src/phm2rs.cpp

   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.cpp,v 1.2 2000/06/07 10:12:05 kevin Exp $
  13 **  $Log: phm2rs.cpp,v $
  14 **  Revision 1.2  2000/06/07 10:12:05  kevin
  15 **  Upgraded from MPI to MPI++
  16 **
  17 **  Revision 1.1  2000/06/07 02:29:05  kevin
  18 **  Initial C++ versions
  19 **
  20 **  Revision 1.12  2000/05/24 22:50:04  kevin
  21 **  Added support for new SGP library
  22 **
  23 **  Revision 1.11  2000/05/16 04:33:59  kevin
  24 **  Improved option processing
  25 **
  26 **  Revision 1.9  2000/05/08 20:02:32  kevin
  27 **  ANSI C changes
  28 **
  29 **  Revision 1.8  2000/05/04 18:16:34  kevin
  30 **  renamed filter definitions
  31 **
  32 **  Revision 1.7  2000/05/03 08:49:50  kevin
  33 **  Code cleanup
  34 **
  35 **  Revision 1.6  2000/04/30 18:23:53  kevin
  36 **  Code cleaning
  37 **
  38 **  Revision 1.5  2000/04/30 10:13:27  kevin
  39 **  Fixed MPI bugs
  40 **
  41 **  Revision 1.4  2000/04/30 04:06:13  kevin
  42 **  Update Raysum i/o routines
  43 **  Fix MPI bug in ctrec (scatter_raysum) that referenced rs_global
  44 **
  45 **  Revision 1.3  2000/04/29 23:24:56  kevin
  46 **  *** empty log message ***
  47 **
  48 **  Revision 1.2  2000/04/28 13:50:45  kevin
  49 **  Removed Makefile Makefile.in that are automatically generated by autoconf
  50 **
  51 **  Revision 1.1.1.1  2000/04/28 13:02:44  kevin
  52 **  Initial CVS import for first public release
  53 **
  54 **
  55 **
  56 **  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  57 **  it under the terms of the GNU General Public License (version 2) as
  58 **  published by the Free Software Foundation.
  59 **
  60 **  This program is distributed in the hope that it will be useful,
  61 **  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  62 **  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  63 **  GNU General Public License for more details.
  64 **
  65 **  You should have received a copy of the GNU General Public License
  66 **  along with this program; if not, write to the Free Software
  67 **  Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
  68 ******************************************************************************/
  69
  70
  71 #include "ct.h"
  72
  73 enum { O_PHANTOM, O_DESC, O_NRAY, O_ROTANGLE, O_PHMFILE,
  74        O_TRACE, O_VERBOSE, O_HELP, O_DEBUG, O_VERSION };
  75
  76 static struct option phm2rs_options[] =
  77 {
  78   {"phantom", 1, 0, O_PHANTOM},
  79   {"phmfile", 1, 0, O_PHMFILE},
  80   {"desc", 1, 0, O_DESC},
  81   {"nray", 1, 0, O_NRAY},
  82   {"rotangle", 1, 0, O_ROTANGLE},
  83   {"trace", 1, 0, O_TRACE},
  84   {"verbose", 0, 0, O_VERBOSE},
  85   {"help", 0, 0, O_HELP},
  86   {"debug", 0, 0, O_DEBUG},
  87   {"version", 0, 0, O_VERSION},
  88   {0, 0, 0, 0}
  89 };
  90
  91
  92 void
  93 phm2rs_usage (const char *program)
  94 {
  95 #ifdef HAVE_MPI
  96 if (mpi_ct.my_rank == 0)
  97   {
  98 #endif
  99   fprintf(stdout,"usage: %s outfile ndet nview [--phantom phantom-name] [--phmfile filename] [OPTIONS]\n", kbasename(program));
 100   fprintf(stdout,"Calculate raysums (projections) through phantom object, either\n");
 101   fprintf(stdout,"a predefined --phantom or a --phmfile\n");
 102   fprintf(stdout,"\n");
 103   fprintf(stdout,"     outfile      Name of output file for raysums\n");
 104   fprintf(stdout,"     ndet         Number of detectors\n");
 105   fprintf(stdout,"     nview        Number of rotated views\n");
 106   fprintf(stdout,"     --phantom    Phantom to use for projection\n");
 107   fprintf(stdout,"        herman    Herman head phantom\n");
 108   fprintf(stdout,"        rowland   Rowland head phantom\n");
 109   fprintf(stdout,"        browland  Bordered Rowland head phantom\n");
 110   fprintf(stdout,"        unitpulse Unit pulse phantom\n");
 111   fprintf(stdout,"     --phmfile    Get Phantom from phantom file\n");
 112   fprintf(stdout,"     --desc       Description of raysum\n");
 113   fprintf(stdout,"     --nray       Number of rays per detector (default = 1)\n");
 114   fprintf(stdout,"     --rotangle   Degrees to rotate view through, multiple of PI (default = 1)\n");
 115   fprintf(stdout,"     --trace      Trace level to use\n");
 116   fprintf(stdout,"        none      No tracing (default)\n");
 117   fprintf(stdout,"        text      Trace text level\n");
 118   fprintf(stdout,"        phm       Trace phantom image\n");
 119   fprintf(stdout,"        rays      Trace rays\n");
 120   fprintf(stdout,"        plot      Trace plot\n");
 121   fprintf(stdout,"        clipping  Trace clipping\n");
 122   fprintf(stdout,"     --verbose    Verbose mode\n");
 123   fprintf(stdout,"     --debug      Debug mode\n");
 124   fprintf(stdout,"     --version    Print version\n");
 125   fprintf(stdout,"     --help       Print this help message\n");
 126 #ifdef HAVE_MPI
 127   }
 128   mpi_ct.comm.Abort(1);
 129 #endif
 130 }
 131
 132 #ifdef HAVE_MPI
 133 void mpi_gather_rs (RAYSUM *rs_global, RAYSUM *rs_local, const int opt_debug);
 134 #endif
 135
 136 int
 137 phm2rs_main (const int argc, char *const argv[])
 138 {
 139   DETECTOR *det;
 140   PHANTOM *phm = NULL;
 141   RAYSUM *rs_global = NULL;
 142   char str[256], *opt_outfile = NULL, opt_desc[MAXREMARK+1];
 143   char opt_phmfilename[256];
 144   char *endptr, *endstr;
 145   int opt_ndet, opt_nview;
 146   int opt_nray = 1;
 147   int opt_trace = 0, opt_phmnum = -1;
 148   int opt_verbose = 0;
 149   int opt_debug = 0;
 150   double opt_rotangle = 1;
 151   double time_start = 0, time_end = 0;
 152
 153 #ifndef HAVE_MPI
 154   time_start = td_current_sec();
 155 #else
 156   RAYSUM *rs_local;
 157   int mpi_argc = argc;
 158   char **mpi_argv = (char **) argv;
 159   double mpi_t1 = 0, mpi_t2 = 0, mpi_t, mpi_t_g;
 160
 161   MPI::Init (mpi_argc, mpi_argv);
 162   mpi_ct.comm = MPI::COMM_WORLD.Dup ();
 163   mpi_ct.nproc = mpi_ct.comm.Get_size();
 164   mpi_ct.my_rank = mpi_ct.comm.Get_rank();
 165
 166   if (mpi_ct.nproc > CT_MPI_MAX_PROCESS) {
 167     sys_error(ERR_FATAL, "Number of mpi processes (%d) exceeds max processes (%d)",
 168               mpi_ct.nproc, CT_MPI_MAX_PROCESS);
 169   }
 170
 171   time_start = MPI::Wtime();
 172 #endif
 173
 174 #ifdef HAVE_MPI
 175   if (mpi_ct.my_rank == 0) {
 176 #endif
 177     strcpy(opt_desc, "");
 178     strcpy(opt_phmfilename, "");
 179     while (1) {
 180       int c = getopt_long(argc, argv, "", phm2rs_options, NULL);
 181       char *endptr = NULL;
 182       char *endstr;
 183
 184       if (c == -1)
 185         break;
 186
 187       switch (c) {
 188       case O_PHANTOM:
 189         if ((opt_phmnum = opt_set_phantom (optarg)) < 0) {
 190           phm2rs_usage(argv[0]);
 191           return (1);
 192         }
 193         phm = phm_create (opt_phmnum);
 194         break;
 195       case O_PHMFILE:
 196 #ifdef HAVE_MPI
 197         if (mpi_ct.my_rank == 0)
 198           fprintf(stderr, "Can not read phantom from file in MPI mode\n");
 199         return (1);
 200 #endif
 201         strncpy(opt_phmfilename, optarg, sizeof(opt_phmfilename));
 202         phm = phm_create_from_file(opt_phmfilename);
 203         break;
 204       case O_VERBOSE:
 205         opt_verbose = 1;
 206         break;
 207       case O_DEBUG:
 208         opt_debug = 1;
 209         break;
 210         break;
 211       case O_TRACE:
 212         if ((opt_trace = opt_set_trace(optarg)) < 0) {
 213           phm2rs_usage(argv[0]);
 214           return (1);
 215         }
 216         break;
 217       case O_DESC:
 218         strncpy(opt_desc, optarg, sizeof(opt_desc));
 219         break;
 220       case O_ROTANGLE:
 221         opt_rotangle = strtod(optarg, &endptr);
 222         endstr = optarg + strlen(optarg);
 223         if (endptr != endstr) {
 224           fprintf(stderr,"Error setting --rotangle to %s\n", optarg);
 225           phm2rs_usage(argv[0]);
 226           return (1);
 227         }
 228         break;
 229       case O_NRAY:
 230         opt_nray = strtol(optarg, &endptr, 10);
 231         endstr = optarg + strlen(optarg);
 232         if (endptr != endstr) {
 233           fprintf(stderr,"Error setting --nray to %s\n", optarg);
 234           phm2rs_usage(argv[0]);
 235           return (1);
 236         }
 237         break;
 238         case O_VERSION:
 239 #ifdef VERSION
 240           fprintf(stdout, "Version %s\n", VERSION);
 241 #else
 242           fprintf(stderr, "Unknown version number");
 243 #endif
 244           exit(0);
 245       case O_HELP:
 246       case '?':
 247         phm2rs_usage(argv[0]);
 248         return (0);
 249       default:
 250         phm2rs_usage(argv[0]);
 251         return (1);
 252       }
 253     }
 254
 255     if (phm == NULL) {
 256       fprintf(stderr, "No phantom defined\n");
 257       phm2rs_usage(argv[0]);
 258       return (1);
 259     }
 260     if (optind + 3 != argc) {
 261       phm2rs_usage(argv[0]);
 262       return (1);
 263     }
 264
 265     opt_outfile = argv[optind];
 266     opt_ndet = strtol(argv[optind+1], &endptr, 10);
 267     endstr = argv[optind+1] + strlen(argv[optind+1]);
 268     if (endptr != endstr) {
 269       fprintf(stderr,"Error setting --ndet to %s\n", argv[optind+1]);
 270       phm2rs_usage(argv[0]);
 271       return (1);
 272     }
 273     opt_nview = strtol(argv[optind+2], &endptr, 10);
 274     endstr = argv[optind+2] + strlen(argv[optind+2]);
 275     if (endptr != endstr) {
 276       fprintf(stderr,"Error setting --nview to %s\n", argv[optind+2]);
 277       phm2rs_usage(argv[0]);
 278       return (1);
 279     }
 280
 281     snprintf(str, sizeof(str),
 282              "Raysum_Collect: NDet=%d, Nview=%d, NRay=%d, RotAngle=%.2f, ",
 283              opt_ndet, opt_nview, opt_nray, opt_rotangle);
 284     if (opt_phmfilename[0]) {
 285       strncat(str, "Phantom=", sizeof(str));
 286       strncat(str, opt_phmfilename, sizeof(str));
 287     } else if (opt_phmnum != -1) {
 288       strncat(str, "Phantom=", sizeof(str));
 289       strncat(str, name_of_phantom(opt_phmnum), sizeof(str));
 290     }
 291     if (opt_desc[0]) {
 292       strncat(str, ": ", sizeof(str));
 293       strncat(str, opt_desc, sizeof(str));
 294     }
 295     strncpy(opt_desc, str, sizeof(opt_desc));
 296 #ifdef HAVE_MPI
 297   }
 298 #endif
 299
 300 #ifdef HAVE_MPI
 301   mpi_ct.comm.Barrier ();
 302   mpi_ct.comm.Bcast (&opt_rotangle, 1, MPI::DOUBLE, 0);
 303   mpi_ct.comm.Bcast (&opt_nview, 1, MPI::INT, 0);
 304   mpi_ct.comm.Bcast (&opt_ndet, 1, MPI::INT, 0);
 305   mpi_ct.comm.Bcast (&opt_nray, 1, MPI::INT, 0);
 306   mpi_ct.comm.Bcast (&opt_phmnum, 1, MPI::INT, 0);
 307   mpi_ct.comm.Bcast (&opt_verbose, 1, MPI::INT, 0);
 308   mpi_ct.comm.Bcast (&opt_debug, 1, MPI::INT, 0);
 309   mpi_ct.comm.Bcast (&opt_trace, 1, MPI::INT, 0);
 310
 311   if (mpi_ct.my_rank > 0 && opt_phmnum >= 0)
 312     phm = phm_create (opt_phmnum);
 313 #endif
 314
 315   opt_rotangle *= PI;
 316   det = detector_create (phm, DETECTOR_PARALLEL, opt_ndet, opt_nview, opt_nray, opt_rotangle);
 317
 318 #ifdef HAVE_MPI
 319   mpi_ct_calc_work_units(opt_nview);
 320   if (mpi_ct.my_rank == 0) {
 321     rs_global = raysum_create_from_det (opt_outfile, det);
 322     raysum_alloc_views(rs_global);
 323   }
 324
 325   rs_local = raysum_create_from_det (NULL, det);
 326   rs_local->nview = mpi_ct.local_work_units[mpi_ct.my_rank];
 327   if (opt_debug)
 328     printf("rs_local->nview = %d (process %d)\n", rs_local->nview, mpi_ct.my_rank);
 329
 330   if (opt_verbose)
 331     mpi_t1 = MPI::Wtime();
 332   raysum_collect (rs_local, det, phm, mpi_ct.start_work_unit[mpi_ct.my_rank], opt_trace, FALSE);
 333   if (opt_verbose) {
 334     mpi_t2 = MPI::Wtime();
 335     mpi_t = mpi_t2 - mpi_t1;
 336     mpi_ct.comm.Reduce(&mpi_t, &mpi_t_g, 1, MPI::DOUBLE, MPI::MAX, 0);
 337     if (mpi_ct.my_rank == 0)
 338       printf("Time to collect rs = %f secs, Max = %f secs\n", mpi_t, mpi_t_g);
 339   }
 340
 341   if (opt_verbose)
 342     mpi_t1 = MPI::Wtime();
 343   mpi_gather_rs(rs_global, rs_local, opt_debug);
 344   if (opt_verbose) {
 345     mpi_t2 = MPI::Wtime();
 346     mpi_t = mpi_t2 - mpi_t1;
 347     mpi_ct.comm.Reduce(&mpi_t, &mpi_t_g, 1, MPI::DOUBLE, MPI::MAX, 0);
 348     if (mpi_ct.my_rank == 0)
 349       printf("Time to gather rs = %f secs, Max = %f secs\n", mpi_t, mpi_t_g);
 350   }
 351 #else
 352   rs_global = raysum_create_from_det (opt_outfile, det);
 353   raysum_collect (rs_global, det, phm, 0, opt_trace, FALSE);
 354 #endif
 355
 356 #ifndef HAVE_MPI
 357   time_end = td_current_sec();
 358 #else
 359   time_end = MPI::Wtime();
 360   if (mpi_ct.my_rank == 0)
 361 #endif
 362     {
 363       rs_global->calctime = time_end - time_start;
 364       strncpy (rs_global->remark, opt_desc, sizeof(rs_global->remark));
 365       if (opt_verbose) {
 366         fprintf(stdout, "Remark: %s\n", rs_global->remark);
 367         fprintf(stdout, "Time active = %.2f secs\n", rs_global->calctime);
 368       }
 369     }
 370
 371 #ifdef HAVE_MPI
 372   if (mpi_ct.my_rank == 0)
 373 #endif
 374     {
 375       raysum_write (rs_global);
 376       raysum_close (rs_global);
 377     }
 378
 379   phm_free (phm);
 380   detector_free (det);
 381
 382   return (0);
 383 }
 384
 385
 386 /* FUNCTION
 387  *    mpi_gather_rs
 388  *
 389  * SYNOPSIS
 390  *    Gather's raysums from all processes in rs_local in rs_global in process 0
 391  */
 392
 393 #ifdef HAVE_MPI
 394 void mpi_gather_rs (RAYSUM *rs_global, RAYSUM *rs_local, const int opt_debug)
 395 {
 396   int iproc;
 397   int end_work_unit;
 398   int iw;
 399
 400   end_work_unit = mpi_ct.local_work_units[mpi_ct.my_rank] - 1;
 401   for (iw = 0; iw <= end_work_unit; iw++) {
 402     mpi_ct.comm.Send(&rs_local->view[iw]->view_angle, 1, MPI::DOUBLE, 0, 0);
 403     mpi_ct.comm.Send(&rs_local->view[iw]->ndet, 1, MPI::INT, 0, 0);
 404     mpi_ct.comm.Send(rs_local->view[iw]->detval, rs_local->ndet, MPI::FLOAT, 0, 0);
 405   }
 406
 407   if (mpi_ct.my_rank == 0) {
 408     for (iproc = 0; iproc < mpi_ct.nproc; iproc++) {
 409       end_work_unit = mpi_ct.start_work_unit[iproc]
 410         + mpi_ct.local_work_units[iproc]
 411         - 1;
 412
 413       if (opt_debug)
 414         fprintf(stdout, "Recv rs data from process %d\n", iproc);
 415
 416       for (iw = mpi_ct.start_work_unit[iproc]; iw <= end_work_unit; iw++) {
 417         MPI::Status status;
 418
 419         mpi_ct.comm.Recv(&rs_global->view[iw]->view_angle, 1, MPI::DOUBLE, iproc, 0, status);
 420         mpi_ct.comm.Recv(&rs_global->view[iw]->ndet, 1, MPI::INT, iproc, 0, status);
 421         mpi_ct.comm.Recv(rs_global->view[iw]->detval, rs_global->ndet, MPI::FLOAT, iproc, 0, status);
 422       }
 423     }
 424   }
 425
 426 }
 427 #endif
 428
 429
 430 #ifndef NO_MAIN
 431 int
 432 main (const int argc, char *const argv[])
 433 {
 434   return (phm2rs_main(argc, argv));
 435 }
 436 #endif
 437