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 1.4 2000/04/30 04:06:13 kevin Exp $
   6 **  $Log: phm2rs.c,v $
   7 **  Revision 1.4  2000/04/30 04:06:13  kevin
   8 **  Update Raysum i/o routines
   9 **  Fix MPI bug in ctrec (scatter_raysum) that referenced rs_global
  10 **
  11 **  Revision 1.3  2000/04/29 23:24:56  kevin
  12 **  *** empty log message ***
  13 **
  14 **  Revision 1.2  2000/04/28 13:50:45  kevin
  15 **  Removed Makefile Makefile.in that are automatically generated by autoconf
  16 **
  17 **  Revision 1.1.1.1  2000/04/28 13:02:44  kevin
  18 **  Initial CVS import for first public release
  19 **
  20 **
  21 **
  22 **  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  23 **  it under the terms of the GNU General Public License (version 2) as
  24 **  published by the Free Software Foundation.
  25 **
  26 **  This program is distributed in the hope that it will be useful,
  27 **  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  28 **  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  29 **  GNU General Public License for more details.
  30 **
  31 **  You should have received a copy of the GNU General Public License
  32 **  along with this program; if not, write to the Free Software
  33 **  Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
  34 ******************************************************************************/
  35 /* FILE
  36  *   phm2rs.c           Generate raysum projections from phantom object
  37  *
  38  * HISTORY
  39  *   1984 -- Final DOS version
  40  *   1999 -- First UNIX version
  41  */
  42
  43 #include "ct.h"
  44
  45 #define O_PHANTOM    1
  46 #define O_DESC       2
  47 #define O_NRAY       3
  48 #define O_ROTANGLE   4
  49 #define O_TRACE      5
  50 #define O_VERBOSE    6
  51 #define O_HELP       7
  52 #define O_PICFILE    8
  53 #define O_DEBUG     10
  54 #define O_VERSION   11
  55
  56 static struct option my_options[] =
  57 {
  58   {"phantom", 1, 0, O_PHANTOM},
  59   {"picfile", 1, 0, O_PICFILE},
  60   {"desc", 1, 0, O_DESC},
  61   {"nray", 1, 0, O_NRAY},
  62   {"rotangle", 1, 0, O_ROTANGLE},
  63   {"trace", 1, 0, O_TRACE},
  64   {"verbose", 0, 0, O_VERBOSE},
  65   {"help", 0, 0, O_HELP},
  66   {"debug", 0, 0, O_DEBUG},
  67   {"version", 0, 0, O_VERSION},
  68   {0, 0, 0, 0}
  69 };
  70
  71 void
  72 usage (const char *program)
  73 {
  74 #ifdef MPI_CT
  75 if (mpi_ct.my_rank == 0)
  76   {
  77 #endif
  78   fprintf(stdout,"usage: %s outfile ndet nview [--phantom phantom-name] [--picfile filename] [OPTIONS]\n", kbasename(program));
  79   fprintf(stdout,"Calculate raysums (projections) through phantom object, either\n");
  80   fprintf(stdout,"a predefined --phantom or a --picfile\n");
  81   fprintf(stdout,"\n");
  82   fprintf(stdout,"     outfile      Name of output file for raysums\n");
  83   fprintf(stdout,"     ndet         Number of detectors\n");
  84   fprintf(stdout,"     nview        Number of rotated views\n");
  85   fprintf(stdout,"     --phantom    Phantom to use for projection\n");
  86   fprintf(stdout,"        herman    Herman head phantom\n");
  87   fprintf(stdout,"        rowland   Rowland head phantom\n");
  88   fprintf(stdout,"        browland  Bordered Rowland head phantom\n");
  89   fprintf(stdout,"        unitpulse Unit pulse phantom\n");
  90   fprintf(stdout,"     --picfile    Get Phantom from picture file\n");
  91   fprintf(stdout,"     --desc       Description of raysum\n");
  92   fprintf(stdout,"     --nray       Number of rays per detector (default = 1)\n");
  93   fprintf(stdout,"     --rotangle   Degrees to rotate view through, multiple of PI (default = 1)\n");
  94   fprintf(stdout,"     --trace      Trace level to use\n");
  95   fprintf(stdout,"        none      No tracing (default)\n");
  96   fprintf(stdout,"        text      Trace text level\n");
  97   fprintf(stdout,"        pic       Trace picture\n");
  98   fprintf(stdout,"        rays      Trace rays\n");
  99   fprintf(stdout,"        plot      Trace plot\n");
 100   fprintf(stdout,"        clipping  Trace clipping\n");
 101   fprintf(stdout,"     --verbose    Verbose mode\n");
 102   fprintf(stdout,"     --debug      Debug mode\n");
 103   fprintf(stdout,"     --version    Print version\n");
 104   fprintf(stdout,"     --help       Print this help message\n");
 105 #ifdef MPI_CT
 106   }
 107   MPI_Abort(mpi_ct.comm, 1);
 108 #endif
 109   exit(1);
 110 }
 111
 112
 113 void mpi_gather_rs (RAYSUM *rs_global, RAYSUM *rs_local, const int opt_debug);
 114
 115 int
 116 main (const int argc, char *const argv[])
 117 {
 118   DETECTOR *det;
 119   PICTURE *pic = NULL;
 120   RAYSUM *rs_global;
 121   char str[256], *opt_outfile, opt_desc[MAXREMARK+1];
 122   char opt_picfilename[256];
 123   char *endptr, *endstr;
 124   int opt_ndet, opt_nview;
 125   int opt_nray = 1;
 126   int opt_trace = 0, opt_picnum = -1;
 127   int opt_verbose = 0;
 128   int opt_debug = 0;
 129   double opt_rotangle = 1;
 130   double time_start, time_end;
 131 #ifdef MPI_CT
 132   RAYSUM *rs_local;
 133   int mpi_argc = argc;
 134   char **mpi_argv = (char **) argv;
 135   double mpi_t1, mpi_t2, mpi_t, mpi_t_g;
 136
 137   MPI_Init(&mpi_argc, &mpi_argv);
 138   MPI_Comm_dup (MPI_COMM_WORLD, &mpi_ct.comm);
 139   MPI_Comm_size(mpi_ct.comm, &mpi_ct.nproc);
 140   MPI_Comm_rank(mpi_ct.comm, &mpi_ct.my_rank);
 141
 142   if (mpi_ct.nproc > MPI_MAX_PROCESS) {
 143     sys_error(ERR_FATAL, "Number of mpi processes (%d) exceeds max processes (%d)",
 144               mpi_ct.nproc, MPI_MAX_PROCESS);
 145     exit(1);
 146   }
 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         break;
 186       case O_TRACE:
 187         opt_trace = opt_set_trace(optarg, argv[0]);
 188         break;
 189       case O_DESC:
 190         strncpy(opt_desc, optarg, sizeof(opt_desc));
 191         break;
 192       case O_ROTANGLE:
 193         opt_rotangle = strtod(optarg, &endptr);
 194         endstr = optarg + strlen(optarg);
 195         if (endptr != endstr) {
 196           fprintf(stderr,"Error setting --rotangle to %s\n", optarg);
 197           usage(argv[0]);
 198           exit(1);
 199         }
 200         break;
 201       case O_NRAY:
 202         opt_nray = strtol(optarg, &endptr, 10);
 203         endstr = optarg + strlen(optarg);
 204         if (endptr != endstr) {
 205           fprintf(stderr,"Error setting --nray to %s\n", optarg);
 206           usage(argv[0]);
 207           exit(1);
 208         }
 209         break;
 210         case O_VERSION:
 211 #ifdef VERSION
 212           fprintf(stdout, "Version %s\n", VERSION);
 213 #else
 214           fprintf(stderr, "Unknown version number");
 215 #endif
 216           exit(0);
 217       case O_HELP:
 218       case '?':
 219         usage(argv[0]);
 220         exit(0);
 221       default:
 222         usage(argv[0]);
 223         exit(1);
 224       }
 225     }
 226
 227     if (pic == NULL) {
 228       fprintf(stderr, "No phantom defined\n");
 229       usage(argv[0]);
 230       exit(1);
 231     }
 232     if (optind + 3 != argc) {
 233       usage(argv[0]);
 234       exit(1);
 235     }
 236     opt_outfile = argv[optind];
 237     opt_ndet = strtol(argv[optind+1], &endptr, 10);
 238     endstr = argv[optind+1] + strlen(argv[optind+1]);
 239     if (endptr != endstr) {
 240       fprintf(stderr,"Error setting --ndet to %s\n", argv[optind+1]);
 241       usage(argv[0]);
 242       exit(1);
 243     }
 244     opt_nview = strtol(argv[optind+2], &endptr, 10);
 245     endstr = argv[optind+2] + strlen(argv[optind+2]);
 246     if (endptr != endstr) {
 247       fprintf(stderr,"Error setting --nview to %s\n", argv[optind+2]);
 248       usage(argv[0]);
 249       exit(1);
 250     }
 251
 252     snprintf(str, sizeof(str),
 253              "Raysum_Collect: NDet=%d, Nview=%d, NRay=%d, RotAngle=%.2f, ",
 254              opt_ndet, opt_nview, opt_nray, opt_rotangle);
 255     if (opt_picfilename[0]) {
 256       strncat(str, "Phantom=", sizeof(str));
 257       strncat(str, opt_picfilename, sizeof(str));
 258     } else if (opt_picnum != -1) {
 259       strncat(str, "Phantom=", sizeof(str));
 260       strncat(str, name_of_picture(opt_picnum), sizeof(str));
 261     }
 262     if (opt_desc[0]) {
 263       strncat(str, ": ", sizeof(str));
 264       strncat(str, opt_desc, sizeof(str));
 265     }
 266     strncpy(opt_desc, str, sizeof(opt_desc));
 267 #ifdef MPI_CT
 268   }
 269 #endif
 270
 271 #ifdef MPI_CT
 272   MPI_Barrier(mpi_ct.comm);
 273   MPI_Bcast(&opt_rotangle, 1, MPI_DOUBLE, 0, mpi_ct.comm);
 274   MPI_Bcast(&opt_nview, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 275   MPI_Bcast(&opt_ndet, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 276   MPI_Bcast(&opt_nray, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 277   MPI_Bcast(&opt_picnum, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 278   MPI_Bcast(&opt_verbose, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 279   MPI_Bcast(&opt_debug, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 280   MPI_Bcast(&opt_trace, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 281
 282   if (mpi_ct.my_rank > 0 && opt_picnum > 0)
 283     pic = create_pic(opt_picnum);
 284 #endif
 285
 286   opt_rotangle *= PI;
 287   det = detect_create (pic, opt_ndet, opt_nview, opt_nray, opt_rotangle);
 288
 289 #ifdef MPI_CT
 290   mpi_ct_calc_work_units(opt_nview);
 291   if (mpi_ct.my_rank == 0) {
 292     rs_global = raysum_create_from_det (opt_outfile, det);
 293   }
 294
 295   rs_local = raysum_create_from_det (NULL, det);
 296   rs_local->nview = mpi_ct.local_work_units[mpi_ct.my_rank];
 297   if (opt_debug)
 298     printf("rs_local->nview = %d (process %d)\n", rs_local->nview, mpi_ct.my_rank);
 299
 300   if (opt_verbose)
 301     mpi_t1 = MPI_Wtime();
 302   raysum_collect (rs_local, det, pic, mpi_ct.start_work_unit[mpi_ct.my_rank], opt_trace, FALSE);
 303   if (opt_verbose) {
 304     mpi_t2 = MPI_Wtime();
 305     mpi_t = mpi_t2 - mpi_t1;
 306     MPI_Reduce(&mpi_t, &mpi_t_g, 1, MPI_DOUBLE, MPI_MAX, 0, mpi_ct.comm);
 307     if (mpi_ct.my_rank == 0)
 308       printf("Time to collect rs = %f secs, Max = %f secs\n", mpi_t, mpi_t_g);
 309   }
 310
 311   if (opt_verbose)
 312     mpi_t1 = MPI_Wtime();
 313   mpi_gather_rs(rs_global, rs_local, opt_debug);
 314   if (opt_verbose) {
 315     mpi_t2 = MPI_Wtime();
 316     mpi_t = mpi_t2 - mpi_t1;
 317     MPI_Reduce(&mpi_t, &mpi_t_g, 1, MPI_DOUBLE, MPI_MAX, 0, mpi_ct.comm);
 318     if (mpi_ct.my_rank == 0)
 319       printf("Time to gather rs = %f secs, Max = %f secs\n", mpi_t, mpi_t_g);
 320   }
 321 #else
 322   rs_global = raysum_create_from_det (opt_outfile, det);
 323   raysum_collect (rs_global, det, pic, 0, opt_trace, FALSE);
 324 #endif
 325
 326 #ifdef MPI_CT
 327   time_end = MPI_Wtime();
 328   if (mpi_ct.my_rank == 0) {
 329     rs_global->calctime = time_end - time_start;
 330     strncpy (rs_global->remark, opt_desc, sizeof(rs_global->remark));
 331     if (opt_verbose) {
 332       fprintf(stdout, "Remark: %s\n", rs_global->remark);
 333       fprintf(stdout, "Time active = %.2f secs\n", rs_global->calctime);
 334     }
 335   }
 336 #else
 337   time_end = td_current_sec();
 338   rs_global->calctime = time_end - time_start;
 339   strncpy (rs_global->remark, opt_desc, sizeof(rs_global->remark));
 340   if (opt_verbose) {
 341     fprintf(stdout, "Remark: %s\n", rs_global->remark);
 342     fprintf(stdout, "Time active = %.2f secs\n", rs_global->calctime);
 343   }
 344 #endif
 345
 346 #ifdef MPI_CT
 347   if (mpi_ct.my_rank == 0) {
 348     raysum_write (rs_global);
 349     raysum_close (rs_global);
 350   }
 351 #else
 352   raysum_write (rs_global);
 353   raysum_close (rs_global);
 354 #endif
 355
 356   detect_free (det);
 357
 358   if (opt_trace >= TRACE_PIC)
 359     {
 360       crt_set_cpos (1, 1);
 361       printf("Finished\n");
 362     }
 363
 364   return (0);
 365 }
 366
 367
 368 #ifdef MPI_CT
 369 void mpi_gather_rs (RAYSUM *rs_global, RAYSUM *rs_local, const int opt_debug)
 370 {
 371   int iproc;
 372   int end_work_unit;
 373   int iw;
 374
 375   end_work_unit = mpi_ct.local_work_units[mpi_ct.my_rank] - 1;
 376   for (iw = 0; iw <= end_work_unit; iw++) {
 377     MPI_Send(&rs_local->view[iw]->view_angle, 1, MPI_DOUBLE, 0, 0, mpi_ct.comm);
 378     MPI_Send(&rs_local->view[iw]->ndet, 1, MPI_INT, 0, 0, mpi_ct.comm);
 379     MPI_Send(rs_local->view[iw]->detval, rs_local->ndet, MPI_FLOAT, 0, 0, mpi_ct.comm);
 380   }
 381
 382   if (mpi_ct.my_rank == 0) {
 383     for (iproc = 0; iproc < mpi_ct.nproc; iproc++) {
 384       end_work_unit = mpi_ct.start_work_unit[iproc]
 385         + mpi_ct.local_work_units[iproc]
 386         - 1;
 387
 388       if (opt_debug)
 389         fprintf(stdout, "Recv rs data from process %d\n", iproc);
 390
 391       for (iw = mpi_ct.start_work_unit[iproc]; iw <= end_work_unit; iw++) {
 392         MPI_Status status;
 393
 394         MPI_Recv(&rs_global->view[iw]->view_angle, 1, MPI_DOUBLE, iproc, 0, mpi_ct.comm, &status);
 395         MPI_Recv(&rs_global->view[iw]->ndet, 1, MPI_INT, iproc, 0, mpi_ct.comm, &status);
 396         MPI_Recv(rs_global->view[iw]->detval, rs_global->ndet, MPI_FLOAT, iproc, 0, mpi_ct.comm, &status);
 397       }
 398     }
 399   }
 400
 401 }
 402 #endif