_from_file(opt_picfilename);
 178         break;
 179       case O_VERBOSE:
 180         opt_verbose = 1;
 181         break;
 182       case O_DEBUG:
 183         opt_debug = 1;
 184         break;
 185       case O_INMEMORY:
 186         opt_in_memory = 1;
 187         break;
 188       case O_TRACE:
 189         opt_trace = opt_set_trace(optarg, argv[0]);
 190         break;
 191       case O_DESC:
 192         strncpy(opt_desc, optarg, sizeof(opt_desc));
 193         break;
 194       case O_ROTANGLE:
 195         opt_rotangle = strtod(optarg, &endptr);
 196         endstr = optarg + strlen(optarg);
 197         if (endptr != endstr) {
 198           fprintf(stderr,"Error setting --rotangle to %s\n", optarg);
 199           usage(argv[0]);
 200           exit(1);
 201         }
 202         break;
 203       case O_NRAY:
 204         opt_nray = strtol(optarg, &endptr, 10);
 205         endstr = optarg + strlen(optarg);
 206         if (endptr != endstr) {
 207           fprintf(stderr,"Error setting --nray to %s\n", optarg);
 208           usage(argv[0]);
 209           exit(1);
 210         }
 211         break;
 212         case O_VERSION:
 213 #ifdef VERSION
 214           fprintf(stdout, "Version %s\n", VERSION);
 215 #else
 216           fprintf(stderr, "Unknown version number");
 217 #endif
 218           exit(0);
 219       case O_HELP:
 220       case '?':
 221         usage(argv[0]);
 222         exit(0);
 223       default:
 224         usage(argv[0]);
 225         exit(1);
 226       }
 227     }
 228
 229     if (pic == NULL) {
 230       fprintf(stderr, "No phantom defined\n");
 231       usage(argv[0]);
 232       exit(1);
 233     }
 234     if (optind + 3 != argc) {
 235       usage(argv[0]);
 236       exit(1);
 237     }
 238     opt_outfile = argv[optind];
 239     opt_ndet = strtol(argv[optind+1], &endptr, 10);
 240     endstr = argv[optind+1] + strlen(argv[optind+1]);
 241     if (endptr != endstr) {
 242       fprintf(stderr,"Error setting --ndet to %s\n", argv[optind+1]);
 243       usage(argv[0]);
 244       exit(1);
 245     }
 246     opt_nview = strtol(argv[optind+2], &endptr, 10);
 247     endstr = argv[optind+2] + strlen(argv[optind+2]);
 248     if (endptr != endstr) {
 249       fprintf(stderr,"Error setting --nview to %s\n", argv[optind+2]);
 250       usage(argv[0]);
 251       exit(1);
 252     }
 253
 254     snprintf(str, sizeof(str),
 255              "Raysum_Collect: NDet=%d, Nview=%d, NRay=%d, RotAngle=%.2f, ",
 256              opt_ndet, opt_nview, opt_nray, opt_rotangle);
 257     if (opt_picfilename[0]) {
 258       strncat(str, "Phantom=", sizeof(str));
 259       strncat(str, opt_picfilename, sizeof(str));
 260     } else if (opt_picnum != -1) {
 261       strncat(str, "Phantom=", sizeof(str));
 262       strncat(str, name_of_picture(opt_picnum), sizeof(str));
 263     }
 264     if (opt_desc[0]) {
 265       strncat(str, ": ", sizeof(str));
 266       strncat(str, opt_desc, sizeof(str));
 267     }
 268     strncpy(opt_desc, str, sizeof(opt_desc));
 269 #ifdef MPI_CT
 270   }
 271 #endif
 272
 273 #ifdef MPI_CT
 274   MPI_Barrier(mpi_ct.comm);
 275   MPI_Bcast(&opt_rotangle, 1, MPI_DOUBLE, 0, mpi_ct.comm);
 276   MPI_Bcast(&opt_nview, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 277   MPI_Bcast(&opt_ndet, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 278   MPI_Bcast(&opt_nray, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 279   MPI_Bcast(&opt_picnum, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 280   MPI_Bcast(&opt_verbose, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 281   MPI_Bcast(&opt_debug, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 282   MPI_Bcast(&opt_trace, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 283
 284   if (mpi_ct.my_rank > 0 && opt_picnum > 0)
 285     pic = create_pic(opt_picnum);
 286 #endif
 287
 288   opt_rotangle *= PI;
 289   det = detect_create (pic, opt_ndet, opt_nview, opt_nray, opt_rotangle);
 290
 291 #ifdef MPI_CT
 292   mpi_ct_calc_work_units(opt_nview);
 293   if (mpi_ct.my_rank == 0) {
 294     rs_global = raysum_create_from_det (opt_outfile, det, TRUE);
 295   }
 296
 297   rs_local = raysum_create_from_det (NULL, det, TRUE);
 298   rs_local->nview = mpi_ct.local_work_units[mpi_ct.my_rank];
 299   if (opt_debug)
 300     printf("rs_local->nview = %d (process %d)\n", rs_local->nview, mpi_ct.my_rank);
 301
 302   if (opt_verbose)
 303     mpi_t1 = MPI_Wtime();
 304   raysum_collect (rs_local, det, pic, mpi_ct.start_work_unit[mpi_ct.my_rank], opt_trace, FALSE);
 305   if (opt_verbose) {
 306     mpi_t2 = MPI_Wtime();
 307     mpi_t = mpi_t2 - mpi_t1;
 308     MPI_Reduce(&mpi_t, &mpi_t_g, 1, MPI_DOUBLE, MPI_MAX, 0, mpi_ct.comm);
 309     if (mpi_ct.my_rank == 0)
 310       printf("Time to collect rs = %f secs, Max = %f secs\n", mpi_t, mpi_t_g);
 311   }
 312
 313   if (opt_verbose)
 314     mpi_t1 = MPI_Wtime();
 315   mpi_gather_rs(rs_global, rs_local, opt_debug);
 316   if (opt_verbose) {
 317     mpi_t2 = MPI_Wtime();
 318     mpi_t = mpi_t2 - mpi_t1;
 319     MPI_Reduce(&mpi_t, &mpi_t_g, 1, MPI_DOUBLE, MPI_MAX, 0, mpi_ct.comm);
 320     if (mpi_ct.my_rank == 0)
 321       printf("Time to gather rs = %f secs, Max = %f secs\n", mpi_t, mpi_t_g);
 322   }
 323 #else
 324   rs_global = raysum_create_from_det (opt_outfile, det, opt_in_memory);
 325   raysum_collect (rs_global, det, pic, 0, opt_trace, FALSE);
 326 #endif
 327
 328 #ifdef MPI_CT
 329   time_end = MPI_Wtime();
 330   if (mpi_ct.my_rank == 0) {
 331     rs_global->calctime = time_end - time_start;
 332     strncpy (rs_global->remark, opt_desc, sizeof(rs_global->remark));
 333     if (opt_verbose) {
 334       fprintf(stdout, "Remark: %s\n", rs_global->remark);
 335       fprintf(stdout, "Time active = %.2f secs\n", rs_global->calctime);
 336     }
 337   }
 338 #else
 339   time_end = td_current_sec();
 340   rs_global->calctime = time_end - time_start;
 341   strncpy (rs_global->remark, opt_desc, sizeof(rs_global->remark));
 342   if (opt_verbose) {
 343     fprintf(stdout, "Remark: %s\n", rs_global->remark);
 344     fprintf(stdout, "Time active = %.2f secs\n", rs_global->calctime);
 345   }
 346 #endif
 347
 348 #ifdef MPI_CT
 349   if (mpi_ct.my_rank == 0) {
 350     raysum_write (rs_global);
 351     raysum_close (rs_global);
 352   }
 353 #else
 354   if (opt_in_memory)
 355     raysum_write (rs_global);
 356   raysum_close (rs_global);
 357 #endif
 358
 359   detect_free (det);
 360
 361   if (opt_trace >= TRACE_PIC)
 362     {
 363       crt_set_cpos (1, 1);
 364       printf("Finished\n");
 365     }
 366
 367   return (0);
 368 }
 369
 370
 371 #ifdef MPI_CT
 372 void mpi_gather_rs (RAYSUM *rs_global, RAYSUM *rs_local, const int opt_debug)
 373 {
 374   int iproc;
 375   int end_work_unit;
 376   int iw;
 377
 378   end_work_unit = mpi_ct.local_work_units[mpi_ct.my_rank] - 1;
 379   for (iw = 0; iw <= end_work_unit; iw++) {
 380     MPI_Send(&rs_local->view[iw]->view_angle, 1, MPI_DOUBLE, 0, 0, mpi_ct.comm);
 381     MPI_Send(&rs_local->view[iw]->ndet, 1, MPI_INT, 0, 0, mpi_ct.comm);
 382     MPI_Send(rs_local->view[iw]->detval, rs_local->ndet, MPI_FLOAT, 0, 0, mpi_ct.comm);
 383   }
 384
 385   if (mpi_ct.my_rank == 0) {
 386     for (iproc = 0; iproc < mpi_ct.nproc; iproc++) {
 387       end_work_unit = mpi_ct.start_work_unit[iproc]
 388         + mpi_ct.local_work_units[iproc]
 389         - 1;
 390
 391       if (opt_debug)
 392         fprintf(stdout, "Recv rs data from process %d\n", iproc);
 393
 394       for (iw = mpi_ct.start_work_unit[iproc]; iw <= end_work_unit; iw++) {
 395         MPI_Status status;
 396
 397         MPI_Recv(&rs_global->view[iw]->view_angle, 1, MPI_DOUBLE, iproc, 0, mpi_ct.comm, &status);
 398         MPI_Recv(&rs_global->view[iw]->ndet, 1, MPI_INT, iproc, 0, mpi_ct.comm, &status);
 399         MPI_Recv(rs_global->view[iw]->detval, rs_global->ndet, MPI_FLOAT, iproc, 0, mpi_ct.comm, &status);
 400       }
 401     }
 402   }
 403
 404 }
 405 #endif