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 1.8 2000/05/11 01:06:30 kevin Exp $
   6 **  $Log: phm2sdf.c,v $
   7 **  Revision 1.8  2000/05/11 01:06:30  kevin
   8 **  Changed sprintf to snprintf
   9 **
  10 **  Revision 1.7  2000/05/08 20:02:32  kevin
  11 **  ANSI C changes
  12 **
  13 **  Revision 1.6  2000/05/03 08:49:50  kevin
  14 **  Code cleanup
  15 **
  16 **  Revision 1.5  2000/04/30 19:17:54  kevin
  17 **  *** empty log message ***
  18 **
  19 **  Revision 1.4  2000/04/30 04:06:13  kevin
  20 **  Update Raysum i/o routines
  21 **  Fix MPI bug in ctrec (scatter_raysum) that referenced rs_global
  22 **
  23 **  Revision 1.3  2000/04/28 18:19:01  kevin
  24 **  removed unused files
  25 **
  26 **  Revision 1.2  2000/04/28 13:50:45  kevin
  27 **  Removed Makefile Makefile.in that are automatically generated by autoconf
  28 **
  29 **  Revision 1.1.1.1  2000/04/28 13:02:44  kevin
  30 **  Initial CVS import for first public release
  31 **
  32 **
  33 **
  34 **  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  35 **  it under the terms of the GNU General Public License (version 2) as
  36 **  published by the Free Software Foundation.
  37 **
  38 **  This program is distributed in the hope that it will be useful,
  39 **  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  40 **  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  41 **  GNU General Public License for more details.
  42 **
  43 **  You should have received a copy of the GNU General Public License
  44 **  along with this program; if not, write to the Free Software
  45 **  Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
  46 ******************************************************************************/
  47 /* FILE
  48  *   phm2sdf.c                  Generate a SDF image from a phantom
  49  *
  50  * HISTORY
  51  *   1984 - Final DOS verion
  52  *   1999 - First UNIX version
  53  */
  54
  55 #include "ct.h"
  56
  57 enum { O_PHANTOM, O_DESC, O_NSAMPLE, O_FILTER, O_TRACE, O_VERBOSE, O_HELP,
  58        O_PHMFILE, O_FILTER_DOMAIN, O_FILTER_BW, O_FILTER_PARAM, O_DEBUG, O_VERSION };
  59
  60 static struct option my_options[] =
  61 {
  62   {"phantom", 1, 0, O_PHANTOM},
  63   {"phmfile", 1, 0, O_PHMFILE},
  64   {"desc", 1, 0, O_DESC},
  65   {"nsample", 1, 0, O_NSAMPLE},
  66   {"filter", 1, 0, O_FILTER},
  67   {"filter-domain", 1, 0, O_FILTER_DOMAIN},
  68   {"filter-bw", 1, 0, O_FILTER_BW},
  69   {"filter-param", 1, 0, O_FILTER_PARAM},
  70   {"trace", 1, 0, O_TRACE},
  71   {"verbose", 0, 0, O_VERBOSE},
  72   {"debug", 0, 0, O_DEBUG},
  73   {"help", 0, 0, O_HELP},
  74   {"version", 0, 0, O_VERSION},
  75   {0, 0, 0, 0}
  76 };
  77
  78 void
  79 usage (const char *program)
  80 {
  81   fprintf(stdout,"usage: %s outfile nx ny [--phantom phantom-name] [--phmfile filename] [--filter filter-name] [OPTIONS]\n",kbasename(program));
  82   fprintf(stdout,"Generate phantom image from a predefined --phantom or a --phmfile\n");
  83   fprintf(stdout,"\n");
  84   fprintf(stdout,"     outfile         Name of output file for image\n");
  85   fprintf(stdout,"     nx              Number of pixels X-axis\n");
  86   fprintf(stdout,"     ny              Number of pixels Y-axis\n");
  87   fprintf(stdout,"     --phantom       Phantom to use for projection\n");
  88   fprintf(stdout,"        herman       Herman head phantom\n");
  89   fprintf(stdout,"        rowland      Rowland head phantom\n");
  90   fprintf(stdout,"        browland     Bordered Rowland head phantom\n");
  91   fprintf(stdout,"        unitpulse    Unit pulse phantom\n");
  92   fprintf(stdout,"     --phmfile       Generate Phantom from phantom file\n");
  93   fprintf(stdout,"     --filter        Generate Phantom from a filter function\n");
  94   fprintf(stdout,"       abs_bandlimit Abs * Bandlimiting\n");
  95   fprintf(stdout,"       abs_sinc      Abs * Sinc\n");
  96   fprintf(stdout,"       abs_cos       Abs * Cosine\n");
  97   fprintf(stdout,"       abs_hamming   Abs * Hamming\n");
  98   fprintf(stdout,"       shepp         Shepp-Logan\n");
  99   fprintf(stdout,"       bandlimit     Bandlimiting\n");
 100   fprintf(stdout,"       sinc          Sinc\n");
 101   fprintf(stdout,"       cos           Cosine\n");
 102   fprintf(stdout,"       triangle      Triangle\n");
 103   fprintf(stdout,"       hamming       Hamming\n");
 104   fprintf(stdout,"     --filter-param  Alpha level for Hamming filter\n");
 105   fprintf(stdout,"     --filter-domain Set domain of filter\n");
 106   fprintf(stdout,"         spatial     Spatial domain (default)\n");
 107   fprintf(stdout,"         freq        Frequency domain\n");
 108   fprintf(stdout,"     --filter-bw     Filter bandwidth (default = 1)\n");
 109   fprintf(stdout,"     --desc          Description of raysum\n");
 110   fprintf(stdout,"     --nsample       Number of samples per axis per pixel (default = 1)\n");
 111   fprintf(stdout,"     --trace         Trace level to use\n");
 112   fprintf(stdout,"        none         No tracing (default)\n");
 113   fprintf(stdout,"        text         Trace text level\n");
 114   fprintf(stdout,"        phm          Trace phantom\n");
 115   fprintf(stdout,"        rays         Trace rays\n");
 116   fprintf(stdout,"        plot         Trace plot\n");
 117   fprintf(stdout,"        clipping     Trace clipping\n");
 118   fprintf(stdout,"     --debug         Debug mode\n");
 119   fprintf(stdout,"     --verbose       Verbose mode\n");
 120   fprintf(stdout,"     --version       Print version\n");
 121   fprintf(stdout,"     --help          Print this help message\n");
 122   exit(1);
 123 }
 124
 125 #ifdef MPI_CT
 126 void mpi_gather_image (IMAGE *im_global, IMAGE *im_local, const int opt_debug);
 127 #endif
 128
 129 int
 130 main (const int argc, char *const argv[])
 131 {
 132   IMAGE *im_global = NULL;
 133   PHANTOM *phm = NULL;
 134   int opt_nx = 0, opt_ny = 0;
 135   int opt_nsample = 1;
 136   int opt_phmnum = -1;
 137   int opt_filter = -1;
 138   int opt_filter_domain = D_SPATIAL;
 139   char *opt_outfile = NULL;
 140   int opt_debug = 0;
 141   char str[256];
 142   char opt_desc[256], opt_phmfilename[256];
 143   char *endstr, *endptr;
 144   double opt_filter_param = 1;
 145   double opt_filter_bw = 1.;
 146   int opt_trace = TRACE_NONE;
 147   int opt_verbose = 0;
 148   double time_start=0, time_end=0;
 149 #ifdef MPI_CT
 150   IMAGE *im_local = NULL;
 151   int mpi_argc = argc;
 152   char **mpi_argv = (char **) argv;
 153   double mpi_t1, mpi_t2, mpi_t, mpi_t_g;
 154
 155   MPI_Init(&mpi_argc, &mpi_argv);
 156   MPI_Comm_dup (MPI_COMM_WORLD, &mpi_ct.comm);
 157   MPI_Comm_size(mpi_ct.comm, &mpi_ct.nproc);
 158   MPI_Comm_rank(mpi_ct.comm, &mpi_ct.my_rank);
 159
 160   if (mpi_ct.nproc > MPI_MAX_PROCESS) {
 161     sys_error(ERR_FATAL, "Number of mpi processes (%d) exceeds max processes (%d)",
 162               mpi_ct.nproc, MPI_MAX_PROCESS);
 163     exit(1);
 164   }
 165 #endif
 166
 167 #ifdef MPI_CT
 168   time_start = MPI_Wtime();
 169 #else
 170   time_start = td_current_sec();
 171 #endif
 172
 173 #ifdef MPI_CT
 174   if (mpi_ct.my_rank == 0) {
 175 #endif
 176
 177     strcpy(opt_desc, "");
 178     strcpy(opt_phmfilename, "");
 179     while (1) {
 180       int c = getopt_long(argc, argv, "", my_options, NULL);
 181       char *endptr = NULL;
 182       char *endstr;
 183
 184       if (c == -1)
 185         break;
 186
 187       switch (c) {
 188       case O_PHANTOM:
 189         opt_phmnum = opt_set_phantom(optarg, argv[0]);
 190         break;
 191       case O_PHMFILE:
 192         strncpy(opt_phmfilename, optarg, sizeof(opt_phmfilename));
 193         phm = phm_create_from_file(opt_phmfilename);
 194 #ifdef MPI_CT
 195         if (mpi_ct.my_rank == 0)
 196           fprintf(stderr, "Can't use phantom from file in MPI mode\n");
 197         exit(1);
 198 #endif
 199         break;
 200       case O_VERBOSE:
 201         opt_verbose = 1;
 202         break;
 203       case O_DEBUG:
 204         opt_debug = 1;
 205         break;
 206       case O_TRACE:
 207         opt_trace = opt_set_trace(optarg, argv[0]);
 208         break;
 209       case O_FILTER:
 210         opt_filter = opt_set_filter(optarg, argv[0]);
 211         break;
 212       case O_FILTER_DOMAIN:
 213         opt_filter_domain = opt_set_filter_domain(optarg, argv[0]);
 214         break;
 215       case O_DESC:
 216         strncpy(opt_desc, optarg, sizeof(opt_desc));
 217         break;
 218       case O_FILTER_BW:
 219         opt_filter_bw = strtod(optarg, &endptr);
 220         endstr = optarg + strlen(optarg);
 221         if (endptr != endstr) {
 222           fprintf(stderr,"Error setting --filter-bw to %s\n", optarg);
 223           usage(argv[0]);
 224           exit(1);
 225         }
 226         break;
 227       case O_FILTER_PARAM:
 228         opt_filter_param = strtod(optarg, &endptr);
 229         endstr = optarg + strlen(optarg);
 230         if (endptr != endstr) {
 231           fprintf(stderr,"Error setting --filter-param to %s\n", optarg);
 232           usage(argv[0]);
 233           exit(1);
 234         }
 235         break;
 236       case O_NSAMPLE:
 237         opt_nsample = strtol(optarg, &endptr, 10);
 238         endstr = optarg + strlen(optarg);
 239         if (endptr != endstr) {
 240           fprintf(stderr,"Error setting --nsample to %s\n", optarg);
 241           usage(argv[0]);
 242           exit(1);
 243         }
 244         break;
 245         case O_VERSION:
 246 #ifdef VERSION
 247           fprintf(stdout, "Version %s\n", VERSION);
 248 #else
 249           fprintf(stderr, "Unknown version number");
 250 #endif
 251       case O_HELP:
 252       case '?':
 253         usage(argv[0]);
 254         exit(0);
 255       default:
 256         usage(argv[0]);
 257         exit(1);
 258       }
 259     }
 260
 261     if (phm == NULL && opt_phmnum == -1 && opt_filter == -1) {
 262       fprintf(stderr, "No phantom defined\n");
 263       usage(argv[0]);
 264       exit(1);
 265     }
 266
 267 #if HAVE_INTERACTIVE_GRAPHICS
 268     if (opt_trace >= TRACE_PHM)
 269       phm_show(phm);
 270 #endif
 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_phmfilename[0]) {
 294       strncat(str, "phantom=", sizeof(str));
 295       strncat(str, opt_phmfilename, sizeof(str));
 296     }
 297     else if (opt_phmnum != -1) {
 298       strncat(str, "phantom=", sizeof(str));
 299       strncat(str, name_of_phantom(opt_phmnum), 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_phmnum, 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_phmnum >= 0)
 352       phm = phm_create (opt_phmnum);
 353
 354 #ifdef MPI_CT
 355   else {
 356     if (mpi_ct.my_rank == 0)
 357       fprintf(stderr, "phmnum < 0\n");
 358     exit(1);
 359   }
 360 #endif
 361
 362 #ifdef MPI_CT
 363   if (phm->type == P_UNIT_PULSE) {
 364     if (mpi_ct.my_rank == 0) {
 365       im_global->v[opt_nx/2][opt_ny/2] = 1.;
 366       im_global->calctime = 0;
 367     }
 368   } else if (opt_filter != -1) {
 369     if (mpi_ct.my_rank == 0) {
 370       image_filter_response (im_global, opt_filter_domain, opt_filter_bw, opt_filter, opt_filter_param, opt_trace);
 371       im_global->calctime = 0;
 372     }
 373   } else {
 374     if (opt_verbose)
 375       mpi_t1 = MPI_Wtime();
 376     phm_to_image (phm, im_local, mpi_ct.start_work_unit[mpi_ct.my_rank],
 377                   mpi_ct.local_work_units[mpi_ct.my_rank], opt_nsample, opt_trace);
 378     if (opt_verbose) {
 379       mpi_t2 = MPI_Wtime();
 380       mpi_t = mpi_t2 - mpi_t1;
 381       MPI_Reduce(&mpi_t, &mpi_t_g, 1, MPI_DOUBLE, MPI_MAX, 0, mpi_ct.comm);
 382       if (mpi_ct.my_rank == 0)
 383         printf("Time to compile phm = %f secs, Max time = %f\n", mpi_t, mpi_t_g);
 384     }
 385     mpi_gather_image(im_global, im_local, opt_debug);
 386   }
 387 #else
 388   if (phm->type == P_UNIT_PULSE) {
 389     im_global->v[opt_nx/2][opt_ny/2] = 1.;
 390     im_global->calctime = 0;
 391   } else if (opt_filter != -1) {
 392     image_filter_response (im_global, opt_filter_domain, opt_filter_bw, opt_filter, opt_filter_param, opt_trace);
 393     im_global->calctime = 0;
 394   } else {
 395     phm_to_image (phm, im_global, 0, opt_nx, opt_nsample, opt_trace);
 396   }
 397 #endif
 398
 399 #ifdef MPI_CT
 400   time_end = MPI_Wtime();
 401   if (mpi_ct.my_rank == 0) {
 402     im_global->calctime = time_end - time_start;
 403     strncpy (im_global->remark, opt_desc, sizeof(im_global->remark));
 404   }
 405
 406   if (mpi_ct.my_rank == 0) {
 407     image_save (im_global);
 408     if (opt_verbose)
 409       fprintf (stdout, "Time to compile image = %.2f sec\n\n", im_global->calctime);
 410   }
 411 #else
 412   time_end = td_current_sec();
 413   im_global->calctime = time_end - time_start;
 414   strncpy (im_global->remark, opt_desc, sizeof(im_global->remark));
 415   image_save (im_global);
 416
 417   if (opt_verbose)
 418     fprintf (stdout, "Time to compile image = %.2f sec\n\n", im_global->calctime);
 419 #endif
 420
 421   if (opt_trace >= TRACE_PHM)
 422     {
 423       double dmin, dmax;
 424       int nx, ny;
 425
 426       printf ("Enter size of cell (nx, ny): ");
 427       scanf ("%d %d", &nx, &ny);
 428       printf ("Enter minimum and maximum densities (min, max): ");
 429       scanf ("%lf %lf", &dmin, &dmax);
 430       //      image_paint (CRTDEV, im_global, 0, 0, nx, ny, dmin, dmax, 0);
 431
 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