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 1.5 2000/04/30 19:17:54 kevin Exp $
   6 **  $Log: phm2sdf.c,v $
   7 **  Revision 1.5  2000/04/30 19:17:54  kevin
   8 **  *** empty log message ***
   9 **
  10 **  Revision 1.4  2000/04/30 04:06:13  kevin
  11 **  Update Raysum i/o routines
  12 **  Fix MPI bug in ctrec (scatter_raysum) that referenced rs_global
  13 **
  14 **  Revision 1.3  2000/04/28 18:19:01  kevin
  15 **  removed unused files
  16 **
  17 **  Revision 1.2  2000/04/28 13:50:45  kevin
  18 **  Removed Makefile Makefile.in that are automatically generated by autoconf
  19 **
  20 **  Revision 1.1.1.1  2000/04/28 13:02:44  kevin
  21 **  Initial CVS import for first public release
  22 **
  23 **
  24 **
  25 **  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  26 **  it under the terms of the GNU General Public License (version 2) as
  27 **  published by the Free Software Foundation.
  28 **
  29 **  This program is distributed in the hope that it will be useful,
  30 **  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  31 **  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  32 **  GNU General Public License for more details.
  33 **
  34 **  You should have received a copy of the GNU General Public License
  35 **  along with this program; if not, write to the Free Software
  36 **  Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
  37 ******************************************************************************/
  38 /* FILE
  39  *   phm2sdf.c                  Generate a SDF image from a phantom
  40  *
  41  * HISTORY
  42  *   1984 - Final DOS verion
  43  *   1999 - First UNIX version
  44  */
  45
  46 #include "ct.h"
  47
  48 #define O_PHANTOM       1
  49 #define O_DESC          2
  50 #define O_NSAMPLE       3
  51 #define O_FILTER        4
  52 #define O_TRACE         5
  53 #define O_VERBOSE       6
  54 #define O_HELP          7
  55 #define O_PICFILE       8
  56 #define O_FILTER_DOMAIN 9
  57 #define O_FILTER_BW     10
  58 #define O_FILTER_PARAM  11
  59 #define O_DEBUG         12
  60 #define O_VERSION       13
  61
  62 static struct option my_options[] =
  63 {
  64   {"phantom", 1, 0, O_PHANTOM},
  65   {"picfile", 1, 0, O_PICFILE},
  66   {"desc", 1, 0, O_DESC},
  67   {"nsample", 1, 0, O_NSAMPLE},
  68   {"filter", 1, 0, O_FILTER},
  69   {"filter-domain", 1, 0, O_FILTER_DOMAIN},
  70   {"filter-bw", 1, 0, O_FILTER_BW},
  71   {"filter-param", 1, 0, O_FILTER_PARAM},
  72   {"trace", 1, 0, O_TRACE},
  73   {"verbose", 0, 0, O_VERBOSE},
  74   {"debug", 0, 0, O_DEBUG},
  75   {"help", 0, 0, O_HELP},
  76   {"version", 0, 0, O_VERSION},
  77   {0, 0, 0, 0}
  78 };
  79
  80 void
  81 usage (const char *program)
  82 {
  83   fprintf(stdout,"usage: %s outfile nx ny [--phantom phantom-name] [--picfile filename] [--filter filter-name] [OPTIONS]\n",kbasename(program));
  84   fprintf(stdout,"Generate phantom image from a predefined --phantom or a --picfile\n");
  85   fprintf(stdout,"\n");
  86   fprintf(stdout,"     outfile         Name of output file for image\n");
  87   fprintf(stdout,"     nx              Number of pixels X-axis\n");
  88   fprintf(stdout,"     ny              Number of pixels Y-axis\n");
  89   fprintf(stdout,"     --phantom       Phantom to use for projection\n");
  90   fprintf(stdout,"        herman       Herman head phantom\n");
  91   fprintf(stdout,"        rowland      Rowland head phantom\n");
  92   fprintf(stdout,"        browland     Bordered Rowland head phantom\n");
  93   fprintf(stdout,"        unitpulse    Unit pulse phantom\n");
  94   fprintf(stdout,"     --picfile       Generate Phantom from picture file\n");
  95   fprintf(stdout,"     --filter        Generate Phantom from a filter function\n");
  96   fprintf(stdout,"       abs_bandlimit Abs * Bandlimiting\n");
  97   fprintf(stdout,"       abs_sinc      Abs * Sinc\n");
  98   fprintf(stdout,"       abs_cos       Abs * Cosine\n");
  99   fprintf(stdout,"       abs_hamming   Abs * Hamming\n");
 100   fprintf(stdout,"       shepp         Shepp-Logan\n");
 101   fprintf(stdout,"       bandlimit     Bandlimiting\n");
 102   fprintf(stdout,"       sinc          Sinc\n");
 103   fprintf(stdout,"       cos           Cosine\n");
 104   fprintf(stdout,"       triangle      Triangle\n");
 105   fprintf(stdout,"       hamming       Hamming\n");
 106   fprintf(stdout,"     --filter-param  Alpha level for Hamming filter\n");
 107   fprintf(stdout,"     --filter-domain Set domain of filter\n");
 108   fprintf(stdout,"         spatial     Spatial domain (default)\n");
 109   fprintf(stdout,"         freq        Frequency domain\n");
 110   fprintf(stdout,"     --filter-bw     Filter bandwidth (default = 1)\n");
 111   fprintf(stdout,"     --desc          Description of raysum\n");
 112   fprintf(stdout,"     --nsample       Number of samples per axis per pixel (default = 1)\n");
 113   fprintf(stdout,"     --trace         Trace level to use\n");
 114   fprintf(stdout,"        none         No tracing (default)\n");
 115   fprintf(stdout,"        text         Trace text level\n");
 116   fprintf(stdout,"        pic          Trace picture\n");
 117   fprintf(stdout,"        rays         Trace rays\n");
 118   fprintf(stdout,"        plot         Trace plot\n");
 119   fprintf(stdout,"        clipping     Trace clipping\n");
 120   fprintf(stdout,"     --debug         Debug mode\n");
 121   fprintf(stdout,"     --verbose       Verbose mode\n");
 122   fprintf(stdout,"     --version       Print version\n");
 123   fprintf(stdout,"     --help          Print this help message\n");
 124   exit(1);
 125 }
 126
 127 #ifdef MPI_CT
 128 void mpi_gather_image (IMAGE *im_global, IMAGE *im_local, const int opt_debug);
 129 #endif
 130
 131 int
 132 main (const int argc, char *const argv[])
 133 {
 134   IMAGE *im_global = NULL;
 135   PICTURE *pic = NULL;
 136   int opt_nx = 0, opt_ny = 0;
 137   int opt_nsample = 1;
 138   int opt_picnum = -1;
 139   int opt_filter = -1;
 140   int opt_filter_domain = D_SPATIAL;
 141   char *opt_outfile = NULL;
 142   int opt_debug = 0;
 143   char str[256];
 144   char opt_desc[256], opt_picfilename[256];
 145   char *endstr, *endptr;
 146   double opt_filter_param = 1;
 147   double opt_filter_bw = 1.;
 148   int opt_trace = TRACE_NONE;
 149   int opt_verbose = 0;
 150   double time_start=0, time_end=0;
 151 #ifdef MPI_CT
 152   IMAGE *im_local = NULL;
 153   int mpi_argc = argc;
 154   char **mpi_argv = (char **) argv;
 155   double mpi_t1, mpi_t2, mpi_t, mpi_t_g;
 156
 157   MPI_Init(&mpi_argc, &mpi_argv);
 158   MPI_Comm_dup (MPI_COMM_WORLD, &mpi_ct.comm);
 159   MPI_Comm_size(mpi_ct.comm, &mpi_ct.nproc);
 160   MPI_Comm_rank(mpi_ct.comm, &mpi_ct.my_rank);
 161
 162   if (mpi_ct.nproc > MPI_MAX_PROCESS) {
 163     sys_error(ERR_FATAL, "Number of mpi processes (%d) exceeds max processes (%d)",
 164               mpi_ct.nproc, MPI_MAX_PROCESS);
 165     exit(1);
 166   }
 167 #endif
 168
 169 #ifdef MPI_CT
 170   time_start = MPI_Wtime();
 171 #else
 172   time_start = td_current_sec();
 173 #endif
 174
 175 #ifdef MPI_CT
 176   if (mpi_ct.my_rank == 0) {
 177 #endif
 178
 179     strcpy(opt_desc, "");
 180     strcpy(opt_picfilename, "");
 181     while (1) {
 182       int c = getopt_long(argc, argv, "", my_options, NULL);
 183       char *endptr = NULL;
 184       char *endstr;
 185
 186       if (c == -1)
 187         break;
 188
 189       switch (c) {
 190       case O_PHANTOM:
 191         opt_picnum = opt_set_picture(optarg, argv[0]);
 192         break;
 193       case O_PICFILE:
 194         strncpy(opt_picfilename, optarg, sizeof(opt_picfilename));
 195         pic = create_pic_from_file(opt_picfilename);
 196 #ifdef MPI_CT
 197         if (mpi_ct.my_rank == 0)
 198           fprintf(stderr, "Can't use picture from file in MPI mode\n");
 199         exit(1);
 200 #endif
 201         break;
 202       case O_VERBOSE:
 203         opt_verbose = 1;
 204         break;
 205       case O_DEBUG:
 206         opt_debug = 1;
 207         break;
 208       case O_TRACE:
 209         opt_trace = opt_set_trace(optarg, argv[0]);
 210         break;
 211       case O_FILTER:
 212         opt_filter = opt_set_filter(optarg, argv[0]);
 213         break;
 214       case O_FILTER_DOMAIN:
 215         opt_filter_domain = opt_set_filter_domain(optarg, argv[0]);
 216         break;
 217       case O_DESC:
 218         strncpy(opt_desc, optarg, sizeof(opt_desc));
 219         break;
 220       case O_FILTER_BW:
 221         opt_filter_bw = strtod(optarg, &endptr);
 222         endstr = optarg + strlen(optarg);
 223         if (endptr != endstr) {
 224           fprintf(stderr,"Error setting --filter-bw to %s\n", optarg);
 225           usage(argv[0]);
 226           exit(1);
 227         }
 228         break;
 229       case O_FILTER_PARAM:
 230         opt_filter_param = strtod(optarg, &endptr);
 231         endstr = optarg + strlen(optarg);
 232         if (endptr != endstr) {
 233           fprintf(stderr,"Error setting --filter-param to %s\n", optarg);
 234           usage(argv[0]);
 235           exit(1);
 236         }
 237         break;
 238       case O_NSAMPLE:
 239         opt_nsample = strtol(optarg, &endptr, 10);
 240         endstr = optarg + strlen(optarg);
 241         if (endptr != endstr) {
 242           fprintf(stderr,"Error setting --nsample to %s\n", optarg);
 243           usage(argv[0]);
 244           exit(1);
 245         }
 246         break;
 247         case O_VERSION:
 248 #ifdef VERSION
 249           fprintf(stdout, "Version %s\n", VERSION);
 250 #else
 251           fprintf(stderr, "Unknown version number");
 252 #endif
 253       case O_HELP:
 254       case '?':
 255         usage(argv[0]);
 256         exit(0);
 257       default:
 258         usage(argv[0]);
 259         exit(1);
 260       }
 261     }
 262
 263     if (pic == NULL && opt_picnum == -1 && opt_filter == -1) {
 264       fprintf(stderr, "No phantom defined\n");
 265       usage(argv[0]);
 266       exit(1);
 267     }
 268
 269     if (opt_trace >= TRACE_PIC)
 270       show_pic(pic);
 271
 272     if (optind + 3 != argc) {
 273       usage(argv[0]);
 274       exit(1);
 275     }
 276     opt_outfile = argv[optind];
 277     opt_nx = strtol(argv[optind+1], &endptr, 10);
 278     endstr = argv[optind+1] + strlen(argv[optind+1]);
 279     if (endptr != endstr) {
 280       fprintf(stderr,"Error setting nx to %s\n", argv[optind+1]);
 281       usage(argv[0]);
 282       exit(1);
 283     }
 284     opt_ny = strtol(argv[optind+2], &endptr, 10);
 285     endstr = argv[optind+2] + strlen(argv[optind+2]);
 286     if (endptr != endstr) {
 287       fprintf(stderr,"Error setting ny to %s\n", argv[optind+2]);
 288       usage(argv[0]);
 289       exit(1);
 290     }
 291
 292     snprintf(str, sizeof(str), "nx=%d, ny=%d, nsample=%d, ", opt_nx, opt_ny, opt_nsample);
 293     if (opt_picfilename[0]) {
 294       strncat(str, "phantom=", sizeof(str));
 295       strncat(str, opt_picfilename, sizeof(str));
 296     }
 297     else if (opt_picnum != -1) {
 298       strncat(str, "phantom=", sizeof(str));
 299       strncat(str, name_of_picture(opt_picnum), sizeof(str));
 300     }
 301     else if (opt_filter != -1) {
 302       strncat(str, "filter=", sizeof(str));
 303       strncat(str, name_of_filter(opt_filter), sizeof(str));
 304       strncat(str, " - ", sizeof(str));
 305       strncat(str, name_of_filter_domain(opt_filter_domain), sizeof(str));
 306     }
 307     if (opt_desc[0]) {
 308       strncat(str, ": ", sizeof(str));
 309       strncat(str, opt_desc, sizeof(str));
 310     }
 311     strncpy(opt_desc, str, sizeof(opt_desc));
 312
 313     if (opt_verbose)
 314       printf("Compile Phantom to Image\n\n");
 315 #ifdef MPI_CT
 316   }
 317 #endif
 318
 319 #ifdef MPI_CT
 320   mpi_t1 = MPI_Wtime();
 321   MPI_Bcast(&opt_verbose, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 322   MPI_Bcast(&opt_debug, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 323   MPI_Bcast(&opt_trace, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 324   MPI_Bcast(&opt_nx, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 325   MPI_Bcast(&opt_ny, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 326   MPI_Bcast(&opt_nsample, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 327   MPI_Bcast(&opt_picnum, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 328   MPI_Bcast(&opt_filter, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 329   MPI_Bcast(&opt_filter_domain, 1, MPI_INT, 0, mpi_ct.comm);
 330   MPI_Bcast(&opt_filter_param, 1, MPI_DOUBLE, 0, mpi_ct.comm);
 331   MPI_Bcast(&opt_filter_bw, 1, MPI_DOUBLE, 0, mpi_ct.comm);
 332
 333   if (opt_verbose) {
 334     mpi_t2 = MPI_Wtime();
 335     mpi_t = mpi_t2 - mpi_t1;
 336     MPI_Reduce(&mpi_t, &mpi_t_g, 1, MPI_DOUBLE, MPI_MAX, 0, mpi_ct.comm);
 337     if (mpi_ct.my_rank == 0)
 338       printf("Time to Bcast vars = %f secs, Max time = %f\n", mpi_t, mpi_t_g);
 339   }
 340
 341   mpi_ct_calc_work_units(opt_nx);
 342
 343   if (mpi_ct.my_rank == 0)
 344     im_global = image_create (opt_outfile, opt_nx, opt_ny);
 345
 346   im_local = image_create(NULL, opt_nx, opt_ny);
 347 #else
 348   im_global = image_create (opt_outfile, opt_nx, opt_ny);
 349 #endif
 350
 351   if (opt_picnum > 0)
 352     pic = create_pic(opt_picnum);
 353 #ifdef MPI_CT
 354   else {
 355     if (mpi_ct.my_rank == 0)
 356       fprintf(stderr, "picnum < 0\n");
 357     exit(1);
 358   }
 359 #endif
 360
 361 #ifdef MPI_CT
 362   if (pic->type == P_UNIT_PULSE) {
 363     if (mpi_ct.my_rank == 0) {
 364       im_global->v[opt_nx/2][opt_ny/2] = 1.;
 365       im_global->calctime = 0;
 366     }
 367   } else if (opt_filter != -1) {
 368     if (mpi_ct.my_rank == 0) {
 369       image_filter_init (im_global, opt_filter_domain, opt_filter_bw, opt_filter, opt_filter_param, opt_trace);
 370       im_global->calctime = 0;
 371     }
 372   } else {
 373     if (opt_verbose)
 374       mpi_t1 = MPI_Wtime();
 375     pic_to_image (pic, im_local, mpi_ct.start_work_unit[mpi_ct.my_rank],
 376                   mpi_ct.local_work_units[mpi_ct.my_rank], opt_nsample, opt_trace);
 377     if (opt_verbose) {
 378       mpi_t2 = MPI_Wtime();
 379       mpi_t = mpi_t2 - mpi_t1;
 380       MPI_Reduce(&mpi_t, &mpi_t_g, 1, MPI_DOUBLE, MPI_MAX, 0, mpi_ct.comm);
 381       if (mpi_ct.my_rank == 0)
 382         printf("Time to compile pic = %f secs, Max time = %f\n", mpi_t, mpi_t_g);
 383     }
 384     mpi_gather_image(im_global, im_local, opt_debug);
 385   }
 386 #else
 387   if (pic->type == P_UNIT_PULSE) {
 388     im_global->v[opt_nx/2][opt_ny/2] = 1.;
 389     im_global->calctime = 0;
 390   } else if (opt_filter != -1) {
 391     image_filter_init (im_global, opt_filter_domain, opt_filter_bw, opt_filter, opt_filter_param, opt_trace);
 392     im_global->calctime = 0;
 393   } else {
 394     pic_to_image (pic, im_global, 0, opt_nx, opt_nsample, opt_trace);
 395   }
 396 #endif
 397
 398 #ifdef MPI_CT
 399   time_end = MPI_Wtime();
 400   if (mpi_ct.my_rank == 0) {
 401     im_global->calctime = time_end - time_start;
 402     strncpy (im_global->remark, opt_desc, sizeof(im_global->remark));
 403   }
 404
 405   if (mpi_ct.my_rank == 0) {
 406     image_save (im_global);
 407     if (opt_verbose)
 408       fprintf (stdout, "Time to compile image = %.2f sec\n\n", im_global->calctime);
 409   }
 410 #else
 411   time_end = td_current_sec();
 412   im_global->calctime = time_end - time_start;
 413   strncpy (im_global->remark, opt_desc, sizeof(im_global->remark));
 414   image_save (im_global);
 415
 416   if (opt_trace >= TRACE_PIC)
 417     {
 418       crt_set_cpos (1, 1);
 419     }
 420
 421   if (opt_verbose)
 422     fprintf (stdout, "Time to compile image = %.2f sec\n\n", im_global->calctime);
 423 #endif
 424
 425   if (opt_trace >= TRACE_PIC)
 426     {
 427       double dmin, dmax;
 428       int nx, ny;
 429
 430       printf ("Enter size of cell (nx, ny): ");
 431       scanf ("%d %d", &nx, &ny);
 432       printf ("Enter minimum and maximum densities (min, max): ");
 433       scanf ("%lf %lf", &dmin, &dmax);
 434       //      image_paint (CRTDEV, im_global, 0, 0, nx, ny, dmin, dmax, 0);
 435       WAITKEY();
 436
 437       crt_put_stra ("Finished", 8 + C_WHITE);
 438       crt_set_cpos (1, 2);
 439     }
 440
 441   return (0);
 442 }
 443
 444
 445
 446 #ifdef MPI_CT
 447 void mpi_gather_image (IMAGE *im_global, IMAGE *im_local, const int opt_debug)
 448 {
 449   int iproc;
 450   int end_work_unit;
 451   int iw;
 452
 453   end_work_unit = mpi_ct.local_work_units[mpi_ct.my_rank] - 1;
 454   for (iw = 0; iw <= end_work_unit; iw++) {
 455     MPI_Send(im_local->v[iw], im_local->ny, MPI_FLOAT, 0, 0, mpi_ct.comm);
 456   }
 457
 458   if (mpi_ct.my_rank == 0) {
 459     for (iproc = 0; iproc < mpi_ct.nproc; iproc++) {
 460       end_work_unit = mpi_ct.start_work_unit[iproc]
 461         + mpi_ct.local_work_units[iproc]
 462         - 1;
 463
 464       if (opt_debug) {
 465         fprintf(stdout, "Recv rs data from process %d (%d-%d)\n", iproc,
 466                 mpi_ct.start_work_unit[iproc], end_work_unit);
 467         fflush(stdout);
 468       }
 469
 470
 471       for (iw = mpi_ct.start_work_unit[iproc]; iw <= end_work_unit; iw++) {
 472         MPI_Status status;
 473
 474         MPI_Recv(im_global->v[iw], im_global->ny, MPI_FLOAT, iproc, 0, mpi_ct.comm, &status);
 475       }
 476     }
 477   }
 478
 479 }
 480 #endif