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 1.5 2000/06/13 16:20:31 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 = NULL;
  92   RAYSUM *rsGlobal = NULL;
  93   char *opt_outfile = NULL;
  94   char opt_desc[MAXREMARK+1];
  95   char opt_phmfilename[256];
  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     strcpy(opt_desc, "");
 116     strcpy(opt_phmfilename, "");
 117     while (1) {
 118       int c = getopt_long(argc, argv, "", phm2rs_options, NULL);
 119       char *endptr = NULL;
 120       char *endstr;
 121
 122       if (c == -1)
 123         break;
 124
 125       switch (c) {
 126       case O_PHANTOM:
 127         if ((opt_phmnum = opt_set_phantom (optarg)) < 0) {
 128           phm2rs_usage(argv[0]);
 129           return (1);
 130         }
 131         phm = phm_create (opt_phmnum);
 132         break;
 133       case O_PHMFILE:
 134 #ifdef HAVE_MPI
 135         if (mpiWorld.getRank() == 0)
 136           cerr << "Can not read phantom from file in MPI mode" << endl;
 137         return (1);
 138 #endif
 139         strncpy(opt_phmfilename, optarg, sizeof(opt_phmfilename));
 140         phm = phm_create_from_file(opt_phmfilename);
 141         break;
 142       case O_VERBOSE:
 143         opt_verbose = 1;
 144         break;
 145       case O_DEBUG:
 146         opt_debug = 1;
 147         break;
 148         break;
 149       case O_TRACE:
 150         if ((opt_trace = opt_set_trace(optarg)) < 0) {
 151           phm2rs_usage(argv[0]);
 152           return (1);
 153         }
 154         break;
 155       case O_DESC:
 156         strncpy(opt_desc, optarg, sizeof(opt_desc));
 157         break;
 158       case O_ROTANGLE:
 159         opt_rotangle = strtod(optarg, &endptr);
 160         endstr = optarg + strlen(optarg);
 161         if (endptr != endstr) {
 162           cerr << "Error setting --rotangle to " << optarg << endl;
 163           phm2rs_usage(argv[0]);
 164           return (1);
 165         }
 166         break;
 167       case O_NRAY:
 168         opt_nray = strtol(optarg, &endptr, 10);
 169         endstr = optarg + strlen(optarg);
 170         if (endptr != endstr) {
 171           cerr << "Error setting --nray to %s" << optarg << endl;
 172           phm2rs_usage(argv[0]);
 173           return (1);
 174         }
 175         break;
 176         case O_VERSION:
 177 #ifdef VERSION
 178         cout << "Version: " << VERSION << endl;
 179 #else
 180         cout << "Unknown version number" << endl;
 181 #endif
 182           exit(0);
 183       case O_HELP:
 184       case '?':
 185         phm2rs_usage(argv[0]);
 186         return (0);
 187       default:
 188         phm2rs_usage(argv[0]);
 189         return (1);
 190       }
 191     }
 192
 193     if (phm == NULL) {
 194       cerr << "No phantom defined" << endl;
 195       phm2rs_usage(argv[0]);
 196       return (1);
 197     }
 198     if (optind + 3 != argc) {
 199       phm2rs_usage(argv[0]);
 200       return (1);
 201     }
 202
 203     opt_outfile = argv[optind];
 204     opt_ndet = strtol(argv[optind+1], &endptr, 10);
 205     endstr = argv[optind+1] + strlen(argv[optind+1]);
 206     if (endptr != endstr) {
 207       cerr << "Error setting --ndet to " << argv[optind+1] << endl;
 208       phm2rs_usage(argv[0]);
 209       return (1);
 210     }
 211     opt_nview = strtol(argv[optind+2], &endptr, 10);
 212     endstr = argv[optind+2] + strlen(argv[optind+2]);
 213     if (endptr != endstr) {
 214       cerr << "Error setting --nview to " << argv[optind+2] << endl;
 215       phm2rs_usage(argv[0]);
 216       return (1);
 217     }
 218
 219     char str[256];
 220     snprintf(str, sizeof(str),
 221              "Raysum_Collect: NDet=%d, Nview=%d, NRay=%d, RotAngle=%.2f, ",
 222              opt_ndet, opt_nview, opt_nray, opt_rotangle);
 223     if (opt_phmfilename[0]) {
 224       strncat(str, "Phantom=", sizeof(str));
 225       strncat(str, opt_phmfilename, sizeof(str));
 226     } else if (opt_phmnum != -1) {
 227       strncat(str, "Phantom=", sizeof(str));
 228       strncat(str, name_of_phantom(opt_phmnum), sizeof(str));
 229     }
 230     if (opt_desc[0]) {
 231       strncat(str, ": ", sizeof(str));
 232       strncat(str, opt_desc, sizeof(str));
 233     }
 234     strncpy(opt_desc, str, sizeof(opt_desc));
 235 #ifdef HAVE_MPI
 236   }
 237 #endif
 238
 239 #ifdef HAVE_MPI
 240   mpiWorld.getComm().Bcast (&opt_rotangle, 1, MPI::DOUBLE, 0);
 241   mpiWorld.getComm().Bcast (&opt_nview, 1, MPI::INT, 0);
 242   mpiWorld.getComm().Bcast (&opt_ndet, 1, MPI::INT, 0);
 243   mpiWorld.getComm().Bcast (&opt_nray, 1, MPI::INT, 0);
 244   mpiWorld.getComm().Bcast (&opt_phmnum, 1, MPI::INT, 0);
 245   mpiWorld.getComm().Bcast (&opt_verbose, 1, MPI::INT, 0);
 246   mpiWorld.getComm().Bcast (&opt_debug, 1, MPI::INT, 0);
 247   mpiWorld.getComm().Bcast (&opt_trace, 1, MPI::INT, 0);
 248
 249   if (mpiWorld.getRank() > 0 && opt_phmnum >= 0)
 250     phm = phm_create (opt_phmnum);
 251 #endif
 252
 253   opt_rotangle *= PI;
 254   det = detector_create (phm, DETECTOR_PARALLEL, opt_ndet, opt_nview, opt_nray, opt_rotangle);
 255
 256 #ifdef HAVE_MPI
 257   mpiWorld.setTotalWorkUnits (opt_nview);
 258
 259   if (mpiWorld.getRank() == 0) {
 260     rsGlobal = raysum_create_from_det (opt_outfile, det);
 261     raysum_alloc_views(rsGlobal);
 262   }
 263
 264   rsLocal = raysum_create_from_det (NULL, det);
 265   rsLocal->nview = mpiWorld.getMyLocalWorkUnits();
 266   if (opt_debug)
 267     cout << "rsLocal->nview = " << rsLocal->nview << " (process " << mpiWorld.getRank() << ")" << endl;;
 268
 269   TimerMPI timerProject (mpiWorld.getComm());
 270   raysum_collect (rsLocal, det, phm, mpiWorld.getMyStartWorkUnit(), opt_trace, FALSE);
 271   if (opt_verbose)
 272     timerProject.timerEndAndReport ("Time to collect projections");
 273
 274   TimerMPI timerGather (mpiWorld.getComm());
 275   GatherProjectionsMPI (mpiWorld, rsGlobal, rsLocal, opt_debug);
 276   if (opt_verbose)
 277     timerGather.timerEndAndReport ("Time to gather projections");
 278 #else
 279   rsGlobal = raysum_create_from_det (opt_outfile, det);
 280   raysum_collect (rsGlobal, det, phm, 0, opt_trace, FALSE);
 281 #endif
 282
 283 #ifdef HAVE_MPI
 284   if (mpiWorld.getRank() == 0)
 285 #endif
 286     {
 287       rsGlobal->calctime = timerProgram.timerEnd();
 288       strncpy (rsGlobal->remark, opt_desc, sizeof(rsGlobal->remark));
 289       raysum_write (rsGlobal);
 290       raysum_close (rsGlobal);
 291       if (opt_verbose) {
 292         cout << "Remark: " << rsGlobal->remark << endl;
 293         cout << "Run time: " << rsGlobal->calctime << " seconds" << endl;
 294       }
 295     }
 296
 297   phm_free (phm);
 298   detector_free (det);
 299
 300   return (0);
 301 }
 302
 303
 304 /* FUNCTION
 305  *    GatherProjectionsMPI
 306  *
 307  * SYNOPSIS
 308  *    Gather's raysums from all processes in rsLocal in rsGlobal in process 0
 309  */
 310
 311 #ifdef HAVE_MPI
 312 void GatherProjectionsMPI (MPIWorld& mpiWorld, RAYSUM *rsGlobal, RAYSUM *rsLocal, const int opt_debug)
 313 {
 314   for (int iw = 0; iw < mpiWorld.getMyLocalWorkUnits(); iw++) {
 315     mpiWorld.getComm().Send(&rsLocal->view[iw]->view_angle, 1, MPI::DOUBLE, 0, 0);
 316     mpiWorld.getComm().Send(&rsLocal->view[iw]->ndet, 1, MPI::INT, 0, 0);
 317     mpiWorld.getComm().Send(rsLocal->view[iw]->detval, rsLocal->ndet, MPI::FLOAT, 0, 0);
 318   }
 319
 320   if (mpiWorld.getRank() == 0) {
 321     for (int iProc = 0; iProc < mpiWorld.getNumProcessors(); iProc++) {
 322       for (int iw = mpiWorld.getStartWorkUnit(iProc); iw <= mpiWorld.getEndWorkUnit(iProc); iw++) {
 323         MPI::Status status;
 324
 325         mpiWorld.getComm().Recv(&rsGlobal->view[iw]->view_angle, 1, MPI::DOUBLE, iProc, 0, status);
 326         mpiWorld.getComm().Recv(&rsGlobal->view[iw]->ndet, 1, MPI::INT, iProc, 0, status);
 327         mpiWorld.getComm().Recv(rsGlobal->view[iw]->detval, rsGlobal->ndet, MPI::FLOAT, iProc, 0, status);
 328       }
 329     }
 330   }
 331
 332 }
 333 #endif
 334
 335
 336 #ifndef NO_MAIN
 337 int
 338 main (int argc, char* argv[])
 339 {
 340   return (phm2rs_main(argc, argv));
 341 }
 342 #endif
 343