src/phm2rs.cpp

   1 /*****************************************************************************
   2 ** FILE IDENTIFICATION
   3 **
   4 **   Name:          phm2rs.cpp
   5 **   Purpose:       Take projections of a phantom object
   6 **   Programmer:    Kevin Rosenberg
   7 **   Date Started:  1984
   8 **
   9 **  This is part of the CTSim program
  10 **  Copyright (C) 1983-2000 Kevin Rosenberg
  11 **
  12 **  $Id: phm2rs.cpp,v 1.6 2000/06/15 19:07:10 kevin Exp $
  13 **
  14 **  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  15 **  it under the terms of the GNU General Public License (version 2) as
  16 **  published by the Free Software Foundation.
  17 **
  18 **  This program is distributed in the hope that it will be useful,
  19 **  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  20 **  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  21 **  GNU General Public License for more details.
  22 **
  23 **  You should have received a copy of the GNU General Public License
  24 **  along with this program; if not, write to the Free Software
  25 **  Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
  26 ******************************************************************************/
  27
  28 #include "ct.h"
  29 #include "timer.h"
  30
  31
  32 enum { O_PHANTOM, O_DESC, O_NRAY, O_ROTANGLE, O_PHMFILE,
  33        O_TRACE, O_VERBOSE, O_HELP, O_DEBUG, O_VERSION };
  34
  35 static struct option phm2rs_options[] =
  36 {
  37   {"phantom", 1, 0, O_PHANTOM},
  38   {"phmfile", 1, 0, O_PHMFILE},
  39   {"desc", 1, 0, O_DESC},
  40   {"nray", 1, 0, O_NRAY},
  41   {"rotangle", 1, 0, O_ROTANGLE},
  42   {"trace", 1, 0, O_TRACE},
  43   {"verbose", 0, 0, O_VERBOSE},
  44   {"help", 0, 0, O_HELP},
  45   {"debug", 0, 0, O_DEBUG},
  46   {"version", 0, 0, O_VERSION},
  47   {0, 0, 0, 0}
  48 };
  49
  50
  51 void
  52 phm2rs_usage (const char *program)
  53 {
  54   cout << "usage: " << fileBasename(program) << " outfile ndet nview [--phantom phantom-name] [--phmfile filename] [OPTIONS]" << endl;
  55   cout << "Calculate raysums (projections) through phantom object, either" << endl;
  56   cout << "a predefined --phantom or a --phmfile" << endl;
  57   cout << "" << endl;
  58   cout << "     outfile      Name of output file for raysums" << endl;
  59   cout << "     ndet         Number of detectors" << endl;
  60   cout << "     nview        Number of rotated views" << endl;
  61   cout << "     --phantom    Phantom to use for projection" << endl;
  62   cout << "        herman    Herman head phantom" << endl;
  63   cout << "        rowland   Rowland head phantom" << endl;
  64   cout << "        browland  Bordered Rowland head phantom" << endl;
  65   cout << "        unitpulse Unit pulse phantom" << endl;
  66   cout << "     --phmfile    Get Phantom from phantom file" << endl;
  67   cout << "     --desc       Description of raysum" << endl;
  68   cout << "     --nray       Number of rays per detector (default = 1)" << endl;
  69   cout << "     --rotangle   Degrees to rotate view through, multiple of PI (default = 1)" << endl;
  70   cout << "     --trace      Trace level to use" << endl;
  71   cout << "        none      No tracing (default)" << endl;
  72   cout << "        text      Trace text level" << endl;
  73   cout << "        phm       Trace phantom image" << endl;
  74   cout << "        rays      Trace rays" << endl;
  75   cout << "        plot      Trace plot" << endl;
  76   cout << "        clipping  Trace clipping" << endl;
  77   cout << "     --verbose    Verbose mode" << endl;
  78   cout << "     --debug      Debug mode" << endl;
  79   cout << "     --version    Print version" << endl;
  80   cout << "     --help       Print this help message" << endl;
  81 }
  82
  83 #ifdef HAVE_MPI
  84 void GatherProjectionsMPI (MPIWorld& mpiWorld, RAYSUM *rsGlobal, RAYSUM *rsLocal, const int opt_debug);
  85 #endif
  86
  87 int
  88 phm2rs_main (int argc, char* argv[])
  89 {
  90   Detector *det;
  91   Phantom phm;
  92   RAYSUM *rsGlobal = NULL;
  93   char *opt_outfile = NULL;
  94   string opt_desc;
  95   string opt_phmfilename;
  96   char *endptr, *endstr;
  97   int opt_ndet, opt_nview;
  98   int opt_nray = 1;
  99   int opt_trace = 0;
 100   int opt_phmnum = -1;
 101   int opt_verbose = 0;
 102   int opt_debug = 0;
 103   double opt_rotangle = 1;
 104
 105 #ifdef HAVE_MPI
 106   RAYSUM *rsLocal;
 107   MPIWorld mpiWorld (argc, argv);
 108 #endif
 109
 110   Timer timerProgram;
 111
 112 #ifdef HAVE_MPI
 113   if (mpiWorld.getRank() == 0) {
 114 #endif
 115     while (1) {
 116       int c = getopt_long(argc, argv, "", phm2rs_options, NULL);
 117       char *endptr = NULL;
 118       char *endstr;
 119
 120       if (c == -1)
 121         break;
 122
 123       switch (c) {
 124       case O_PHANTOM:
 125         if ((opt_phmnum = opt_set_phantom (optarg)) < 0) {
 126           phm2rs_usage(argv[0]);
 127           return (1);
 128         }
 129         phm.create (opt_phmnum);
 130         break;
 131       case O_PHMFILE:
 132 #ifdef HAVE_MPI
 133         if (mpiWorld.getRank() == 0)
 134           cerr << "Can not read phantom from file in MPI mode" << endl;
 135         return (1);
 136 #endif
 137         opt_phmfilename = optarg;
 138         phm.createFromFile (opt_phmfilename.c_str());
 139         break;
 140       case O_VERBOSE:
 141         opt_verbose = 1;
 142         break;
 143       case O_DEBUG:
 144         opt_debug = 1;
 145         break;
 146         break;
 147       case O_TRACE:
 148         if ((opt_trace = opt_set_trace(optarg)) < 0) {
 149           phm2rs_usage(argv[0]);
 150           return (1);
 151         }
 152         break;
 153       case O_DESC:
 154         opt_desc = optarg;
 155         break;
 156       case O_ROTANGLE:
 157         opt_rotangle = strtod(optarg, &endptr);
 158         endstr = optarg + strlen(optarg);
 159         if (endptr != endstr) {
 160           cerr << "Error setting --rotangle to " << optarg << endl;
 161           phm2rs_usage(argv[0]);
 162           return (1);
 163         }
 164         break;
 165       case O_NRAY:
 166         opt_nray = strtol(optarg, &endptr, 10);
 167         endstr = optarg + strlen(optarg);
 168         if (endptr != endstr) {
 169           cerr << "Error setting --nray to %s" << optarg << endl;
 170           phm2rs_usage(argv[0]);
 171           return (1);
 172         }
 173         break;
 174         case O_VERSION:
 175 #ifdef VERSION
 176         cout << "Version: " << VERSION << endl;
 177 #else
 178         cout << "Unknown version number" << endl;
 179 #endif
 180           exit(0);
 181       case O_HELP:
 182       case '?':
 183         phm2rs_usage(argv[0]);
 184         return (0);
 185       default:
 186         phm2rs_usage(argv[0]);
 187         return (1);
 188       }
 189     }
 190
 191     if (phm.nPElem() == 0) {
 192       cerr << "No phantom defined" << endl;
 193       phm2rs_usage(argv[0]);
 194       return (1);
 195     }
 196     if (optind + 3 != argc) {
 197       phm2rs_usage(argv[0]);
 198       return (1);
 199     }
 200
 201     opt_outfile = argv[optind];
 202     opt_ndet = strtol(argv[optind+1], &endptr, 10);
 203     endstr = argv[optind+1] + strlen(argv[optind+1]);
 204     if (endptr != endstr) {
 205       cerr << "Error setting --ndet to " << argv[optind+1] << endl;
 206       phm2rs_usage(argv[0]);
 207       return (1);
 208     }
 209     opt_nview = strtol(argv[optind+2], &endptr, 10);
 210     endstr = argv[optind+2] + strlen(argv[optind+2]);
 211     if (endptr != endstr) {
 212       cerr << "Error setting --nview to " << argv[optind+2] << endl;
 213       phm2rs_usage(argv[0]);
 214       return (1);
 215     }
 216
 217     ostringstream desc;
 218     desc << "Raysum_Collect: NDet=" << opt_ndet << ", Nview=" << opt_nview << ", NRay=" << opt_nray << ", RotAngle=" << opt_rotangle << ", ";
 219     if (opt_phmfilename.length()) {
 220       desc << "PhantomFile=" << opt_phmfilename;
 221     } else if (opt_phmnum != -1) {
 222       desc << "Phantom=" << name_of_phantom(opt_phmnum);
 223     }
 224     if (opt_desc.length()) {
 225       desc << ": " << opt_desc;
 226     }
 227     opt_desc = desc.str();
 228 #ifdef HAVE_MPI
 229   }
 230 #endif
 231
 232 #ifdef HAVE_MPI
 233   mpiWorld.getComm().Bcast (&opt_rotangle, 1, MPI::DOUBLE, 0);
 234   mpiWorld.getComm().Bcast (&opt_nview, 1, MPI::INT, 0);
 235   mpiWorld.getComm().Bcast (&opt_ndet, 1, MPI::INT, 0);
 236   mpiWorld.getComm().Bcast (&opt_nray, 1, MPI::INT, 0);
 237   mpiWorld.getComm().Bcast (&opt_phmnum, 1, MPI::INT, 0);
 238   mpiWorld.getComm().Bcast (&opt_verbose, 1, MPI::INT, 0);
 239   mpiWorld.getComm().Bcast (&opt_debug, 1, MPI::INT, 0);
 240   mpiWorld.getComm().Bcast (&opt_trace, 1, MPI::INT, 0);
 241
 242   if (mpiWorld.getRank() > 0 && opt_phmnum >= 0)
 243     phm.create (opt_phmnum);
 244 #endif
 245
 246   opt_rotangle *= PI;
 247   det = new Detector (phm, DETECTOR_PARALLEL, opt_ndet, opt_nview, opt_nray, opt_rotangle);
 248
 249 #ifdef HAVE_MPI
 250   mpiWorld.setTotalWorkUnits (opt_nview);
 251
 252   if (mpiWorld.getRank() == 0) {
 253     rsGlobal = raysum_create_from_det (opt_outfile, *det);
 254     raysum_alloc_views(rsGlobal);
 255   }
 256
 257   rsLocal = raysum_create_from_det (NULL, *det);
 258   rsLocal->nview = mpiWorld.getMyLocalWorkUnits();
 259   if (opt_debug)
 260     cout << "rsLocal->nview = " << rsLocal->nview << " (process " << mpiWorld.getRank() << ")" << endl;;
 261
 262   TimerMPI timerProject (mpiWorld.getComm());
 263   raysum_collect (rsLocal, *det, phm, mpiWorld.getMyStartWorkUnit(), opt_trace, FALSE);
 264   if (opt_verbose)
 265     timerProject.timerEndAndReport ("Time to collect projections");
 266
 267   TimerMPI timerGather (mpiWorld.getComm());
 268   GatherProjectionsMPI (mpiWorld, rsGlobal, rsLocal, opt_debug);
 269   if (opt_verbose)
 270     timerGather.timerEndAndReport ("Time to gather projections");
 271 #else
 272   rsGlobal = raysum_create_from_det (opt_outfile, *det);
 273   raysum_collect (rsGlobal, *det, phm, 0, opt_trace, FALSE);
 274 #endif
 275
 276 #ifdef HAVE_MPI
 277   if (mpiWorld.getRank() == 0)
 278 #endif
 279     {
 280       rsGlobal->calctime = timerProgram.timerEnd();
 281       rsGlobal->remark = opt_desc;
 282       raysum_write (rsGlobal);
 283       raysum_close (rsGlobal);
 284       if (opt_verbose) {
 285         cout << "Remark: " << rsGlobal->remark << endl;
 286         cout << "Run time: " << rsGlobal->calctime << " seconds" << endl;
 287       }
 288     }
 289
 290   delete det;
 291
 292   return (0);
 293 }
 294
 295
 296 /* FUNCTION
 297  *    GatherProjectionsMPI
 298  *
 299  * SYNOPSIS
 300  *    Gather's raysums from all processes in rsLocal in rsGlobal in process 0
 301  */
 302
 303 #ifdef HAVE_MPI
 304 void GatherProjectionsMPI (MPIWorld& mpiWorld, RAYSUM *rsGlobal, RAYSUM *rsLocal, const int opt_debug)
 305 {
 306   for (int iw = 0; iw < mpiWorld.getMyLocalWorkUnits(); iw++) {
 307     mpiWorld.getComm().Send(&rsLocal->view[iw]->view_angle, 1, MPI::DOUBLE, 0, 0);
 308     mpiWorld.getComm().Send(&rsLocal->view[iw]->ndet, 1, MPI::INT, 0, 0);
 309     mpiWorld.getComm().Send(rsLocal->view[iw]->detval, rsLocal->ndet, MPI::FLOAT, 0, 0);
 310   }
 311
 312   if (mpiWorld.getRank() == 0) {
 313     for (int iProc = 0; iProc < mpiWorld.getNumProcessors(); iProc++) {
 314       for (int iw = mpiWorld.getStartWorkUnit(iProc); iw <= mpiWorld.getEndWorkUnit(iProc); iw++) {
 315         MPI::Status status;
 316
 317         mpiWorld.getComm().Recv(&rsGlobal->view[iw]->view_angle, 1, MPI::DOUBLE, iProc, 0, status);
 318         mpiWorld.getComm().Recv(&rsGlobal->view[iw]->ndet, 1, MPI::INT, iProc, 0, status);
 319         mpiWorld.getComm().Recv(rsGlobal->view[iw]->detval, rsGlobal->ndet, MPI::FLOAT, iProc, 0, status);
 320       }
 321     }
 322   }
 323
 324 }
 325 #endif
 326
 327
 328 #ifndef NO_MAIN
 329 int
 330 main (int argc, char* argv[])
 331 {
 332   return (phm2rs_main(argc, argv));
 333 }
 334 #endif
 335