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