src/phm2rs.c

   1 /*****************************************************************************
   2 **  This is part of the CTSim program
   3 **  Copyright (C) 1983-2000 Kevin Rosenberg
   4 **
   5 ** PURPOSE
   6 **   Generate raysum projections from phantom object
   7 **
   8 ** HISTORY
   9 **   1984 -- Final DOS version
  10 **   1999 -- First UNIX version
  11 **
  12 **  $Id: phm2rs.c,v 1.11 2000/05/16 04:33:59 kevin Exp $
  13 **  $Log: phm2rs.c,v $
  14 **  Revision 1.11  2000/05/16 04:33:59  kevin
  15 **  Improved option processing
  16 **
  17 **  Revision 1.9  2000/05/08 20:02:32  kevin
  18 **  ANSI C changes
  19 **
  20 **  Revision 1.8  2000/05/04 18:16:34  kevin
  21 **  renamed filter definitions
  22 **
  23 **  Revision 1.7  2000/05/03 08:49:50  kevin
  24 **  Code cleanup
  25 **
  26 **  Revision 1.6  2000/04/30 18:23:53  kevin
  27 **  Code cleaning
  28 **
  29 **  Revision 1.5  2000/04/30 10:13:27  kevin
  30 **  Fixed MPI bugs
  31 **
  32 **  Revision 1.4  2000/04/30 04:06:13  kevin
  33 **  Update Raysum i/o routines
  34 **  Fix MPI bug in ctrec (scatter_raysum) that referenced rs_global
  35 **
  36 **  Revision 1.3  2000/04/29 23:24:56  kevin
  37 **  *** empty log message ***
  38 **
  39 **  Revision 1.2  2000/04/28 13:50:45  kevin
  40 **  Removed Makefile Makefile.in that are automatically generated by autoconf
  41 **
  42 **  Revision 1.1.1.1  2000/04/28 13:02:44  kevin
  43 **  Initial CVS import for first public release
  44 **
  45 **
  46 **
  47 **  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  48 **  it under the terms of the GNU General Public License (version 2) as
  49 **  published by the Free Software Foundation.
  50 **
  51 **  This program is distributed in the hope that it will be useful,
  52 **  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  53 **  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  54 **  GNU General Public License for more details.
  55 **
  56 **  You should have received a copy of the GNU General Public License
  57 **  along with this program; if not, write to the Free Software
  58 **  Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
  59 ******************************************************************************/
  60
  61
  62 #include "ct.h"
  63
  64 enum { O_PHANTOM, O_DESC, O_NRAY, O_ROTANGLE, O_PHMFILE,
  65        O_TRACE, O_VERBOSE, O_HELP, O_DEBUG, O_VERSION };
  66
  67 static struct option phm2rs_options[] =
  68 {
  69   {"phantom", 1, 0, O_PHANTOM},
  70   {"phmfile", 1, 0, O_PHMFILE},
  71   {"desc", 1, 0, O_DESC},
  72   {"nray", 1, 0, O_NRAY},
  73   {"rotangle", 1, 0, O_ROTANGLE},
  74   {"trace", 1, 0, O_TRACE},
  75   {"verbose", 0, 0, O_VERBOSE},
  76   {"help", 0, 0, O_HELP},
  77   {"debug", 0, 0, O_DEBUG},
  78   {"version", 0, 0, O_VERSION},
  79   {0, 0, 0, 0}
  80 };
  81
  82
  83 void
  84 phm2rs_usage (const char *program)
  85 {
  86 #ifdef MPI_CT
  87 if (mpi_ct.my_rank == 0)
  88   {
  89 #endif
  90   fprintf(stdout,"usage: %s outfile ndet nview [--phantom phantom-name] [--phmfile filename] [OPTIONS]\n", kbasename(program));
  91   fprintf(stdout,"Calculate raysums (projections) through phantom object, either\n");
  92   fprintf(stdout,"a predefined --phantom or a --phmfile\n");
  93   fprintf(stdout,"\n");
  94   fprintf(stdout,"     outfile      Name of output file for raysums\n");
  95   fprintf(stdout,"     ndet         Number of detectors\n");
  96   fprintf(stdout,"     nview        Number of rotated views\n");
  97   fprintf(stdout,"     --phantom    Phantom to use for projection\n");
  98   fprintf(stdout,"        herman    Herman head phantom\n");
  99   fprintf(stdout,"        rowland   Rowland head phantom\n");
 100   fprintf(stdout,"        browland  Bordered Rowland head phantom\n");
 101   fprintf(stdout,"        unitpulse Unit pulse phantom\n");
 102   fprintf(stdout,"     --phmfile    Get Phantom from phantom file\n");
 103   fprintf(stdout,"     --desc       Description of raysum\n");
 104   fprintf(stdout,"     --nray       Number of rays per detector (default = 1)\n");
 105   fprintf(stdout,"     --rotangle   Degrees to rotate view through, multiple of PI (default = 1)\n");
 106   fprintf(stdout,"     --trace      Trace level to use\n");
 107   fprintf(stdout,"        none      No tracing (default)\n");
 108   fprintf(stdout,"        text      Trace text level\n");
 109   fprintf(stdout,"        phm       Trace PHANTOM\n");
 110   fprintf(stdout,"        rays      Trace rays\n");
 111   fprintf(stdout,"        plot      Trace plot\n");
 112   fprintf(stdout,"        clipping  Trace clipping\n");
 113   fprintf(stdout,"     --verbose    Verbose mode\n");
 114   fprintf(stdout,"     --debug      Debug mode\n");
 115   fprintf(stdout,"     --version    Print version\n");
 116   fprintf(stdout,"     --help       Print this help message\n");
 117 #ifdef MPI_CT
 118   }
 119   MPI_Abort(mpi_ct.comm, 1);
 120 #endif
 121 }
 122
 123 #ifdef MPI_CT
 124 void mpi_gather_rs (RAYSUM *rs_global, RAYSUM *rs_local, const int opt_debug);
 125 #endif
 126
 127 int
 128 phm2rs_main (const int argc, char *const argv[])
 129 {
 130   DETECTOR *det;
 131   PHANTOM *phm = NULL;
 132   RAYSUM *rs_global = NULL;
 133   char str[256], *opt_outfile = NULL, opt_desc[MAXREMARK+1];
 134   char opt_phmfilename[256];
 135   char *endptr, *endstr;
 136   int opt_ndet, opt_nview;
 137   int opt_nray = 1;
 138   int opt_trace = 0, opt_phmnum = -1;
 139   int opt_verbose = 0;
 140   int opt_debug = 0;
 141   double opt_rotangle = 1;
 142   double time_start = 0, time_end = 0;
 143
 144 #ifndef MPI_CT
 145   time_start = td_current_sec();
 146 #else
 147   RAYSUM *rs_local;
 148   int mpi_argc = argc;
 149   char **mpi_argv = (char **) argv;
 150   double mpi_t1 = 0, mpi_t2 = 0, mpi_t, mpi_t_g;
 151
 152   MPI_Init(&mpi_argc, &mpi_argv);
 153   MPI_Comm_dup (MPI_COMM_WORLD, &mpi_ct.comm);
 154   MPI_Comm_size(mpi_ct.comm, &mpi_ct.nproc);
 155   MPI_Comm_rank(mpi_ct.comm, &mpi_ct.my_rank);
 156
 157   if (mpi_ct.nproc > MPI_MAX_PROCESS) {
 158     sys_error(ERR_FATAL, "Number of mpi processes (%d) exceeds max processes (%d)", mpi_ct.nproc, MPI_MAX_PROCESS);
 159     exit(1);
 160   }
 161   time_start = MPI_Wtime();
 162 #endif
 163
 164 #ifdef MPI_CT
 165   if (mpi_ct.my_rank == 0) {
 166 #endif
 167     strcpy(opt_desc, "");
 168     strcpy(opt_phmfilename, "");
 169     while (1) {
 170       int c = getopt_long(argc, argv, "", phm2rs_options, NULL);
 171       char *endptr = NULL;
 172       char *endstr;
 173
 174       if (c == -1)
 175         break;
 176
 177       switch (c) {
 178       case O_PHANTOM:
 179         if ((opt_phmnum = opt_set_phantom (optarg)) < 0) {
 180           phm2rs_usage(argv[0]);
 181           return (1);
 182         }
 183         phm = phm_create (opt_phmnum);
 184         break;
 185       case O_PHMFILE:
 186 #ifdef MPI_CT
 187         if (mpi_ct.my_rank == 0)
 188           fprintf(stderr, "Can not read phantom from file in MPI mode\n");
 189         return (1);
 190 #endif
 191         strncpy(opt_phmfilename, optarg, sizeof(opt_phmfilename));
 192         phm = phm_create_from_file(opt_phmfilename);
 193         break;
 194       case O_VERBOSE:
 195         opt_verbose = 1;
 196         break;
 197       case O_DEBUG:
 198         opt_debug = 1;
 199         break;
 200         break;
 201       case O_TRACE:
 202         if ((opt_trace = opt_set_trace(optarg)) < 0) {
 203           phm2rs_usage(argv[0]);
 204           return (1);
 205         }
 206         break;
 207       case O_DESC:
 208         strncpy(opt_desc, optarg, sizeof(opt_desc));
 209         break;
 210       case O_ROTANGLE:
 211         opt_rotangle = strtod(optarg, &endptr);
 212         endstr = optarg + strlen(optarg);
 213         if (endptr != endstr) {
 214           fprintf(stderr,"Error setting --rotangle to %s\n", optarg);
 215           phm2rs_usage(argv[0]);
 216           return (1);
 217         }
 218         break;
 219       case O_NRAY:
 220         opt_nray = strtol(optarg, &endptr, 10);
 221         endstr = optarg + strlen(optarg);
 222         if (endptr != endstr) {
 223           fprintf(stderr,"Error setting --nray to %s\n", optarg);
 224           phm2rs_usage(argv[0]);
 225           return (1);
 226         }
 227         break;
 228         case O_VERSION:
 229 #ifdef VERSION
 230           fprintf(stdout, "Version %s\n", VERSION);
 231 #else
 232           fprintf(stderr, "Unknown version number");
 233 #endif
 234           exit(0);
 235       case O_HELP:
 236       case '?':
 237         phm2rs_usage(argv[0]);
 238         return (0);
 239       default:
 240         phm2rs_usage(argv[0]);
 241         return (1);
 242       }
 243     }
 244
 245     if (phm == NULL) {
 246       fprintf(stderr, "No phantom defined\n");
 247       phm2rs_usage(argv[0]);
 248       return (1);
 249     }
 250     if (optind + 3 != argc) {
 251       phm2rs_usage(argv[0]);
 252       return (1);
 253     }
 254
 255     opt_outfile = argv[optind];
 256     opt_ndet = strtol(argv[optind+1], &endptr, 10);
 257     endstr = argv[optind+1] + strlen(argv[optind+1]);
 258     if (endptr != endstr) {
 259       fprintf(stderr,"Error setting --ndet to %s\n", argv[optind+1]);
 260       phm2rs_usage(argv[0]);
 261       return (1);
 262     }
 263     opt_nview = strtol(argv[optind+2], &endptr, 10);
 264     endstr = argv[optind+2] + strlen(argv[optind+2]);
 265     if (endptr != endstr) {
 266       fprintf(stderr,"Error setting --nview to %s\n", argv[optind+2]);
 267       phm2rs_usage(argv[0]);
 268       return (1);
 269     }
 270
 271     snprintf(str, sizeof(str),
 272              "Raysum_Collect: NDet=%d, Nview=%d, NRay=%d, RotAngle=%.2f, ",
 273              opt_ndet, opt_nview, opt_nray, opt_rotangle);
 274     if (opt_phmfilename[0]) {
 275       strncat(str, "Phantom=", sizeof(str));
 276       strncat(str, opt_phmfilename, sizeof(str));
 277     } else if (opt_phmnum != -1) {
 278       strncat(str, "Phantom=", sizeof(str));
 279       strncat(str, name_of_phantom(opt_phmnum), sizeof(str));
 280     }
 281     if (opt_desc[0]) {
 282       strncat(str, ": ", sizeof(str));
 283       strncat(str, opt_desc, sizeof(str));
 284     }
 285     strncpy(opt_desc, str, sizeof(opt_desc));
 286 #ifdef MPI_CT
 287   }
 288 #endif
 289
 290 #ifdef MPI_CT
 291   MPI_Barrier(mpi_ct.comm);
 292   MPI_Bcast(&opt_rotangle, 1, MPI_DOUBLE, 0, mpi_ct.comm);
 293   MPI_Bcast(&opt_nview, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 294   MPI_Bcast(&opt_ndet, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 295   MPI_Bcast(&opt_nray, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 296   MPI_Bcast(&opt_phmnum, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 297   MPI_Bcast(&opt_verbose, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 298   MPI_Bcast(&opt_debug, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 299   MPI_Bcast(&opt_trace, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 300
 301   if (mpi_ct.my_rank > 0 && opt_phmnum >= 0)
 302     phm = phm_create (opt_phmnum);
 303 #endif
 304
 305   opt_rotangle *= PI;
 306   det = detector_create (phm, DETECTOR_PARALLEL, opt_ndet, opt_nview, opt_nray, opt_rotangle);
 307
 308 #ifdef MPI_CT
 309   mpi_ct_calc_work_units(opt_nview);
 310   if (mpi_ct.my_rank == 0) {
 311     rs_global = raysum_create_from_det (opt_outfile, det);
 312     raysum_alloc_views(rs_global);
 313   }
 314
 315   rs_local = raysum_create_from_det (NULL, det);
 316   rs_local->nview = mpi_ct.local_work_units[mpi_ct.my_rank];
 317   if (opt_debug)
 318     printf("rs_local->nview = %d (process %d)\n", rs_local->nview, mpi_ct.my_rank);
 319
 320   if (opt_verbose)
 321     mpi_t1 = MPI_Wtime();
 322   raysum_collect (rs_local, det, phm, mpi_ct.start_work_unit[mpi_ct.my_rank], opt_trace, FALSE);
 323   if (opt_verbose) {
 324     mpi_t2 = MPI_Wtime();
 325     mpi_t = mpi_t2 - mpi_t1;
 326     MPI_Reduce(&mpi_t, &mpi_t_g, 1, MPI_DOUBLE, MPI_MAX, 0, mpi_ct.comm);
 327     if (mpi_ct.my_rank == 0)
 328       printf("Time to collect rs = %f secs, Max = %f secs\n", mpi_t, mpi_t_g);
 329   }
 330
 331   if (opt_verbose)
 332     mpi_t1 = MPI_Wtime();
 333   mpi_gather_rs(rs_global, rs_local, opt_debug);
 334   if (opt_verbose) {
 335     mpi_t2 = MPI_Wtime();
 336     mpi_t = mpi_t2 - mpi_t1;
 337     MPI_Reduce(&mpi_t, &mpi_t_g, 1, MPI_DOUBLE, MPI_MAX, 0, mpi_ct.comm);
 338     if (mpi_ct.my_rank == 0)
 339       printf("Time to gather rs = %f secs, Max = %f secs\n", mpi_t, mpi_t_g);
 340   }
 341 #else
 342   rs_global = raysum_create_from_det (opt_outfile, det);
 343   raysum_collect (rs_global, det, phm, 0, opt_trace, FALSE);
 344 #endif
 345
 346 #ifndef MPI_CT
 347   time_end = td_current_sec();
 348 #else
 349   time_end = MPI_Wtime();
 350   if (mpi_ct.my_rank == 0)
 351 #endif
 352     {
 353       rs_global->calctime = time_end - time_start;
 354       strncpy (rs_global->remark, opt_desc, sizeof(rs_global->remark));
 355       if (opt_verbose) {
 356         fprintf(stdout, "Remark: %s\n", rs_global->remark);
 357         fprintf(stdout, "Time active = %.2f secs\n", rs_global->calctime);
 358       }
 359     }
 360
 361 #ifdef MPI_CT
 362   if (mpi_ct.my_rank == 0)
 363 #endif
 364     {
 365       raysum_write (rs_global);
 366       raysum_close (rs_global);
 367     }
 368
 369   phm_free (phm);
 370   detector_free (det);
 371
 372   return (0);
 373 }
 374
 375
 376 /* FUNCTION
 377  *    mpi_gather_rs
 378  *
 379  * SYNOPSIS
 380  *    Gather's raysums from all processes in rs_local in rs_global in process 0
 381  */
 382
 383 #ifdef MPI_CT
 384 void mpi_gather_rs (RAYSUM *rs_global, RAYSUM *rs_local, const int opt_debug)
 385 {
 386   int iproc;
 387   int end_work_unit;
 388   int iw;
 389
 390   end_work_unit = mpi_ct.local_work_units[mpi_ct.my_rank] - 1;
 391   for (iw = 0; iw <= end_work_unit; iw++) {
 392     MPI_Send(&rs_local->view[iw]->view_angle, 1, MPI_DOUBLE, 0, 0, mpi_ct.comm);
 393     MPI_Send(&rs_local->view[iw]->ndet, 1, MPI_INT, 0, 0, mpi_ct.comm);
 394     MPI_Send(rs_local->view[iw]->detval, rs_local->ndet, MPI_FLOAT, 0, 0, mpi_ct.comm);
 395   }
 396
 397   if (mpi_ct.my_rank == 0) {
 398     for (iproc = 0; iproc < mpi_ct.nproc; iproc++) {
 399       end_work_unit = mpi_ct.start_work_unit[iproc]
 400         + mpi_ct.local_work_units[iproc]
 401         - 1;
 402
 403       if (opt_debug)
 404         fprintf(stdout, "Recv rs data from process %d\n", iproc);
 405
 406       for (iw = mpi_ct.start_work_unit[iproc]; iw <= end_work_unit; iw++) {
 407         MPI_Status status;
 408
 409         MPI_Recv(&rs_global->view[iw]->view_angle, 1, MPI_DOUBLE, iproc, 0, mpi_ct.comm, &status);
 410         MPI_Recv(&rs_global->view[iw]->ndet, 1, MPI_INT, iproc, 0, mpi_ct.comm, &status);
 411         MPI_Recv(rs_global->view[iw]->detval, rs_global->ndet, MPI_FLOAT, iproc, 0, mpi_ct.comm, &status);
 412       }
 413     }
 414   }
 415
 416 }
 417 #endif
 418
 419
 420 #ifndef NO_MAIN
 421 int
 422 main (const int argc, char *const argv[])
 423 {
 424   return (phm2rs_main(argc, argv));
 425 }
 426 #endif
 427