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