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 1.10 2000/05/11 14:07:55 kevin Exp $
   6 **  $Log: phm2rs.c,v $
   7 **  Revision 1.10  2000/05/11 14:07:55  kevin
   8 **  *** empty log message ***
   9 **
  10 **  Revision 1.9  2000/05/08 20:02:32  kevin
  11 **  ANSI C changes
  12 **
  13 **  Revision 1.8  2000/05/04 18:16:34  kevin
  14 **  renamed filter definitions
  15 **
  16 **  Revision 1.7  2000/05/03 08:49:50  kevin
  17 **  Code cleanup
  18 **
  19 **  Revision 1.6  2000/04/30 18:23:53  kevin
  20 **  Code cleaning
  21 **
  22 **  Revision 1.5  2000/04/30 10:13:27  kevin
  23 **  Fixed MPI bugs
  24 **
  25 **  Revision 1.4  2000/04/30 04:06:13  kevin
  26 **  Update Raysum i/o routines
  27 **  Fix MPI bug in ctrec (scatter_raysum) that referenced rs_global
  28 **
  29 **  Revision 1.3  2000/04/29 23:24:56  kevin
  30 **  *** empty log message ***
  31 **
  32 **  Revision 1.2  2000/04/28 13:50:45  kevin
  33 **  Removed Makefile Makefile.in that are automatically generated by autoconf
  34 **
  35 **  Revision 1.1.1.1  2000/04/28 13:02:44  kevin
  36 **  Initial CVS import for first public release
  37 **
  38 **
  39 **
  40 **  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  41 **  it under the terms of the GNU General Public License (version 2) as
  42 **  published by the Free Software Foundation.
  43 **
  44 **  This program is distributed in the hope that it will be useful,
  45 **  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  46 **  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  47 **  GNU General Public License for more details.
  48 **
  49 **  You should have received a copy of the GNU General Public License
  50 **  along with this program; if not, write to the Free Software
  51 **  Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
  52 ******************************************************************************/
  53 /* FILE
  54  *   phm2rs.c           Generate raysum projections from phantom object
  55  *
  56  * HISTORY
  57  *   1984 -- Final DOS version
  58  *   1999 -- First UNIX version
  59  */
  60
  61 #include "ct.h"
  62
  63 enum { O_PHANTOM, O_DESC, O_NRAY, O_ROTANGLE, O_TRACE, O_VERBOSE, O_HELP, O_PHMFILE, O_DEBUG, O_VERSION };
  64
  65 static struct option my_options[] =
  66 {
  67   {"phantom", 1, 0, O_PHANTOM},
  68   {"phmfile", 1, 0, O_PHMFILE},
  69   {"desc", 1, 0, O_DESC},
  70   {"nray", 1, 0, O_NRAY},
  71   {"rotangle", 1, 0, O_ROTANGLE},
  72   {"trace", 1, 0, O_TRACE},
  73   {"verbose", 0, 0, O_VERBOSE},
  74   {"help", 0, 0, O_HELP},
  75   {"debug", 0, 0, O_DEBUG},
  76   {"version", 0, 0, O_VERSION},
  77   {0, 0, 0, 0}
  78 };
  79
  80 void
  81 usage (const char *program)
  82 {
  83 #ifdef MPI_CT
  84 if (mpi_ct.my_rank == 0)
  85   {
  86 #endif
  87   fprintf(stdout,"usage: %s outfile ndet nview [--phantom phantom-name] [--phmfile filename] [OPTIONS]\n", kbasename(program));
  88   fprintf(stdout,"Calculate raysums (projections) through phantom object, either\n");
  89   fprintf(stdout,"a predefined --phantom or a --phmfile\n");
  90   fprintf(stdout,"\n");
  91   fprintf(stdout,"     outfile      Name of output file for raysums\n");
  92   fprintf(stdout,"     ndet         Number of detectors\n");
  93   fprintf(stdout,"     nview        Number of rotated views\n");
  94   fprintf(stdout,"     --phantom    Phantom to use for projection\n");
  95   fprintf(stdout,"        herman    Herman head phantom\n");
  96   fprintf(stdout,"        rowland   Rowland head phantom\n");
  97   fprintf(stdout,"        browland  Bordered Rowland head phantom\n");
  98   fprintf(stdout,"        unitpulse Unit pulse phantom\n");
  99   fprintf(stdout,"     --phmfile    Get Phantom from phantom file\n");
 100   fprintf(stdout,"     --desc       Description of raysum\n");
 101   fprintf(stdout,"     --nray       Number of rays per detector (default = 1)\n");
 102   fprintf(stdout,"     --rotangle   Degrees to rotate view through, multiple of PI (default = 1)\n");
 103   fprintf(stdout,"     --trace      Trace level to use\n");
 104   fprintf(stdout,"        none      No tracing (default)\n");
 105   fprintf(stdout,"        text      Trace text level\n");
 106   fprintf(stdout,"        phm       Trace PHANTOM\n");
 107   fprintf(stdout,"        rays      Trace rays\n");
 108   fprintf(stdout,"        plot      Trace plot\n");
 109   fprintf(stdout,"        clipping  Trace clipping\n");
 110   fprintf(stdout,"     --verbose    Verbose mode\n");
 111   fprintf(stdout,"     --debug      Debug mode\n");
 112   fprintf(stdout,"     --version    Print version\n");
 113   fprintf(stdout,"     --help       Print this help message\n");
 114 #ifdef MPI_CT
 115   }
 116   MPI_Abort(mpi_ct.comm, 1);
 117 #endif
 118   exit(1);
 119 }
 120
 121
 122 void mpi_gather_rs (RAYSUM *rs_global, RAYSUM *rs_local, const int opt_debug);
 123
 124 int
 125 main (const int argc, char *const argv[])
 126 {
 127   DETECTOR *det;
 128   PHANTOM *phm = NULL;
 129   RAYSUM *rs_global = NULL;
 130   char str[256], *opt_outfile = NULL, opt_desc[MAXREMARK+1];
 131   char opt_phmfilename[256];
 132   char *endptr, *endstr;
 133   int opt_ndet, opt_nview;
 134   int opt_nray = 1;
 135   int opt_trace = 0, opt_phmnum = -1;
 136   int opt_verbose = 0;
 137   int opt_debug = 0;
 138   double opt_rotangle = 1;
 139   double time_start = 0, time_end = 0;
 140 #ifdef MPI_CT
 141   RAYSUM *rs_local;
 142   int mpi_argc = argc;
 143   char **mpi_argv = (char **) argv;
 144   double mpi_t1 = 0, mpi_t2 = 0, mpi_t, mpi_t_g;
 145
 146   MPI_Init(&mpi_argc, &mpi_argv);
 147   MPI_Comm_dup (MPI_COMM_WORLD, &mpi_ct.comm);
 148   MPI_Comm_size(mpi_ct.comm, &mpi_ct.nproc);
 149   MPI_Comm_rank(mpi_ct.comm, &mpi_ct.my_rank);
 150
 151   if (mpi_ct.nproc > MPI_MAX_PROCESS) {
 152     sys_error(ERR_FATAL, "Number of mpi processes (%d) exceeds max processes (%d)",
 153               mpi_ct.nproc, MPI_MAX_PROCESS);
 154     exit(1);
 155   }
 156   time_start = MPI_Wtime();
 157 #else
 158   time_start = td_current_sec();
 159 #endif
 160
 161 #ifdef MPI_CT
 162   if (mpi_ct.my_rank == 0) {
 163 #endif
 164     strcpy(opt_desc, "");
 165     strcpy(opt_phmfilename, "");
 166     while (1) {
 167       int c = getopt_long(argc, argv, "", my_options, NULL);
 168       char *endptr = NULL;
 169       char *endstr;
 170
 171       if (c == -1)
 172         break;
 173
 174       switch (c) {
 175       case O_PHANTOM:
 176         opt_phmnum = opt_set_phantom (optarg, argv[0]);
 177         phm = phm_create (opt_phmnum);
 178         break;
 179       case O_PHMFILE:
 180 #ifdef MPI_CT
 181         if (mpi_ct.my_rank == 0)
 182           fprintf(stderr, "Can not read phantom from file in MPI mode\n");
 183         exit(1);
 184 #endif
 185         strncpy(opt_phmfilename, optarg, sizeof(opt_phmfilename));
 186         phm = phm_create_from_file(opt_phmfilename);
 187         break;
 188       case O_VERBOSE:
 189         opt_verbose = 1;
 190         break;
 191       case O_DEBUG:
 192         opt_debug = 1;
 193         break;
 194         break;
 195       case O_TRACE:
 196         opt_trace = opt_set_trace(optarg, argv[0]);
 197         break;
 198       case O_DESC:
 199         strncpy(opt_desc, optarg, sizeof(opt_desc));
 200         break;
 201       case O_ROTANGLE:
 202         opt_rotangle = strtod(optarg, &endptr);
 203         endstr = optarg + strlen(optarg);
 204         if (endptr != endstr) {
 205           fprintf(stderr,"Error setting --rotangle to %s\n", optarg);
 206           usage(argv[0]);
 207           exit(1);
 208         }
 209         break;
 210       case O_NRAY:
 211         opt_nray = strtol(optarg, &endptr, 10);
 212         endstr = optarg + strlen(optarg);
 213         if (endptr != endstr) {
 214           fprintf(stderr,"Error setting --nray to %s\n", optarg);
 215           usage(argv[0]);
 216           exit(1);
 217         }
 218         break;
 219         case O_VERSION:
 220 #ifdef VERSION
 221           fprintf(stdout, "Version %s\n", VERSION);
 222 #else
 223           fprintf(stderr, "Unknown version number");
 224 #endif
 225           exit(0);
 226       case O_HELP:
 227       case '?':
 228         usage(argv[0]);
 229         exit(0);
 230       default:
 231         usage(argv[0]);
 232         exit(1);
 233       }
 234     }
 235
 236     if (phm == NULL) {
 237       fprintf(stderr, "No phantom defined\n");
 238       usage(argv[0]);
 239       exit(1);
 240     }
 241     if (optind + 3 != argc) {
 242       usage(argv[0]);
 243       exit(1);
 244     }
 245     opt_outfile = argv[optind];
 246     opt_ndet = strtol(argv[optind+1], &endptr, 10);
 247     endstr = argv[optind+1] + strlen(argv[optind+1]);
 248     if (endptr != endstr) {
 249       fprintf(stderr,"Error setting --ndet to %s\n", argv[optind+1]);
 250       usage(argv[0]);
 251       exit(1);
 252     }
 253     opt_nview = strtol(argv[optind+2], &endptr, 10);
 254     endstr = argv[optind+2] + strlen(argv[optind+2]);
 255     if (endptr != endstr) {
 256       fprintf(stderr,"Error setting --nview to %s\n", argv[optind+2]);
 257       usage(argv[0]);
 258       exit(1);
 259     }
 260
 261     snprintf(str, sizeof(str),
 262              "Raysum_Collect: NDet=%d, Nview=%d, NRay=%d, RotAngle=%.2f, ",
 263              opt_ndet, opt_nview, opt_nray, opt_rotangle);
 264     if (opt_phmfilename[0]) {
 265       strncat(str, "Phantom=", sizeof(str));
 266       strncat(str, opt_phmfilename, sizeof(str));
 267     } else if (opt_phmnum != -1) {
 268       strncat(str, "Phantom=", sizeof(str));
 269       strncat(str, name_of_phantom(opt_phmnum), sizeof(str));
 270     }
 271     if (opt_desc[0]) {
 272       strncat(str, ": ", sizeof(str));
 273       strncat(str, opt_desc, sizeof(str));
 274     }
 275     strncpy(opt_desc, str, sizeof(opt_desc));
 276 #ifdef MPI_CT
 277   }
 278 #endif
 279
 280 #ifdef MPI_CT
 281   MPI_Barrier(mpi_ct.comm);
 282   MPI_Bcast(&opt_rotangle, 1, MPI_DOUBLE, 0, mpi_ct.comm);
 283   MPI_Bcast(&opt_nview, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 284   MPI_Bcast(&opt_ndet, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 285   MPI_Bcast(&opt_nray, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 286   MPI_Bcast(&opt_phmnum, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 287   MPI_Bcast(&opt_verbose, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 288   MPI_Bcast(&opt_debug, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 289   MPI_Bcast(&opt_trace, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 290
 291   if (mpi_ct.my_rank > 0 && opt_phmnum >= 0)
 292     phm = phm_create (opt_phmnum);
 293 #endif
 294
 295   opt_rotangle *= PI;
 296   det = detector_create (phm, DETECTOR_PARALLEL, opt_ndet, opt_nview, opt_nray, opt_rotangle);
 297
 298 #ifdef MPI_CT
 299   mpi_ct_calc_work_units(opt_nview);
 300   if (mpi_ct.my_rank == 0) {
 301     rs_global = raysum_create_from_det (opt_outfile, det);
 302     raysum_alloc_views(rs_global);
 303   }
 304
 305   rs_local = raysum_create_from_det (NULL, det);
 306   rs_local->nview = mpi_ct.local_work_units[mpi_ct.my_rank];
 307   if (opt_debug)
 308     printf("rs_local->nview = %d (process %d)\n", rs_local->nview, mpi_ct.my_rank);
 309
 310   if (opt_verbose)
 311     mpi_t1 = MPI_Wtime();
 312   raysum_collect (rs_local, det, phm, mpi_ct.start_work_unit[mpi_ct.my_rank], opt_trace, FALSE);
 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 collect rs = %f secs, Max = %f secs\n", mpi_t, mpi_t_g);
 319   }
 320
 321   if (opt_verbose)
 322     mpi_t1 = MPI_Wtime();
 323   mpi_gather_rs(rs_global, rs_local, opt_debug);
 324   if (opt_verbose) {
 325     mpi_t2 = MPI_Wtime();
 326     mpi_t = mpi_t2 - mpi_t1;
 327     MPI_Reduce(&mpi_t, &mpi_t_g, 1, MPI_DOUBLE, MPI_MAX, 0, mpi_ct.comm);
 328     if (mpi_ct.my_rank == 0)
 329       printf("Time to gather rs = %f secs, Max = %f secs\n", mpi_t, mpi_t_g);
 330   }
 331 #else
 332   rs_global = raysum_create_from_det (opt_outfile, det);
 333   raysum_collect (rs_global, det, phm, 0, opt_trace, FALSE);
 334 #endif
 335
 336 #ifdef MPI_CT
 337   time_end = MPI_Wtime();
 338   if (mpi_ct.my_rank == 0) {
 339     rs_global->calctime = time_end - time_start;
 340     strncpy (rs_global->remark, opt_desc, sizeof(rs_global->remark));
 341     if (opt_verbose) {
 342       fprintf(stdout, "Remark: %s\n", rs_global->remark);
 343       fprintf(stdout, "Time active = %.2f secs\n", rs_global->calctime);
 344     }
 345   }
 346 #else
 347   time_end = td_current_sec();
 348   rs_global->calctime = time_end - time_start;
 349   strncpy (rs_global->remark, opt_desc, sizeof(rs_global->remark));
 350   if (opt_verbose) {
 351     fprintf(stdout, "Remark: %s\n", rs_global->remark);
 352     fprintf(stdout, "Time active = %.2f secs\n", rs_global->calctime);
 353   }
 354 #endif
 355
 356 #ifdef MPI_CT
 357   if (mpi_ct.my_rank == 0) {
 358     raysum_write (rs_global);
 359     raysum_close (rs_global);
 360   }
 361 #else
 362   raysum_write (rs_global);
 363   raysum_close (rs_global);
 364 #endif
 365
 366   detector_free (det);
 367
 368   return (0);
 369 }
 370
 371
 372 #ifdef MPI_CT
 373 void mpi_gather_rs (RAYSUM *rs_global, RAYSUM *rs_local, const int opt_debug)
 374 {
 375   int iproc;
 376   int end_work_unit;
 377   int iw;
 378
 379   end_work_unit = mpi_ct.local_work_units[mpi_ct.my_rank] - 1;
 380   for (iw = 0; iw <= end_work_unit; iw++) {
 381     MPI_Send(&rs_local->view[iw]->view_angle, 1, MPI_DOUBLE, 0, 0, mpi_ct.comm);
 382     MPI_Send(&rs_local->view[iw]->ndet, 1, MPI_INT, 0, 0, mpi_ct.comm);
 383     MPI_Send(rs_local->view[iw]->detval, rs_local->ndet, MPI_FLOAT, 0, 0, mpi_ct.comm);
 384   }
 385
 386   if (mpi_ct.my_rank == 0) {
 387     for (iproc = 0; iproc < mpi_ct.nproc; iproc++) {
 388       end_work_unit = mpi_ct.start_work_unit[iproc]
 389         + mpi_ct.local_work_units[iproc]
 390         - 1;
 391
 392       if (opt_debug)
 393         fprintf(stdout, "Recv rs data from process %d\n", iproc);
 394
 395       for (iw = mpi_ct.start_work_unit[iproc]; iw <= end_work_unit; iw++) {
 396         MPI_Status status;
 397
 398         MPI_Recv(&rs_global->view[iw]->view_angle, 1, MPI_DOUBLE, iproc, 0, mpi_ct.comm, &status);
 399         MPI_Recv(&rs_global->view[iw]->ndet, 1, MPI_INT, iproc, 0, mpi_ct.comm, &status);
 400         MPI_Recv(rs_global->view[iw]->detval, rs_global->ndet, MPI_FLOAT, iproc, 0, mpi_ct.comm, &status);
 401       }
 402     }
 403   }
 404
 405 }
 406 #endif