Add regression verification script
[ctsim.git] / doc / ctsim-textui.tex
index ea452b8b9c1ee8de78af907f4b4f62e7f32f6ca9..f926e0211976d02959dbb055512230b8cb85861d 100644 (file)
@@ -1,17 +1,24 @@
-\chapter{The Command Line Interface}\label{ctsimtext}\index{ctsimtext}%
-\setheader{{\it CHAPTER \thechapter}}{}{}{}{}{{\it CHAPTER \thechapter}}%
+\chapter{The Command Line Interface}\label{ctsimtext}\index{ctsimtext}\index{Command line interface}
+\setheader{{\it CHAPTER \thechapter}}{}{}{\ctsimheadtitle}{}{{\it CHAPTER \thechapter}}%
 \ctsimfooter%
 
-\ctsimtext\ is a master shell for all of the command-line utilities.
+\ctsimtext\ is the master shell for all of the command-line tools. The
+command-line tools can perform most of the functions of the graphical
+shell. These command-line tools are especially appropriate for use on
+systems without graphical capability or for batch processing, shell scripting,
+and parallel processing.
 
-\usage \ctsimtext\ can be invoked via three different
+\section{Starting ctsimtext}
+\ctsimtext\ can be invoked via three different
 methods.
-\begin{itemize}\itemsep=0pt
+\begin{enumerate}\itemsep=3pt
 \item \ctsimtext\ can executed without any parameters. In that case,
 \ctsimtext\ offers a command-line to enter the function-names and
 their parameters. The output of the command is displayed. Further
 commands may be given to \ctsimtext. The shell is exited by the
-\texttt{quit} command.
+\texttt{quit} command. \ctsimtext\ uses the
+\urlref{readline}{http://www.gnu.org} library on UNIX and Linux platforms
+to provide command history processing.
 
 \item \ctsimtext\ can also be called to
 execute a single command. This is especially useful for batch
@@ -21,222 +28,292 @@ calling\\ \texttt{ctsimtext function-name parameters...}.
 \item Using operating systems that support soft or hard linking of
 files (such as UNIX and Linux), the executable file \ctsimtext\ can
 be linked to the function names. This is automatically done by
-the installation file for Linux. Thus, to use \ctsimtext\ with the
+the installation program and the \texttt{rpm} manager. Thus, to use \ctsimtext\ with the
 function name \texttt{pjrec}, the below command can be executed:\\
-\texttt{pjrec parameters...}
+\hspace*{1.5cm}\texttt{pjrec parameters...} \\
+as a shortcut to the equivalent command \\
+\hspace*{1.5cm}\texttt{ctsimtext pjrec parameters...}
 
-\end{itemize}
+\end{enumerate}
 
-\section{if1}\label{if1}\index{ctsimtext,if1}%
-Perfoms math functions on a single image.
+\section{Parallel Processing}\label{ctsimtextlam}\index{Parallel processing}\index{MPI}\index{LAM}
+\ctsimtext\ can distribute it's processing over a cluster. Specifically,
+\ctsimtext\ supports the \urlref{LAM}{http://www.mpi.nd.edu/lam} version of
+the MPI environment. On platforms with LAM installed, a parallel version of
+\ctsimtext\ is created. The name of this program is \texttt{ctsimtext-lam}.
+The functions that take advantage of the parallel processing are:
 
-\usage
 \begin{itemize}\itemsep=0pt
-  \item -\,-invert
-  \item -\,-log
-  \item -\,-exp
-  \item -\,-sqr
-  \item -\,-sqrt
+\item \texttt{phm2if}
+\item \texttt{phm2pj}
+\item \texttt{pjrec}
 \end{itemize}
 
-\section{if2}\label{if2}\index{ctsimtext,if2}%
-Perfoms math functions on a two images.
+This parallel processing version has been tested with excellent results on
+a 16-CPU \urlref{Beowulf}{http://www.beowulf.org} cluster.
+
+
+\section{if1}\label{if1}\index{if1}%
+Performs math functions on a single image. The commands works with
+both real and complex-valued images.
 
 \usage
-\begin{itemize}\itemsep=0pt
-  \item -\,-add
-  \item -\,-sub
-  \item -\,-mul
-  \item -\,-comp
-  \item -\,-column-plot
-  \item -\,-row-plot
-\end{itemize}
+\texttt{if1 input-filename output-filename [options...]}
+
+\textbf{Options}
+
+\begin{twocollist}
+  \twocolitem{\doublehyphen{invert}}{Negate pixel values.}
+  \twocolitem{\doublehyphen{log}}{Take natural logrithm of pixel values.}
+  \twocolitem{\doublehyphen{exp}}{Take natural exponent of pixel values.}
+  \twocolitem{\doublehyphen{sqr}}{Take square of pixel values.}
+  \twocolitem{\doublehyphen{sqrt}}{Take square root of pixel values.}
+\end{twocollist}
 
-\section{ifexport}\label{ifexport}\index{ctsimtext,ifexport}%
-Export an imagefile to a standard graphics file.
+\section{if2}\label{if2}\index{if2}%
+Performs math functions on a two images. The command works with both
+real and complex-valued images.
 
 \usage
-\begin{itemize}\itemsep=0pt
-  \item --format
+\texttt{if2 input-filename1 input-filename2 output-filename [options...]}
+
+\textbf{Options}
+
+\begin{twocollist}
+  \twocolitem{\doublehyphen{add}}{Add the two images.}
+  \twocolitem{\doublehyphen{sub}}{Subtract the two images.}
+  \twocolitem{\doublehyphen{multiply}}{Multiply the two images.}
+  \twocolitem{\doublehyphen{divide}}{Divide the two images.}
+  \twocolitem{\doublehyphen{comp}}{Statistically compare the two images. The standard
+  \helpref{three distance measurements}{conceptimagecompare} are reported.}
+  \twocolitem{\doublehyphen{column-plot n}}{Plot the values of a particular column. The plot file is saved to disk.}
+  \twocolitem{\doublehyphen{row-plot n}}{Plot the values of a particular row. The plot file is saved to disk.}
+\end{twocollist}
+
+\section{ifexport}\label{ifexport}\index{ifexport}%
+Export an image file to a standard graphics file.
+
+\usage
+\texttt{ifexport input-filename output-filename [options...]}
+
+\textbf{Options}
+
+\begin{twocollist}
+  \twocolitem{\doublehyphen{format}}{
   \begin{itemize}\itemsep=0pt
-    \item -\,-pgm
-    \item -\,-pgmasc
-    \item -\,-png
-    \item -\,-png16
-  \end{itemize}
-  \item -\,-center
+    \item \texttt{png} - Portable network graphics format. This is the default output format.
+    \item \texttt{png16} - 16-bit PNG format.
+    \item \texttt{pgm} - Portable graymap format, binary format.
+    \item \texttt{pgmasc} - ASCII PGM format.
+  \end{itemize}}
+  \twocolitem{\doublehyphen{center}}{Set center of intensity window.
   \begin{itemize}\itemsep=0pt
-    \item median
-    \item mode
-    \item mean
-  \end{itemize}
-  \item -\,-auto
+    \item \texttt{median}
+    \item \texttt{mode}
+    \item \texttt{mean}
+  \end{itemize}}
+  \twocolitem{\doublehyphen{auto}}{Set half-width of intensity window as a multiple of the standard deviation.
   \begin{itemize}\itemsep=0pt
-     \item -\,-full
-     \item -\,-std0.1
-     \item -\,-std0.5
-     \item -\,-std1
-     \item -\,-std2
-     \item -\,-std3
-  \end{itemize}
-  \item -\,-scale
-  \item -\,-min
-  \item -\,-max
-\end{itemize}
+     \item \texttt{full}
+     \item \texttt{std0.1}
+     \item \texttt{std0.5}
+     \item \texttt{std1}
+     \item \texttt{std2}
+     \item \texttt{std3}
+  \end{itemize}}
+  \twocolitem{\doublehyphen{scale}}{Set size of output image. A value of
+  \texttt{1} is default and creates an output image the same size as the input image. A value of \texttt{2} will double the
+  size of the output image.}
+  \twocolitem{\doublehyphen{min}}{Set the minimum intensity value.}
+  \twocolitem{\doublehyphen{max}}{Set the maximum intensity value.}
+\end{twocollist}
 
-\section{ifinfo}\label{ifinfo}\index{ctsimtext,ifinfo}%
+\section{ifinfo}\label{ifinfo}\index{ifinfo}%
 
-Displays information about an imagefile.
+Displays information about an image file. By default, history labels and image statistics are displayed.
 
 \usage
-\begin{itemize}\itemsep=0pt
-  \item -\,-labels
-  \item -\,-no-labels
-  \item -\,-stats
-  \item -\,-no-stats
-  \item -\,-help
-\end{itemize}
+\texttt{ifinfo input-filename [options...]}
+
+\textbf{Options}
+
+\begin{twocollist}
+  \twocolitem{\doublehyphen{no-labels}}{Suppress history labels.}
+  \twocolitem{\doublehyphen{no-stats}}{Suppress image statistics.}
+\end{twocollist}
 
-\section{phm2pj}\label{phm2pj}\index{ctsimtext,phm2pj}%
+\section{phm2pj}\label{phm2pj}\index{phm2pj}%
 Simulates collection of X-rays data (projections) around a phantom object.
 
 \usage
-phm2pj projection-file-name number-of-detectors number-of-views [options...]
-\begin{itemize}\itemsep=0pt
-  \item -\,-phantom
-  Select a standard phantom
-  \begin{itemize}\itemsep=0pt
-    \item herman
-    \item shepp-logan
-    \item unit-pulse
-  \end{itemize}
+\texttt{phm2pj projection-filename number-detectors number-views [options...]}
 
-  \item -\,-phmfile
-  Load a phantom definition definition
+\textbf{Options}
 
-  \item -\,-geometry
+\begin{twocollist}
+\twocolitem{\doublehyphen{phantom}}{Select a standard phantom.
+\begin{itemize}\itemsep=0pt
+\item \texttt{herman}
+\item \texttt{shepp-logan}
+\item \texttt{unit-pulse}
+\end{itemize}
+}
+\twocolitem{\doublehyphen{phmfile}}{Reads a user-created phantom file.}
+
+\twocolitem{\doublehyphen{geometry}}{Sets the scanner geometry. Valid values are:
   \begin{itemize}\itemsep=0pt
-    \item parallel
-    \item equiangular
-    \item equilinear
+    \item \texttt{parallel}
+    \item \texttt{equiangular}
+    \item \texttt{equilinear}
   \end{itemize}
+}
 
-  \item -\,-nray
-    Number of samples per each detector
+\twocolitem{\doublehyphen{nray}}{ Number of samples per each detector}
 
-  \item -\,-rotangle
-    Sets the rotation amount as a multiple of pi. For parallel geometries use
-a rotation angle of 1 and for equilinear and equiangular
-geometries use a rotation angle of 2. The default is to use to
-appropriate rotation angle based on the geometry.
+\twocolitem{\doublehyphen{rotangle}}{The rotation angle as a fraction of a circle.
+For parallel geometries use a rotation angle of \texttt{0.5} and for equilinear and equiangular
+geometries use a rotation angle of \texttt{1}. The default is to use to
+appropriate rotation angle based on the geometry.}
 
-  \item -\,-view-ratio
-    Sets the field of view as a ratio of the diameter of the phantom.
-    For normal scanning, a value of 1.0 is fine.
+\twocolitem{\doublehyphen{view-ratio}}{Sets the field of view as a ratio of the diameter of the phantom.
+    For normal scanning, the default value of \texttt{1.0} is optimal.}
 
-  \item -\,-scan-ratio
-    Sets the length of scanning as a ratio of the view diameter.
-    For normal scanning, a value of 1.0 is fine.
+\twocolitem{\doublehyphen{scan-ratio}}{Sets the length of scanning as a ratio of the view diameter.
+    For normal scanning, the default value of \texttt{1.0} is optimal.}
 
-  \item -\,-focal-length
-    Sets the distance of the radiation source and detectors from the center of the object as a ratio of the radius of the object.
-    For parallel geometries, a value of 1.0 is fine. For other geometries, this should be at least 2.0 to avoid artifacts.
-\end{itemize}
+\twocolitem{\doublehyphen{focal-length}}{Sets the distance between the radiation source
+ and the center of the object as a ratio of the radius of the object.
+   For parallel geometries, a value of \texttt{1.0} is optimal. For other
+    geometries, this should be at least \texttt{2.0} to avoid artifacts. The default value is \texttt{2}.}
+\end{twocollist}
 
-The Herman phantom is taken with permission from Gabor Hermans 1980 book\cite{HERMAN80}. The Shepp-Logan phantom was published in 1974\cite{SHEPP74}.
 
-\section{phm2if}\label{phm2if}\index{ctsimtext,phm2if}%
-Converts a geometric phantom object into an imagefile. The size of the
-imagefile in pixels must be specified as well as the number of samples
-to average per pixel.
+\section{phm2if}\label{phm2if}\index{phm2if}%
+Generates a raster image file based on a phantom.
 
 \usage
-\begin{itemize}\itemsep=0pt
-  \item -\,-nsamples
-  \item -\,-view-ratio
-\end{itemize}
+\texttt{phm2if phantom-filename image-filename x-image-size y-image-size [options...]}
+
+\textbf{Options}
+
+\begin{twocollist}
+  \twocolitem{\doublehyphen{nsamples}}{Number of samples in x and y directions per pixel}
+  \twocolitem{\doublehyphen{view-ratio}}{Sets the view ratio. For normal scanning,
+  the default value of \texttt{1.0} is optimal.}
+\end{twocollist}
 
-\section{pj2if}\label{pj2if}\index{ctsimtext,pj2if}%
-Convert a projection file into an imagefile.
+\section{pj2if}\label{pj2if}\index{pj2if}%
+Convert a projection file into an image file where each row of the
+image file contains the projection data from a single view.
 
 \usage
-\begin{itemize}\itemsep=0pt
-\item -\,-help    Print brief online help
-\end{itemize}
+\texttt{pj2if projection-filename image-filename [options...]}
 
-\section{pjinfo}\label{pjinfo}\index{ctsimtext,pjinfo}%
+\textbf{Options}
+
+\begin{twocollist}
+\twocolitem{\doublehyphen{dump}}{Print all projection data to the console.}
+\end{twocollist}
+
+\section{pjinfo}\label{pjinfo}\index{pjinfo}%
 Displays information about a projection file.
 
 \usage
-\begin{itemize}\itemsep=0pt
-  \item -\,-binaryheader
-  \item -\,-binaryview
-  \item -\,-startview
-  \item -\,-endview
-  \item -\,-dump
-\end{itemize}
+\texttt{pjinfo projection-filename [options...]}
+
+\textbf{Options}
 
-\section{pjrec}\label{pjrec}\index{ctsimtext,pjrec}%
+\begin{twocollist}
+  \twocolitem{\doublehyphen{binaryheader}}{Dump the binary header to the standard output.
+  This option is only used when manually creating a composite projection file from
+  several different projection files.}
+  \twocolitem{\doublehyphen{binaryview}}{Dump binary view data to the standard output.
+  This option is only used when manually creating a composite projection file from
+  several different projection files.}
+  \twocolitem{\doublehyphen{startview}}{Sets starting view to display. Default is \texttt{0}.}
+  \twocolitem{\doublehyphen{endview}}{Sets ending view to display. Default is the last view.}
+  \twocolitem{\doublehyphen{dump}}{Print all projection data to the console.}
+\end{twocollist}
+
+\section{pjrec}\label{pjrec}\index{pjrec}%
 Reconstructs the interior of an object from a projection file.
 
+\usage
+\texttt{pjrec projection-filename image-filename image-cols image-rows [options...]}
+
+\textbf{Options}
+
 \begin{twocollist}
 \twocolitemruled{\textbf{Parameter}}{\textbf{Options}}
-\twocolitem{\textbf{-\,-filter}}{Selects which filter to apply to
-each projection. To properly reconstruct an image, this filter
-should be multiplied by the absolute value of distance from zero
-frequency.
+\twocolitem{\doublehyphen{filter}}{Selects which filter to apply to
+each projection. To properly reconstruct an image, this filter should
+consist of the the absolute value of distance from zero
+frequency optionally multiplied by a smoothing filter. The optimal
+filters to use are:
 \begin{itemize}\itemsep=0pt
-\item abs\_bandlimit
-\item abs\_cosine
-\item abs\_hamming
+\item \texttt{abs\_bandlimit}
+\item \texttt{abs\_cosine}
+\item \texttt{abs\_hamming}
+\item \texttt{abs\_hanning}
 \end{itemize}
-} \twocolitem{\textbf{-\,-filter-parameter}}{Sets the alpha level
-for Hamming
-  window. At setting of 0.54, this equals the Hanning window.}
-
-\twocolitem{\textbf{-\,-filter-method}}{Selects the filtering
+} \twocolitem{\doublehyphen{filter-parameter}}{Sets the alpha level
+for Hamming window.  This parameter adjusts the smoothing of the Hamming
+filter and can range from \texttt{0} to \texttt{1}.
+At a setting of \texttt{1}, the Hamming filter is the same as the bandlimit filter.
+At a setting of \texttt{0.54}, the Hamming filter is the same as the Hanning
+window.}
+
+\twocolitem{\doublehyphen{filter-method}}{Selects the filtering
 method. For large numbers of detectors, \texttt{rfftw} is optimal.
 For smaller numbers of detectors, \texttt{convolution} might be a
 bit faster.
 \begin{itemize}\itemsep=0pt
-\item convolution
-\item fourier
-\item fourier\_table
-\item fftw
-\item rfftw
+\item \texttt{convolution}
+\item \texttt{fourier} - Uses simple Fourier transform.
+\item \texttt{fourier-table} - Optimizes Fourier transform by precalculating trigometric functions.
+\item \texttt{fftw} - Uses complex-valued Fourier transform with the \emph{fftw} library.
+\item \texttt{rfftw} - Uses optimized real/half-complex Fourier transform.
 \end{itemize}
 }
+\end{twocollist}
 
-\twocolitem{\textbf{-\,-filter-generation}}{Selects the filter
+\begin{twocollist}
+\twocolitem{\doublehyphen{filter-generation}}{Selects the filter
 generation. With convolution, \texttt{direct} is the proper method
 to select. With any of the frequency methods,
 \texttt{inverse-fourier} is the best method.
 \begin{itemize}\itemsep=0pt
-\item direct
-\item inverse-fourier
+\item \texttt{direct}
+\item \texttt{inverse-fourier}
 \end{itemize}
 }
 
-\twocolitem{\textbf{-\,-interpolation}}{Interpolation technique.
-\texttt{linear} is optimal.
+\twocolitem{\doublehyphen{interpolation}}{Interpolation technique during backprojection.
+\texttt{cubic} has optimal quality when the
+data is smooth. Smooth data is obtained by taking many projections and/or
+using a smoothing filter. In the absence of smooth data, \texttt{linear} gives better results and
+is many times faster than cubic interpolation.
+
 \begin{itemize}\itemsep=0pt
-\item nearest
-\item linear
-\item cubic
+\item \texttt{nearest} - No interpolation, selects nearest point.
+\item \texttt{linear} - Uses fast straight line interpolation.
+\item \texttt{cubic} - Uses cubic interpolating polynomial.
 \end{itemize}
 }
 
-\twocolitem{\textbf{-\,-backprojection}}{Selects the
+\twocolitem{\doublehyphen{backprojection}}{Selects the
 backprojection technique. A setting of \texttt{idiff} is optimal.
 \begin{itemize}\itemsep=0pt
-\item trig
-\item table
-\item diff
-\item idiff
+\item \texttt{trig} - Use trigometric functions at each image point.
+\item \texttt{table} - Use precalculated trigometric tables.
+\item \texttt{diff} - Use difference method to iterate within image.
+\item \texttt{idiff} - Use integer iteration technique.
 \end{itemize}
 }
 
-\twocolitem{\textbf{-\,-zeropad}}{Zeropad factor. A setting of
-\texttt{1} is optimal.}
+\twocolitem{\doublehyphen{zeropad}}{Zeropad factor. A setting of
+\texttt{1} is optimal whereas a zeropad of \texttt{0} performs no zero padding.
+Settings greater than \texttt{1} perform additional zero padding, but without
+any significant output difference.}
 
 \end{twocollist}