tools/phm2pj.cpp

   1 /*****************************************************************************
   2 ** FILE IDENTIFICATION
   3 **
   4 **   Name:          phm2pj.cpp
   5 **   Purpose:       Take projections of a phantom object
   6 **   Programmer:    Kevin Rosenberg
   7 **   Date Started:  1984
   8 **
   9 **  This is part of the CTSim program
  10 **  Copyright (C) 1983-2000 Kevin Rosenberg
  11 **
  12 **  $Id: phm2pj.cpp,v 1.9 2000/08/03 09:57:29 kevin Exp $
  13 **
  14 **  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  15 **  it under the terms of the GNU General Public License (version 2) as
  16 **  published by the Free Software Foundation.
  17 **
  18 **  This program is distributed in the hope that it will be useful,
  19 **  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  20 **  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  21 **  GNU General Public License for more details.
  22 **
  23 **  You should have received a copy of the GNU General Public License
  24 **  along with this program; if not, write to the Free Software
  25 **  Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
  26 ******************************************************************************/
  27
  28 #include "ct.h"
  29 #include "timer.h"
  30
  31
  32 enum { O_PHANTOM, O_DESC, O_NRAY, O_ROTANGLE, O_PHMFILE,
  33        O_TRACE, O_VERBOSE, O_HELP, O_DEBUG, O_VERSION };
  34
  35 static struct option phm2pj_options[] =
  36 {
  37   {"phantom", 1, 0, O_PHANTOM},
  38   {"phmfile", 1, 0, O_PHMFILE},
  39   {"desc", 1, 0, O_DESC},
  40   {"nray", 1, 0, O_NRAY},
  41   {"rotangle", 1, 0, O_ROTANGLE},
  42   {"trace", 1, 0, O_TRACE},
  43   {"verbose", 0, 0, O_VERBOSE},
  44   {"help", 0, 0, O_HELP},
  45   {"debug", 0, 0, O_DEBUG},
  46   {"version", 0, 0, O_VERSION},
  47   {0, 0, 0, 0}
  48 };
  49
  50 static const char* g_szIdStr = "$Id: phm2pj.cpp,v 1.9 2000/08/03 09:57:29 kevin Exp $";
  51
  52
  53 void
  54 phm2pj_usage (const char *program)
  55 {
  56   cout << "usage: " << fileBasename(program) << " outfile ndet nview [--phantom phantom-name] [--phmfile filename] [OPTIONS]" << endl;
  57   cout << "Calculate (projections) through phantom object, either a predefined --phantom or a --phmfile" << endl;
  58   cout << "" << endl;
  59   cout << "     outfile      Name of output file for raysums" << endl;
  60   cout << "     ndet         Number of detectors" << endl;
  61   cout << "     nview        Number of rotated views" << endl;
  62   cout << "     --phantom    Phantom to use for projection" << endl;
  63   cout << "        herman    Herman head phantom" << endl;
  64   cout << "        bherman   Bordered herman head phantom" << endl;
  65   cout << "        rowland   Rowland head phantom" << endl;
  66   cout << "        browland  Bordered Rowland head phantom" << endl;
  67   cout << "        unitpulse Unit pulse phantom" << endl;
  68   cout << "     --phmfile    Get Phantom from phantom file" << endl;
  69   cout << "     --desc       Description of raysum" << endl;
  70   cout << "     --nray       Number of rays per detector (default = 1)" << endl;
  71   cout << "     --rotangle   Degrees to rotate view through, multiple of PI (default = 1)" << endl;
  72   cout << "     --trace      Trace level to use" << endl;
  73   cout << "        none      No tracing (default)" << endl;
  74   cout << "        text      Trace text level" << endl;
  75   cout << "        phm       Trace phantom image" << endl;
  76   cout << "        rays      Trace rays" << endl;
  77   cout << "        plot      Trace plot" << endl;
  78   cout << "        clipping  Trace clipping" << endl;
  79   cout << "     --verbose    Verbose mode" << endl;
  80   cout << "     --debug      Debug mode" << endl;
  81   cout << "     --version    Print version" << endl;
  82   cout << "     --help       Print this help message" << endl;
  83 }
  84
  85 #ifdef HAVE_MPI
  86 void GatherProjectionsMPI (MPIWorld& mpiWorld, Projections& pjGlobal, Projections& pjLocal, const int opt_debug);
  87 #endif
  88
  89 int
  90 phm2pj_main (int argc, char* argv[])
  91 {
  92   Phantom phm;
  93   string optGeometryName = Scanner::convertGeometryIDToName(Scanner::GEOMETRY_PARALLEL);
  94   char *opt_outfile = NULL;
  95   string opt_desc;
  96   string optPhmFileName;
  97   int opt_ndet;
  98   int opt_nview;
  99   int opt_nray = 1;
 100   int opt_trace = 0;
 101   string optPhmName (Phantom::convertPhantomIDToName(Phantom::PHM_HERMAN));
 102   int opt_verbose = 0;
 103   int opt_debug = 0;
 104   double opt_rotangle = 1;
 105   char* endptr = NULL;
 106   char* endstr;
 107
 108 #ifdef HAVE_MPI
 109   MPIWorld mpiWorld (argc, argv);
 110 #endif
 111
 112   Timer timerProgram;
 113
 114 #ifdef HAVE_MPI
 115   if (mpiWorld.getRank() == 0) {
 116 #endif
 117     while (1) {
 118       int c = getopt_long(argc, argv, "", phm2pj_options, NULL);
 119
 120       if (c == -1)
 121         break;
 122
 123       switch (c) {
 124       case O_PHANTOM:
 125         optPhmName = optarg;
 126         break;
 127       case O_PHMFILE:
 128         optPhmFileName = optarg;
 129         break;
 130       case O_VERBOSE:
 131         opt_verbose = 1;
 132         break;
 133       case O_DEBUG:
 134         opt_debug = 1;
 135         break;
 136         break;
 137       case O_TRACE:
 138         if ((opt_trace = TraceLevel::convertTraceNameToID(optarg)) == TRACE_INVALID) {
 139           phm2pj_usage(argv[0]);
 140           return (1);
 141         }
 142         break;
 143       case O_DESC:
 144         opt_desc = optarg;
 145         break;
 146       case O_ROTANGLE:
 147         opt_rotangle = strtod(optarg, &endptr);
 148         endstr = optarg + strlen(optarg);
 149         if (endptr != endstr) {
 150           cerr << "Error setting --rotangle to " << optarg << endl;
 151           phm2pj_usage(argv[0]);
 152           return (1);
 153         }
 154         break;
 155       case O_NRAY:
 156         opt_nray = strtol(optarg, &endptr, 10);
 157         endstr = optarg + strlen(optarg);
 158         if (endptr != endstr) {
 159           cerr << "Error setting --nray to %s" << optarg << endl;
 160           phm2pj_usage(argv[0]);
 161           return (1);
 162         }
 163         break;
 164         case O_VERSION:
 165 #ifdef VERSION
 166           cout << "Version: " << VERSION << endl << g_szIdStr << endl;
 167 #else
 168           cout << "Unknown version number" << endl;
 169 #endif
 170           return (0);
 171       case O_HELP:
 172       case '?':
 173         phm2pj_usage(argv[0]);
 174         return (0);
 175       default:
 176         phm2pj_usage(argv[0]);
 177         return (1);
 178       }
 179     }
 180
 181     if (optPhmName == "" && optPhmFileName == "") {
 182       cerr << "No phantom defined" << endl << endl;
 183       phm2pj_usage(argv[0]);
 184       return (1);
 185     }
 186     if (optind + 3 != argc) {
 187       phm2pj_usage(argv[0]);
 188       return (1);
 189     }
 190
 191     opt_outfile = argv[optind];
 192     opt_ndet = strtol(argv[optind+1], &endptr, 10);
 193     endstr = argv[optind+1] + strlen(argv[optind+1]);
 194     if (endptr != endstr) {
 195       cerr << "Error setting --ndet to " << argv[optind+1] << endl;
 196       phm2pj_usage(argv[0]);
 197       return (1);
 198     }
 199     opt_nview = strtol(argv[optind+2], &endptr, 10);
 200     endstr = argv[optind+2] + strlen(argv[optind+2]);
 201     if (endptr != endstr) {
 202       cerr << "Error setting --nview to " << argv[optind+2] << endl;
 203       phm2pj_usage(argv[0]);
 204       return (1);
 205     }
 206
 207     ostringstream desc;
 208     desc << "phm2pj: NDet=" << opt_ndet << ", Nview=" << opt_nview << ", NRay=" << opt_nray << ", RotAngle=" << opt_rotangle << ", ";
 209     if (optPhmFileName.length()) {
 210       desc << "PhantomFile=" << optPhmFileName;
 211     } else if (optPhmName != "") {
 212       desc << "Phantom=" << optPhmName;
 213     }
 214     if (opt_desc.length()) {
 215       desc << ": " << opt_desc;
 216     }
 217     opt_desc = desc.str();
 218
 219     if (optPhmName != "") {
 220       phm.createFromPhantom (optPhmName.c_str());
 221       if (phm.fail()) {
 222         cout << phm.failMessage() << endl << endl;
 223         phm2pj_usage(argv[0]);
 224         return (1);
 225       }
 226     }
 227
 228     if (optPhmFileName != "") {
 229 #ifdef HAVE_MPI
 230       cerr << "Can not read phantom from file in MPI mode" << endl;
 231       return (1);
 232 #endif
 233       phm.createFromFile (optPhmFileName.c_str());
 234     }
 235
 236 #ifdef HAVE_MPI
 237   }
 238 #endif
 239
 240 #ifdef HAVE_MPI
 241   TimerCollectiveMPI timerBcast(mpiWorld.getComm());
 242   mpiWorld.BcastString (optPhmName);
 243   mpiWorld.getComm().Bcast (&opt_rotangle, 1, MPI::DOUBLE, 0);
 244   mpiWorld.getComm().Bcast (&opt_nview, 1, MPI::INT, 0);
 245   mpiWorld.getComm().Bcast (&opt_ndet, 1, MPI::INT, 0);
 246   mpiWorld.getComm().Bcast (&opt_nray, 1, MPI::INT, 0);
 247   mpiWorld.getComm().Bcast (&opt_verbose, 1, MPI::INT, 0);
 248   mpiWorld.getComm().Bcast (&opt_debug, 1, MPI::INT, 0);
 249   mpiWorld.getComm().Bcast (&opt_trace, 1, MPI::INT, 0);
 250   timerBcast.timerEndAndReport ("Time to broadcast variables");
 251
 252   if (mpiWorld.getRank() > 0 && optPhmName != "")
 253     phm.createFromPhantom (optPhmName.c_str());
 254 #endif
 255
 256   opt_rotangle *= PI;
 257   Scanner scanner (phm, optGeometryName.c_str(), opt_ndet, opt_nview, opt_nray, opt_rotangle);
 258   if (scanner.fail()) {
 259     cout << "Scanner Creation Error: " << scanner.failMessage() << endl;
 260     return (1);
 261   }
 262 #ifdef HAVE_MPI
 263   mpiWorld.setTotalWorkUnits (opt_nview);
 264
 265   Projections pjGlobal;
 266   if (mpiWorld.getRank() == 0)
 267     pjGlobal.initFromScanner (scanner);
 268
 269   if (opt_verbose)
 270     pjGlobal.printScanInfo();
 271
 272   Projections pjLocal (scanner);
 273   pjLocal.setNView (mpiWorld.getMyLocalWorkUnits());
 274
 275   if (opt_debug)
 276     cout << "pjLocal->nview = " << pjLocal.nView() << " (process " << mpiWorld.getRank() << ")" << endl;;
 277
 278   TimerCollectiveMPI timerProject (mpiWorld.getComm());
 279   scanner.collectProjections (pjLocal, phm, mpiWorld.getMyStartWorkUnit(), opt_trace);
 280   if (opt_verbose)
 281     timerProject.timerEndAndReport ("Time to collect projections");
 282
 283   TimerCollectiveMPI timerGather (mpiWorld.getComm());
 284   GatherProjectionsMPI (mpiWorld, pjGlobal, pjLocal, opt_debug);
 285   if (opt_verbose)
 286      timerGather.timerEndAndReport ("Time to gather projections");
 287
 288 #else
 289   Projections pjGlobal (scanner);
 290 #if HAVE_SGP
 291   SGPDriver* pSGPDriver = NULL;
 292   SGP* pSGP = NULL;
 293   if (opt_trace >= TRACE_PHM) {
 294     pSGPDriver = new SGPDriver ("phm2pj", 600, 600);
 295     pSGP = new SGP (*pSGPDriver);
 296   }
 297   scanner.collectProjections (pjGlobal, phm, 0, opt_trace, pSGP);
 298   if (opt_trace >= TRACE_PHM) {
 299     cout << "Press enter to continue\n";
 300     cio_kb_getc();
 301     delete pSGP;  pSGP = NULL;
 302     delete pSGPDriver;  pSGPDriver = NULL;
 303   }
 304
 305 #else
 306   scanner.collectProjections (pjGlobal, phm, 0, opt_trace);
 307 #endif
 308
 309 #endif
 310
 311 #ifdef HAVE_MPI
 312   if (mpiWorld.getRank() == 0)
 313 #endif
 314     {
 315       pjGlobal.setCalcTime (timerProgram.timerEnd());
 316       pjGlobal.setRemark (opt_desc);
 317       pjGlobal.write (opt_outfile);
 318       if (opt_verbose) {
 319         phm.print();
 320         cout << endl;
 321         pjGlobal.printScanInfo();
 322         cout << endl;
 323         cout << "  Remark: " << pjGlobal.remark() << endl;
 324         cout << "Run time: " << pjGlobal.calcTime() << " seconds" << endl;
 325       }
 326     }
 327
 328   return (0);
 329 }
 330
 331
 332 /* FUNCTION
 333  *    GatherProjectionsMPI
 334  *
 335  * SYNOPSIS
 336  *    Gather's raysums from all processes in pjLocal in pjGlobal in process 0
 337  */
 338
 339 #ifdef HAVE_MPI
 340 void GatherProjectionsMPI (MPIWorld& mpiWorld, Projections& pjGlobal, Projections& pjLocal, const int opt_debug)
 341 {
 342   for (int iw = 0; iw < mpiWorld.getMyLocalWorkUnits(); iw++) {
 343     DetectorArray& detArray = pjLocal.getDetectorArray(iw);
 344     double viewAngle = detArray.viewAngle();
 345     int nDet = detArray.nDet();
 346     DetectorValue* detval = detArray.detValues();
 347
 348     mpiWorld.getComm().Send(&viewAngle, 1, MPI::DOUBLE, 0, 0);
 349     mpiWorld.getComm().Send(&nDet, 1, MPI::INT, 0, 0);
 350     mpiWorld.getComm().Send(detval, nDet, MPI::FLOAT, 0, 0);
 351   }
 352
 353   if (mpiWorld.getRank() == 0) {
 354     for (int iProc = 0; iProc < mpiWorld.getNumProcessors(); iProc++) {
 355       for (int iw = mpiWorld.getStartWorkUnit(iProc); iw <= mpiWorld.getEndWorkUnit(iProc); iw++) {
 356         MPI::Status status;
 357         double viewAngle;
 358         int nDet;
 359         DetectorArray& detArray = pjGlobal.getDetectorArray(iw);
 360         DetectorValue* detval = detArray.detValues();
 361
 362         mpiWorld.getComm().Recv(&viewAngle, 1, MPI::DOUBLE, iProc, 0, status);
 363         mpiWorld.getComm().Recv(&nDet, 1, MPI::INT, iProc, 0, status);
 364         mpiWorld.getComm().Recv(detval, nDet, MPI::FLOAT, iProc, 0, status);
 365         detArray.setViewAngle (viewAngle);
 366       }
 367     }
 368   }
 369 }
 370 #endif
 371
 372
 373 #ifndef NO_MAIN
 374 int
 375 main (int argc, char* argv[])
 376 {
 377   int retval = 1;
 378
 379   try {
 380     retval = phm2pj_main(argc, argv);
 381 #if HAVE_DMALLOC
 382     //    dmalloc_shutdown();
 383 #endif
 384   } catch (exception e) {
 385     cerr << "Exception: " << e.what() << endl;
 386   } catch (...) {
 387     cerr << "Unknown exception" << endl;
 388   }
 389
 390   return (retval);
 391 }
 392 #endif
 393