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 1.12 2000/05/24 22:50:04 kevin Exp $
  13 **  $Log: phm2rs.c,v $
  14 **  Revision 1.12  2000/05/24 22:50:04  kevin
  15 **  Added support for new SGP library
  16 **
  17 **  Revision 1.11  2000/05/16 04:33:59  kevin
  18 **  Improved option processing
  19 **
  20 **  Revision 1.9  2000/05/08 20:02:32  kevin
  21 **  ANSI C changes
  22 **
  23 **  Revision 1.8  2000/05/04 18:16:34  kevin
  24 **  renamed filter definitions
  25 **
  26 **  Revision 1.7  2000/05/03 08:49:50  kevin
  27 **  Code cleanup
  28 **
  29 **  Revision 1.6  2000/04/30 18:23:53  kevin
  30 **  Code cleaning
  31 **
  32 **  Revision 1.5  2000/04/30 10:13:27  kevin
  33 **  Fixed MPI bugs
  34 **
  35 **  Revision 1.4  2000/04/30 04:06:13  kevin
  36 **  Update Raysum i/o routines
  37 **  Fix MPI bug in ctrec (scatter_raysum) that referenced rs_global
  38 **
  39 **  Revision 1.3  2000/04/29 23:24:56  kevin
  40 **  *** empty log message ***
  41 **
  42 **  Revision 1.2  2000/04/28 13:50:45  kevin
  43 **  Removed Makefile Makefile.in that are automatically generated by autoconf
  44 **
  45 **  Revision 1.1.1.1  2000/04/28 13:02:44  kevin
  46 **  Initial CVS import for first public release
  47 **
  48 **
  49 **
  50 **  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  51 **  it under the terms of the GNU General Public License (version 2) as
  52 **  published by the Free Software Foundation.
  53 **
  54 **  This program is distributed in the hope that it will be useful,
  55 **  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  56 **  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  57 **  GNU General Public License for more details.
  58 **
  59 **  You should have received a copy of the GNU General Public License
  60 **  along with this program; if not, write to the Free Software
  61 **  Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
  62 ******************************************************************************/
  63
  64
  65 #include "ct.h"
  66
  67 enum { O_PHANTOM, O_DESC, O_NRAY, O_ROTANGLE, O_PHMFILE,
  68        O_TRACE, O_VERBOSE, O_HELP, O_DEBUG, O_VERSION };
  69
  70 static struct option phm2rs_options[] =
  71 {
  72   {"phantom", 1, 0, O_PHANTOM},
  73   {"phmfile", 1, 0, O_PHMFILE},
  74   {"desc", 1, 0, O_DESC},
  75   {"nray", 1, 0, O_NRAY},
  76   {"rotangle", 1, 0, O_ROTANGLE},
  77   {"trace", 1, 0, O_TRACE},
  78   {"verbose", 0, 0, O_VERBOSE},
  79   {"help", 0, 0, O_HELP},
  80   {"debug", 0, 0, O_DEBUG},
  81   {"version", 0, 0, O_VERSION},
  82   {0, 0, 0, 0}
  83 };
  84
  85
  86 void
  87 phm2rs_usage (const char *program)
  88 {
  89 #ifdef MPI_CT
  90 if (mpi_ct.my_rank == 0)
  91   {
  92 #endif
  93   fprintf(stdout,"usage: %s outfile ndet nview [--phantom phantom-name] [--phmfile filename] [OPTIONS]\n", kbasename(program));
  94   fprintf(stdout,"Calculate raysums (projections) through phantom object, either\n");
  95   fprintf(stdout,"a predefined --phantom or a --phmfile\n");
  96   fprintf(stdout,"\n");
  97   fprintf(stdout,"     outfile      Name of output file for raysums\n");
  98   fprintf(stdout,"     ndet         Number of detectors\n");
  99   fprintf(stdout,"     nview        Number of rotated views\n");
 100   fprintf(stdout,"     --phantom    Phantom to use for projection\n");
 101   fprintf(stdout,"        herman    Herman head phantom\n");
 102   fprintf(stdout,"        rowland   Rowland head phantom\n");
 103   fprintf(stdout,"        browland  Bordered Rowland head phantom\n");
 104   fprintf(stdout,"        unitpulse Unit pulse phantom\n");
 105   fprintf(stdout,"     --phmfile    Get Phantom from phantom file\n");
 106   fprintf(stdout,"     --desc       Description of raysum\n");
 107   fprintf(stdout,"     --nray       Number of rays per detector (default = 1)\n");
 108   fprintf(stdout,"     --rotangle   Degrees to rotate view through, multiple of PI (default = 1)\n");
 109   fprintf(stdout,"     --trace      Trace level to use\n");
 110   fprintf(stdout,"        none      No tracing (default)\n");
 111   fprintf(stdout,"        text      Trace text level\n");
 112   fprintf(stdout,"        phm       Trace phantom image\n");
 113   fprintf(stdout,"        rays      Trace rays\n");
 114   fprintf(stdout,"        plot      Trace plot\n");
 115   fprintf(stdout,"        clipping  Trace clipping\n");
 116   fprintf(stdout,"     --verbose    Verbose mode\n");
 117   fprintf(stdout,"     --debug      Debug mode\n");
 118   fprintf(stdout,"     --version    Print version\n");
 119   fprintf(stdout,"     --help       Print this help message\n");
 120 #ifdef MPI_CT
 121   }
 122   MPI_Abort(mpi_ct.comm, 1);
 123 #endif
 124 }
 125
 126 #ifdef MPI_CT
 127 void mpi_gather_rs (RAYSUM *rs_global, RAYSUM *rs_local, const int opt_debug);
 128 #endif
 129
 130 int
 131 phm2rs_main (const int argc, char *const argv[])
 132 {
 133   DETECTOR *det;
 134   PHANTOM *phm = NULL;
 135   RAYSUM *rs_global = NULL;
 136   char str[256], *opt_outfile = NULL, opt_desc[MAXREMARK+1];
 137   char opt_phmfilename[256];
 138   char *endptr, *endstr;
 139   int opt_ndet, opt_nview;
 140   int opt_nray = 1;
 141   int opt_trace = 0, opt_phmnum = -1;
 142   int opt_verbose = 0;
 143   int opt_debug = 0;
 144   double opt_rotangle = 1;
 145   double time_start = 0, time_end = 0;
 146
 147 #ifndef MPI_CT
 148   time_start = td_current_sec();
 149 #else
 150   RAYSUM *rs_local;
 151   int mpi_argc = argc;
 152   char **mpi_argv = (char **) argv;
 153   double mpi_t1 = 0, mpi_t2 = 0, mpi_t, mpi_t_g;
 154
 155   MPI_Init(&mpi_argc, &mpi_argv);
 156   MPI_Comm_dup (MPI_COMM_WORLD, &mpi_ct.comm);
 157   MPI_Comm_size(mpi_ct.comm, &mpi_ct.nproc);
 158   MPI_Comm_rank(mpi_ct.comm, &mpi_ct.my_rank);
 159
 160   if (mpi_ct.nproc > MPI_MAX_PROCESS) {
 161     sys_error(ERR_FATAL, "Number of mpi processes (%d) exceeds max processes (%d)", mpi_ct.nproc, MPI_MAX_PROCESS);
 162     exit(1);
 163   }
 164   time_start = MPI_Wtime();
 165 #endif
 166
 167 #ifdef MPI_CT
 168   if (mpi_ct.my_rank == 0) {
 169 #endif
 170     strcpy(opt_desc, "");
 171     strcpy(opt_phmfilename, "");
 172     while (1) {
 173       int c = getopt_long(argc, argv, "", phm2rs_options, NULL);
 174       char *endptr = NULL;
 175       char *endstr;
 176
 177       if (c == -1)
 178         break;
 179
 180       switch (c) {
 181       case O_PHANTOM:
 182         if ((opt_phmnum = opt_set_phantom (optarg)) < 0) {
 183           phm2rs_usage(argv[0]);
 184           return (1);
 185         }
 186         phm = phm_create (opt_phmnum);
 187         break;
 188       case O_PHMFILE:
 189 #ifdef MPI_CT
 190         if (mpi_ct.my_rank == 0)
 191           fprintf(stderr, "Can not read phantom from file in MPI mode\n");
 192         return (1);
 193 #endif
 194         strncpy(opt_phmfilename, optarg, sizeof(opt_phmfilename));
 195         phm = phm_create_from_file(opt_phmfilename);
 196         break;
 197       case O_VERBOSE:
 198         opt_verbose = 1;
 199         break;
 200       case O_DEBUG:
 201         opt_debug = 1;
 202         break;
 203         break;
 204       case O_TRACE:
 205         if ((opt_trace = opt_set_trace(optarg)) < 0) {
 206           phm2rs_usage(argv[0]);
 207           return (1);
 208         }
 209         break;
 210       case O_DESC:
 211         strncpy(opt_desc, optarg, sizeof(opt_desc));
 212         break;
 213       case O_ROTANGLE:
 214         opt_rotangle = strtod(optarg, &endptr);
 215         endstr = optarg + strlen(optarg);
 216         if (endptr != endstr) {
 217           fprintf(stderr,"Error setting --rotangle to %s\n", optarg);
 218           phm2rs_usage(argv[0]);
 219           return (1);
 220         }
 221         break;
 222       case O_NRAY:
 223         opt_nray = strtol(optarg, &endptr, 10);
 224         endstr = optarg + strlen(optarg);
 225         if (endptr != endstr) {
 226           fprintf(stderr,"Error setting --nray to %s\n", optarg);
 227           phm2rs_usage(argv[0]);
 228           return (1);
 229         }
 230         break;
 231         case O_VERSION:
 232 #ifdef VERSION
 233           fprintf(stdout, "Version %s\n", VERSION);
 234 #else
 235           fprintf(stderr, "Unknown version number");
 236 #endif
 237           exit(0);
 238       case O_HELP:
 239       case '?':
 240         phm2rs_usage(argv[0]);
 241         return (0);
 242       default:
 243         phm2rs_usage(argv[0]);
 244         return (1);
 245       }
 246     }
 247
 248     if (phm == NULL) {
 249       fprintf(stderr, "No phantom defined\n");
 250       phm2rs_usage(argv[0]);
 251       return (1);
 252     }
 253     if (optind + 3 != argc) {
 254       phm2rs_usage(argv[0]);
 255       return (1);
 256     }
 257
 258     opt_outfile = argv[optind];
 259     opt_ndet = strtol(argv[optind+1], &endptr, 10);
 260     endstr = argv[optind+1] + strlen(argv[optind+1]);
 261     if (endptr != endstr) {
 262       fprintf(stderr,"Error setting --ndet to %s\n", argv[optind+1]);
 263       phm2rs_usage(argv[0]);
 264       return (1);
 265     }
 266     opt_nview = strtol(argv[optind+2], &endptr, 10);
 267     endstr = argv[optind+2] + strlen(argv[optind+2]);
 268     if (endptr != endstr) {
 269       fprintf(stderr,"Error setting --nview to %s\n", argv[optind+2]);
 270       phm2rs_usage(argv[0]);
 271       return (1);
 272     }
 273
 274     snprintf(str, sizeof(str),
 275              "Raysum_Collect: NDet=%d, Nview=%d, NRay=%d, RotAngle=%.2f, ",
 276              opt_ndet, opt_nview, opt_nray, opt_rotangle);
 277     if (opt_phmfilename[0]) {
 278       strncat(str, "Phantom=", sizeof(str));
 279       strncat(str, opt_phmfilename, sizeof(str));
 280     } else if (opt_phmnum != -1) {
 281       strncat(str, "Phantom=", sizeof(str));
 282       strncat(str, name_of_phantom(opt_phmnum), sizeof(str));
 283     }
 284     if (opt_desc[0]) {
 285       strncat(str, ": ", sizeof(str));
 286       strncat(str, opt_desc, sizeof(str));
 287     }
 288     strncpy(opt_desc, str, sizeof(opt_desc));
 289 #ifdef MPI_CT
 290   }
 291 #endif
 292
 293 #ifdef MPI_CT
 294   MPI_Barrier(mpi_ct.comm);
 295   MPI_Bcast(&opt_rotangle, 1, MPI_DOUBLE, 0, mpi_ct.comm);
 296   MPI_Bcast(&opt_nview, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 297   MPI_Bcast(&opt_ndet, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 298   MPI_Bcast(&opt_nray, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 299   MPI_Bcast(&opt_phmnum, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 300   MPI_Bcast(&opt_verbose, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 301   MPI_Bcast(&opt_debug, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 302   MPI_Bcast(&opt_trace, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 303
 304   if (mpi_ct.my_rank > 0 && opt_phmnum >= 0)
 305     phm = phm_create (opt_phmnum);
 306 #endif
 307
 308   opt_rotangle *= PI;
 309   det = detector_create (phm, DETECTOR_PARALLEL, opt_ndet, opt_nview, opt_nray, opt_rotangle);
 310
 311 #ifdef MPI_CT
 312   mpi_ct_calc_work_units(opt_nview);
 313   if (mpi_ct.my_rank == 0) {
 314     rs_global = raysum_create_from_det (opt_outfile, det);
 315     raysum_alloc_views(rs_global);
 316   }
 317
 318   rs_local = raysum_create_from_det (NULL, det);
 319   rs_local->nview = mpi_ct.local_work_units[mpi_ct.my_rank];
 320   if (opt_debug)
 321     printf("rs_local->nview = %d (process %d)\n", rs_local->nview, mpi_ct.my_rank);
 322
 323   if (opt_verbose)
 324     mpi_t1 = MPI_Wtime();
 325   raysum_collect (rs_local, det, phm, mpi_ct.start_work_unit[mpi_ct.my_rank], opt_trace, FALSE);
 326   if (opt_verbose) {
 327     mpi_t2 = MPI_Wtime();
 328     mpi_t = mpi_t2 - mpi_t1;
 329     MPI_Reduce(&mpi_t, &mpi_t_g, 1, MPI_DOUBLE, MPI_MAX, 0, mpi_ct.comm);
 330     if (mpi_ct.my_rank == 0)
 331       printf("Time to collect rs = %f secs, Max = %f secs\n", mpi_t, mpi_t_g);
 332   }
 333
 334   if (opt_verbose)
 335     mpi_t1 = MPI_Wtime();
 336   mpi_gather_rs(rs_global, rs_local, opt_debug);
 337   if (opt_verbose) {
 338     mpi_t2 = MPI_Wtime();
 339     mpi_t = mpi_t2 - mpi_t1;
 340     MPI_Reduce(&mpi_t, &mpi_t_g, 1, MPI_DOUBLE, MPI_MAX, 0, mpi_ct.comm);
 341     if (mpi_ct.my_rank == 0)
 342       printf("Time to gather rs = %f secs, Max = %f secs\n", mpi_t, mpi_t_g);
 343   }
 344 #else
 345   rs_global = raysum_create_from_det (opt_outfile, det);
 346   raysum_collect (rs_global, det, phm, 0, opt_trace, FALSE);
 347 #endif
 348
 349 #ifndef MPI_CT
 350   time_end = td_current_sec();
 351 #else
 352   time_end = MPI_Wtime();
 353   if (mpi_ct.my_rank == 0)
 354 #endif
 355     {
 356       rs_global->calctime = time_end - time_start;
 357       strncpy (rs_global->remark, opt_desc, sizeof(rs_global->remark));
 358       if (opt_verbose) {
 359         fprintf(stdout, "Remark: %s\n", rs_global->remark);
 360         fprintf(stdout, "Time active = %.2f secs\n", rs_global->calctime);
 361       }
 362     }
 363
 364 #ifdef MPI_CT
 365   if (mpi_ct.my_rank == 0)
 366 #endif
 367     {
 368       raysum_write (rs_global);
 369       raysum_close (rs_global);
 370     }
 371
 372   phm_free (phm);
 373   detector_free (det);
 374
 375   return (0);
 376 }
 377
 378
 379 /* FUNCTION
 380  *    mpi_gather_rs
 381  *
 382  * SYNOPSIS
 383  *    Gather's raysums from all processes in rs_local in rs_global in process 0
 384  */
 385
 386 #ifdef MPI_CT
 387 void mpi_gather_rs (RAYSUM *rs_global, RAYSUM *rs_local, const int opt_debug)
 388 {
 389   int iproc;
 390   int end_work_unit;
 391   int iw;
 392
 393   end_work_unit = mpi_ct.local_work_units[mpi_ct.my_rank] - 1;
 394   for (iw = 0; iw <= end_work_unit; iw++) {
 395     MPI_Send(&rs_local->view[iw]->view_angle, 1, MPI_DOUBLE, 0, 0, mpi_ct.comm);
 396     MPI_Send(&rs_local->view[iw]->ndet, 1, MPI_INT, 0, 0, mpi_ct.comm);
 397     MPI_Send(rs_local->view[iw]->detval, rs_local->ndet, MPI_FLOAT, 0, 0, mpi_ct.comm);
 398   }
 399
 400   if (mpi_ct.my_rank == 0) {
 401     for (iproc = 0; iproc < mpi_ct.nproc; iproc++) {
 402       end_work_unit = mpi_ct.start_work_unit[iproc]
 403         + mpi_ct.local_work_units[iproc]
 404         - 1;
 405
 406       if (opt_debug)
 407         fprintf(stdout, "Recv rs data from process %d\n", iproc);
 408
 409       for (iw = mpi_ct.start_work_unit[iproc]; iw <= end_work_unit; iw++) {
 410         MPI_Status status;
 411
 412         MPI_Recv(&rs_global->view[iw]->view_angle, 1, MPI_DOUBLE, iproc, 0, mpi_ct.comm, &status);
 413         MPI_Recv(&rs_global->view[iw]->ndet, 1, MPI_INT, iproc, 0, mpi_ct.comm, &status);
 414         MPI_Recv(rs_global->view[iw]->detval, rs_global->ndet, MPI_FLOAT, iproc, 0, mpi_ct.comm, &status);
 415       }
 416     }
 417   }
 418
 419 }
 420 #endif
 421
 422
 423 #ifndef NO_MAIN
 424 int
 425 main (const int argc, char *const argv[])
 426 {
 427   return (phm2rs_main(argc, argv));
 428 }
 429 #endif
 430