src/phm2sdf.c

   1 /*****************************************************************************
   2 **  This is part of the CTSim program
   3 **  Copyright (C) 1983-2000 Kevin Rosenberg
   4 **
   5 **  $Id: phm2sdf.c,v 1.3 2000/04/28 18:19:01 kevin Exp $
   6 **  $Log: phm2sdf.c,v $
   7 **  Revision 1.3  2000/04/28 18:19:01  kevin
   8 **  removed unused files
   9 **
  10 **  Revision 1.2  2000/04/28 13:50:45  kevin
  11 **  Removed Makefile Makefile.in that are automatically generated by autoconf
  12 **
  13 **  Revision 1.1.1.1  2000/04/28 13:02:44  kevin
  14 **  Initial CVS import for first public release
  15 **
  16 **
  17 **
  18 **  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  19 **  it under the terms of the GNU General Public License (version 2) as
  20 **  published by the Free Software Foundation.
  21 **
  22 **  This program is distributed in the hope that it will be useful,
  23 **  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  24 **  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  25 **  GNU General Public License for more details.
  26 **
  27 **  You should have received a copy of the GNU General Public License
  28 **  along with this program; if not, write to the Free Software
  29 **  Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
  30 ******************************************************************************/
  31 /* FILE
  32  *   phm2sdf.c                  Generate a SDF image from a phantom
  33  *
  34  * HISTORY
  35  *   1984 - Final DOS verion
  36  *   1999 - First UNIX version
  37  */
  38
  39 #include "ct.h"
  40
  41 #define O_PHANTOM       1
  42 #define O_DESC          2
  43 #define O_NSAMPLE       3
  44 #define O_FILTER        4
  45 #define O_TRACE         5
  46 #define O_VERBOSE       6
  47 #define O_HELP          7
  48 #define O_PICFILE       8
  49 #define O_FILTER_DOMAIN 9
  50 #define O_FILTER_BW     10
  51 #define O_FILTER_PARAM  11
  52 #define O_DEBUG         12
  53 #define O_VERSION       13
  54
  55 static struct option my_options[] =
  56 {
  57   {"phantom", 1, 0, O_PHANTOM},
  58   {"picfile", 1, 0, O_PICFILE},
  59   {"desc", 1, 0, O_DESC},
  60   {"nsample", 1, 0, O_NSAMPLE},
  61   {"filter", 1, 0, O_FILTER},
  62   {"filter-domain", 1, 0, O_FILTER_DOMAIN},
  63   {"filter-bw", 1, 0, O_FILTER_BW},
  64   {"filter-param", 1, 0, O_FILTER_PARAM},
  65   {"trace", 1, 0, O_TRACE},
  66   {"verbose", 0, 0, O_VERBOSE},
  67   {"debug", 0, 0, O_DEBUG},
  68   {"help", 0, 0, O_HELP},
  69   {"version", 0, 0, O_VERSION},
  70   {0, 0, 0, 0}
  71 };
  72
  73 void
  74 usage (const char *program)
  75 {
  76   fprintf(stdout,"usage: %s outfile nx ny [--phantom phantom-name] [--picfile filename] [--filter filter-name] [OPTIONS]\n",kbasename(program));
  77   fprintf(stdout,"Generate phantom image from a predefined --phantom or a --picfile\n");
  78   fprintf(stdout,"\n");
  79   fprintf(stdout,"     outfile         Name of output file for image\n");
  80   fprintf(stdout,"     nx              Number of pixels X-axis\n");
  81   fprintf(stdout,"     ny              Number of pixels Y-axis\n");
  82   fprintf(stdout,"     --phantom       Phantom to use for projection\n");
  83   fprintf(stdout,"        herman       Herman head phantom\n");
  84   fprintf(stdout,"        rowland      Rowland head phantom\n");
  85   fprintf(stdout,"        browland     Bordered Rowland head phantom\n");
  86   fprintf(stdout,"        unitpulse    Unit pulse phantom\n");
  87   fprintf(stdout,"     --picfile       Generate Phantom from picture file\n");
  88   fprintf(stdout,"     --filter        Generate Phantom from a filter function\n");
  89   fprintf(stdout,"       abs_bandlimit Abs * Bandlimiting\n");
  90   fprintf(stdout,"       abs_sinc      Abs * Sinc\n");
  91   fprintf(stdout,"       abs_cos       Abs * Cosine\n");
  92   fprintf(stdout,"       abs_hamming   Abs * Hamming\n");
  93   fprintf(stdout,"       shepp         Shepp-Logan\n");
  94   fprintf(stdout,"       bandlimit     Bandlimiting\n");
  95   fprintf(stdout,"       sinc          Sinc\n");
  96   fprintf(stdout,"       cos           Cosine\n");
  97   fprintf(stdout,"       triangle      Triangle\n");
  98   fprintf(stdout,"       hamming       Hamming\n");
  99   fprintf(stdout,"     --filter-param  Alpha level for Hamming filter\n");
 100   fprintf(stdout,"     --filter-domain Set domain of filter\n");
 101   fprintf(stdout,"         spatial     Spatial domain (default)\n");
 102   fprintf(stdout,"         freq        Frequency domain\n");
 103   fprintf(stdout,"     --filter-bw     Filter bandwidth (default = 1)\n");
 104   fprintf(stdout,"     --desc          Description of raysum\n");
 105   fprintf(stdout,"     --nsample       Number of samples per axis per pixel (default = 1)\n");
 106   fprintf(stdout,"     --trace         Trace level to use\n");
 107   fprintf(stdout,"        none         No tracing (default)\n");
 108   fprintf(stdout,"        text         Trace text level\n");
 109   fprintf(stdout,"        pic          Trace picture\n");
 110   fprintf(stdout,"        rays         Trace rays\n");
 111   fprintf(stdout,"        plot         Trace plot\n");
 112   fprintf(stdout,"        clipping     Trace clipping\n");
 113   fprintf(stdout,"     --debug         Debug mode\n");
 114   fprintf(stdout,"     --verbose       Verbose mode\n");
 115   fprintf(stdout,"     --version       Print version\n");
 116   fprintf(stdout,"     --help          Print this help message\n");
 117   exit(1);
 118 }
 119
 120 #ifdef MPI_CT
 121 void mpi_gather_image (IMAGE *im_global, IMAGE *im_local, const int opt_debug);
 122 #endif
 123
 124 int
 125 main (const int argc, char *const argv[])
 126 {
 127   IMAGE *im_global = NULL;
 128   PICTURE *pic = NULL;
 129   int opt_nx = 0, opt_ny = 0;
 130   int opt_nsample = 1;
 131   int opt_picnum = -1;
 132   int opt_filter = -1;
 133   int opt_filter_domain = D_SPATIAL;
 134   char *opt_outfile;
 135   int opt_debug = 0;
 136   char str[256];
 137   char opt_desc[256], opt_picfilename[256];
 138   char *endstr, *endptr;
 139   double opt_filter_param;
 140   double opt_filter_bw = 1.;
 141   int opt_trace = TRACE_NONE;
 142   int opt_verbose = 0;
 143   double time_start, time_end;
 144 #ifdef MPI_CT
 145   IMAGE *im_local = NULL;
 146   int mpi_argc = argc;
 147   char **mpi_argv = (char **) argv;
 148   double mpi_t1, mpi_t2, mpi_t, mpi_t_g;
 149
 150   MPI_Init(&mpi_argc, &mpi_argv);
 151   MPI_Comm_dup (MPI_COMM_WORLD, &mpi_ct.comm);
 152   MPI_Comm_size(mpi_ct.comm, &mpi_ct.nproc);
 153   MPI_Comm_rank(mpi_ct.comm, &mpi_ct.my_rank);
 154
 155   if (mpi_ct.nproc > MPI_MAX_PROCESS) {
 156     sys_error(ERR_FATAL, "Number of mpi processes (%d) exceeds max processes (%d)",
 157               mpi_ct.nproc, MPI_MAX_PROCESS);
 158     exit(1);
 159   }
 160 #endif
 161
 162 #ifdef MPI_CT
 163   time_start = MPI_Wtime();
 164 #else
 165   time_start = td_current_sec();
 166 #endif
 167
 168 #ifdef MPI_CT
 169   if (mpi_ct.my_rank == 0) {
 170 #endif
 171
 172     strcpy(opt_desc, "");
 173     strcpy(opt_picfilename, "");
 174     while (1) {
 175       int c = getopt_long(argc, argv, "", my_options, NULL);
 176       char *endptr = NULL;
 177       char *endstr;
 178
 179       if (c == -1)
 180         break;
 181
 182       switch (c) {
 183       case O_PHANTOM:
 184         opt_picnum = opt_set_picture(optarg, argv[0]);
 185         break;
 186       case O_PICFILE:
 187         strncpy(opt_picfilename, optarg, sizeof(opt_picfilename));
 188         pic = create_pic_from_file(opt_picfilename);
 189 #ifdef MPI_CT
 190         if (mpi_ct.my_rank == 0)
 191           fprintf(stderr, "Can't use picture from file in MPI mode\n");
 192         exit(1);
 193 #endif
 194         break;
 195       case O_VERBOSE:
 196         opt_verbose = 1;
 197         break;
 198       case O_DEBUG:
 199         opt_debug = 1;
 200         break;
 201       case O_TRACE:
 202         opt_trace = opt_set_trace(optarg, argv[0]);
 203         break;
 204       case O_FILTER:
 205         opt_filter = opt_set_filter(optarg, argv[0]);
 206         break;
 207       case O_FILTER_DOMAIN:
 208         opt_filter_domain = opt_set_filter_domain(optarg, argv[0]);
 209         break;
 210       case O_DESC:
 211         strncpy(opt_desc, optarg, sizeof(opt_desc));
 212         break;
 213       case O_FILTER_BW:
 214         opt_filter_bw = strtod(optarg, &endptr);
 215         endstr = optarg + strlen(optarg);
 216         if (endptr != endstr) {
 217           fprintf(stderr,"Error setting --filter-bw to %s\n", optarg);
 218           usage(argv[0]);
 219           exit(1);
 220         }
 221         break;
 222       case O_FILTER_PARAM:
 223         opt_filter_param = strtod(optarg, &endptr);
 224         endstr = optarg + strlen(optarg);
 225         if (endptr != endstr) {
 226           fprintf(stderr,"Error setting --filter-param to %s\n", optarg);
 227           usage(argv[0]);
 228           exit(1);
 229         }
 230         break;
 231       case O_NSAMPLE:
 232         opt_nsample = strtol(optarg, &endptr, 10);
 233         endstr = optarg + strlen(optarg);
 234         if (endptr != endstr) {
 235           fprintf(stderr,"Error setting --nsample to %s\n", optarg);
 236           usage(argv[0]);
 237           exit(1);
 238         }
 239         break;
 240         case O_VERSION:
 241 #ifdef VERSION
 242           fprintf(stdout, "Version %s\n", VERSION);
 243 #else
 244           fprintf(stderr, "Unknown version number");
 245 #endif
 246       case O_HELP:
 247       case '?':
 248         usage(argv[0]);
 249         exit(0);
 250       default:
 251         usage(argv[0]);
 252         exit(1);
 253       }
 254     }
 255
 256     if (pic == NULL && opt_picnum == -1 && opt_filter == -1) {
 257       fprintf(stderr, "No phantom defined\n");
 258       usage(argv[0]);
 259       exit(1);
 260     }
 261
 262     if (opt_trace >= TRACE_PIC)
 263       show_pic(pic);
 264
 265     if (optind + 3 != argc) {
 266       usage(argv[0]);
 267       exit(1);
 268     }
 269     opt_outfile = argv[optind];
 270     opt_nx = strtol(argv[optind+1], &endptr, 10);
 271     endstr = argv[optind+1] + strlen(argv[optind+1]);
 272     if (endptr != endstr) {
 273       fprintf(stderr,"Error setting nx to %s\n", argv[optind+1]);
 274       usage(argv[0]);
 275       exit(1);
 276     }
 277     opt_ny = strtol(argv[optind+2], &endptr, 10);
 278     endstr = argv[optind+2] + strlen(argv[optind+2]);
 279     if (endptr != endstr) {
 280       fprintf(stderr,"Error setting ny to %s\n", argv[optind+2]);
 281       usage(argv[0]);
 282       exit(1);
 283     }
 284
 285     snprintf(str, sizeof(str), "nx=%d, ny=%d, nsample=%d, ", opt_nx, opt_ny, opt_nsample);
 286     if (opt_picfilename[0]) {
 287       strncat(str, "phantom=", sizeof(str));
 288       strncat(str, opt_picfilename, sizeof(str));
 289     }
 290     else if (opt_picnum != -1) {
 291       strncat(str, "phantom=", sizeof(str));
 292       strncat(str, name_of_picture(opt_picnum), sizeof(str));
 293     }
 294     else if (opt_filter != -1) {
 295       strncat(str, "filter=", sizeof(str));
 296       strncat(str, name_of_filter(opt_filter), sizeof(str));
 297       strncat(str, " - ", sizeof(str));
 298       strncat(str, name_of_filter_domain(opt_filter_domain), sizeof(str));
 299     }
 300     if (opt_desc[0]) {
 301       strncat(str, ": ", sizeof(str));
 302       strncat(str, opt_desc, sizeof(str));
 303     }
 304     strncpy(opt_desc, str, sizeof(opt_desc));
 305
 306     if (opt_verbose)
 307       printf("Compile Phantom to Image\n\n");
 308 #ifdef MPI_CT
 309   }
 310 #endif
 311
 312 #ifdef MPI_CT
 313   mpi_t1 = MPI_Wtime();
 314   MPI_Bcast(&opt_verbose, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 315   MPI_Bcast(&opt_debug, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 316   MPI_Bcast(&opt_trace, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 317   MPI_Bcast(&opt_nx, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 318   MPI_Bcast(&opt_ny, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 319   MPI_Bcast(&opt_nsample, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 320   MPI_Bcast(&opt_picnum, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 321   MPI_Bcast(&opt_filter, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 322   MPI_Bcast(&opt_filter_domain, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 323   MPI_Bcast(&opt_filter_param, 1, MPI_DOUBLE, 0, mpi_ct.comm);
 324   MPI_Bcast(&opt_filter_bw, 1, MPI_DOUBLE, 0, mpi_ct.comm);
 325
 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 Bcast vars = %f secs, Max time = %f\n", mpi_t, mpi_t_g);
 332   }
 333
 334   mpi_ct_calc_work_units(opt_nx);
 335
 336   if (mpi_ct.my_rank == 0)
 337     im_global = image_create (opt_outfile, opt_nx, opt_ny);
 338
 339   im_local = image_create(NULL, opt_nx, opt_ny);
 340 #else
 341   im_global = image_create (opt_outfile, opt_nx, opt_ny);
 342 #endif
 343
 344   if (opt_picnum > 0)
 345     pic = create_pic(opt_picnum);
 346 #ifdef MPI_CT
 347   else {
 348     if (mpi_ct.my_rank == 0)
 349       fprintf(stderr, "picnum < 0\n");
 350     exit(1);
 351   }
 352 #endif
 353
 354 #ifdef MPI_CT
 355   if (pic->type == P_UNIT_PULSE) {
 356     if (mpi_ct.my_rank == 0) {
 357       im_global->v[opt_nx/2][opt_ny/2] = 1.;
 358       im_global->calctime = 0;
 359     }
 360   } else if (opt_filter != -1) {
 361     if (mpi_ct.my_rank == 0) {
 362       image_filter_init (im_global, opt_filter_domain, opt_filter_bw, opt_filter, opt_filter_param, opt_trace);
 363       im_global->calctime = 0;
 364     }
 365   } else {
 366     if (opt_verbose)
 367       mpi_t1 = MPI_Wtime();
 368     pic_to_image (pic, im_local, mpi_ct.start_work_unit[mpi_ct.my_rank],
 369                   mpi_ct.local_work_units[mpi_ct.my_rank], opt_nsample, opt_trace);
 370     if (opt_verbose) {
 371       mpi_t2 = MPI_Wtime();
 372       mpi_t = mpi_t2 - mpi_t1;
 373       MPI_Reduce(&mpi_t, &mpi_t_g, 1, MPI_DOUBLE, MPI_MAX, 0, mpi_ct.comm);
 374       if (mpi_ct.my_rank == 0)
 375         printf("Time to compile pic = %f secs, Max time = %f\n", mpi_t, mpi_t_g);
 376     }
 377     mpi_gather_image(im_global, im_local, opt_debug);
 378   }
 379 #else
 380   if (pic->type == P_UNIT_PULSE) {
 381     im_global->v[opt_nx/2][opt_ny/2] = 1.;
 382     im_global->calctime = 0;
 383   } else if (opt_filter != -1) {
 384     image_filter_init (im_global, opt_filter_domain, opt_filter_bw, opt_filter, opt_filter_param, opt_trace);
 385     im_global->calctime = 0;
 386   } else {
 387     pic_to_image (pic, im_global, 0, opt_nx, opt_nsample, opt_trace);
 388   }
 389 #endif
 390
 391 #ifdef MPI_CT
 392   time_end = MPI_Wtime();
 393   if (mpi_ct.my_rank == 0) {
 394     im_global->calctime = time_end - time_start;
 395     strncpy (im_global->remark, opt_desc, sizeof(im_global->remark));
 396   }
 397
 398   if (mpi_ct.my_rank == 0) {
 399     image_save (im_global);
 400     if (opt_verbose)
 401       fprintf (stdout, "Time to compile image = %.2f sec\n\n", im_global->calctime);
 402   }
 403 #else
 404   time_end = td_current_sec();
 405   im_global->calctime = time_end - time_start;
 406   strncpy (im_global->remark, opt_desc, sizeof(im_global->remark));
 407   image_save (im_global);
 408
 409   if (opt_trace >= TRACE_PIC)
 410     {
 411       crt_set_cpos (1, 1);
 412     }
 413
 414   if (opt_verbose)
 415     fprintf (stdout, "Time to compile image = %.2f sec\n\n", im_global->calctime);
 416 #endif
 417
 418   if (opt_trace >= TRACE_PIC)
 419     {
 420       double dmin, dmax;
 421       int nx, ny;
 422
 423       printf ("Enter size of cell (nx, ny): ");
 424       scanf ("%d %d", &nx, &ny);
 425       printf ("Enter minimum and maximum densities (min, max): ");
 426       scanf ("%lf %lf", &dmin, &dmax);
 427       //      image_paint (CRTDEV, im_global, 0, 0, nx, ny, dmin, dmax, 0);
 428       WAITKEY();
 429
 430       crt_put_stra ("Finished", 8 + C_WHITE);
 431       crt_set_cpos (1, 2);
 432     }
 433
 434   return (0);
 435 }
 436
 437
 438
 439 #ifdef MPI_CT
 440 void mpi_gather_image (IMAGE *im_global, IMAGE *im_local, const int opt_debug)
 441 {
 442   int iproc;
 443   int end_work_unit;
 444   int iw;
 445
 446   end_work_unit = mpi_ct.local_work_units[mpi_ct.my_rank] - 1;
 447   for (iw = 0; iw <= end_work_unit; iw++) {
 448     MPI_Send(im_local->v[iw], im_local->ny, MPI_FLOAT, 0, 0, mpi_ct.comm);
 449   }
 450
 451   if (mpi_ct.my_rank == 0) {
 452     for (iproc = 0; iproc < mpi_ct.nproc; iproc++) {
 453       end_work_unit = mpi_ct.start_work_unit[iproc]
 454         + mpi_ct.local_work_units[iproc]
 455         - 1;
 456
 457       if (opt_debug) {
 458         fprintf(stdout, "Recv rs data from process %d (%d-%d)\n", iproc,
 459                 mpi_ct.start_work_unit[iproc], end_work_unit);
 460         fflush(stdout);
 461       }
 462
 463
 464       for (iw = mpi_ct.start_work_unit[iproc]; iw <= end_work_unit; iw++) {
 465         MPI_Status status;
 466
 467         MPI_Recv(im_global->v[iw], im_global->ny, MPI_FLOAT, iproc, 0, mpi_ct.comm, &status);
 468       }
 469     }
 470   }
 471
 472 }
 473 #endif