r94: finished c++ conversions
[ctsim.git] / include / ir.h
index e676b1a97d0d399335e474eeaa19421bda0b02c7..ffa83fb63d156cb3891d212ae8091f860a31b578 100644 (file)
@@ -1,48 +1,15 @@
 /*****************************************************************************
-**  This is part of the CTSim program
-**  Copyright (C) 1983-2000 Kevin Rosenberg
-**
-**  $Id: ir.h,v 1.13 2000/05/08 20:00:48 kevin Exp $
-**  $Log: ir.h,v $
-**  Revision 1.13  2000/05/08 20:00:48  kevin
-**  ANSI C changes
-**
-**  Revision 1.12  2000/05/07 12:46:19  kevin
-**  made c++ compatible
-**
-**  Revision 1.11  2000/05/05 02:37:31  kevin
-**  renamed phmelm to pelm
-**
-**  Revision 1.10  2000/05/04 18:16:34  kevin
-**  renamed filter definitions
-**
-**  Revision 1.9  2000/05/04 04:29:18  kevin
-**  *** empty log message ***
-**
-**  Revision 1.8  2000/05/04 04:25:55  kevin
-**  Renamed phantom and phantom-element functions/variables
-**
-**  Revision 1.7  2000/05/03 19:51:41  kevin
-**  function renaming for phantoms and phantom elements
+** FILE IDENTIFICATION
 **
-**  Revision 1.6  2000/05/03 08:49:49  kevin
-**  Code cleanup
+**   Name:          ir.h
+**   Purpose:       Master Image Reconstruction Header
+**   Programmer:    Kevin Rosenberg
+**   Date Started:  July 1, 1984
 **
-**  Revision 1.5  2000/05/02 20:00:25  kevin
-**  *** empty log message ***
-**
-**  Revision 1.4  2000/05/02 15:31:39  kevin
-**  code cleaning
-**
-**  Revision 1.3  2000/04/29 23:24:29  kevin
-**  *** empty log message ***
-**
-**  Revision 1.2  2000/04/28 14:14:16  kevin
-**  *** empty log message ***
-**
-**  Revision 1.1.1.1  2000/04/28 13:02:43  kevin
-**  Initial CVS import for first public release
+**  This is part of the CTSim program
+**  Copyright (C) 1983-2000 Kevin Rosenberg
 **
+**  $Id: ir.h,v 1.26 2000/06/13 16:20:31 kevin Exp $
 **
 **
 **  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
 **  Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
 ******************************************************************************/
 
-/*     ir.h        Header File for Image Reconstruction System
- *     Programmer:   Kevin Rosenberg
- *     Date Started: 7-1-84
- */
-
 #ifndef IR_H
 #define IR_H
 
-#ifdef __cplusplus
-extern "C" {
-#endif /* __cplusplus */
-
-#ifdef MPI_CT
-#define MPI_MAX_PROCESS 128 
-struct mpi_ct_st
-{
-  int my_rank;
-  int nproc;
-  int base_local_work_units;
-  int remainder_work_units;
-  int local_work_units[MPI_MAX_PROCESS];
-  int start_work_unit[MPI_MAX_PROCESS];
-  MPI_Comm comm;
-};
-
-extern struct mpi_ct_st mpi_ct;
-void mpi_ct_calc_work_units(const unsigned int global_work_units);
-#endif
-
-
-struct histo_st {
-    int *b;                    /* Histogram array (# of elements in each bin) */
-    int nbin;                  /* Number of histogram bins */
-    double xmin, xmax, xinc;   /* Limits of histogram boundaries */
-};
-
-typedef struct histo_st HISTOGRAM;
-
-/*---------------------------------------------------------------------------*/
 
 static const int POINTS_PER_CIRCLE=90;
 #define MAXREMARK  99
 
-typedef FMTX_2D         IMAGE_ARRAY;    /* use 2d floating point matrix */
-typedef float           IMAGE_ELEM_VAL;        /* use floats for image storing */
-
-struct image_st {
-    IMAGE_ARRAY v;                     /* values of voxels in matrix form */
-    SDF_2D *dfp_2d;                    /* Pointer to disk image file */
-    int nx, ny;                                /* size of voxel matrix */
-    double xmin, xmax, ymin, ymax;     /* extent of voxel matrix in phm coord */
-    char remark[MAXREMARK+1];          /* description of voxel data */
-    float calctime;                    /* time to calculate voxels in seconds */
-};
-typedef struct image_st  IMAGE;
-
 typedef enum {
   RECTANGLE,
   TRIANGLE,
@@ -123,7 +41,10 @@ typedef enum {
   SEGMENT
 } PElmType;
 
-struct pelm_st {
+
+class PhmElement
+{
+ public:
     PElmType type;          /* pelm type (box, ellipse, etc) */
     double atten;           /* X-ray attenuation coefficient */
     double cx,cy;           /* center of pelm */
@@ -135,9 +56,9 @@ struct pelm_st {
     double radius;          /*   "   */
     GRFMTX_2D p_to_o;        /* map from phantom to standard pelm coords */
     GRFMTX_2D o_to_p;        /* map from std pelm coords to phantom coords */
-    struct pelm_st *next;    /* pointer to next pelm in phantom */
+    class PhmElement *next;    /* pointer to next pelm in phantom */
 };
-typedef struct pelm_st PELM;
+typedef class PhmElement PELM;
 
 typedef enum {
   P_PELMS,        /* Phantom made of Pelms */
@@ -145,14 +66,18 @@ typedef enum {
   P_FILTER       /* defined only by this type */
 } PhmType;
 
-struct phm_st {                           /* Phantom structure */
+
+/* Phantom class */
+class Phantom
+{
+public:
     PELM *pelm_list;               /* pelm linked-list */
     PhmType type;
     int n_pelm;                           /* number of pelms in phantom */
     double xmin, xmax, ymin, ymax; /* extent of pelms in pelm coordinates */
     double radius;                 /*      " "    */
 };
-typedef struct phm_st    PHANTOM;
+typedef class Phantom    PHANTOM;
 
 
 /*----------------------------------------------------------------------*/
@@ -165,12 +90,13 @@ typedef struct phm_st    PHANTOM;
 
 typedef float DETECT_TYPE;
 
-struct detarray_st {
+struct DetectorArray
+{
   DETECT_TYPE *detval; /* Pointer to array of values recorded by detector */
   int ndet;            /* Number of detectors in array */
   double view_angle;    /* View angle in radians */
 };
-typedef struct detarray_st DETARRAY;
+typedef struct DetectorArray DETARRAY;
 
 
 typedef enum {
@@ -179,7 +105,10 @@ typedef enum {
     DETECTOR_EQUILINEAR
 } ScannerGeometry;
   
-struct detector_st {
+
+class Detector
+{
+ public:
   ScannerGeometry geometry;     /* Geometry of detectory */
   int ndet;                    /* Number of detectors in array */
   int nview;                   /* Number of rotated views */
@@ -197,14 +126,17 @@ struct detector_st {
     double angle;              /* Starting angle */
   } init;
 };
-typedef struct detector_st DETECTOR;
+typedef class Detector DETECTOR;
 
-struct raysum_st {
-  int fd;
-  int file_mode;
-  int header_size;
-  int geometry;
-  struct detarray_st **view;   /* Pointer to array of detarray_st pointers */
+
+class Projections
+{
+ public:
+  int fd;                      /* Disk file descriptor */
+  int file_mode;               /* Current file mode (read or write) */
+  int header_size;             /* Size of disk file header */
+  int geometry;                        /* Geometry of scanner */
+  struct DetectorArray **view; /* Pointer to array of detarray_st pointers */
 
   char remark[MAXREMARK+1];    /* description of raysum data */
   double calctime;             /* time required to calculate raysums */
@@ -218,7 +150,8 @@ struct raysum_st {
   double det_inc;              /* increment between detectors */
   double phmlen;               /* Length of PHANTOM edge (phm is square) */
 };
-typedef struct raysum_st   RAYSUM;
+typedef class Projections  RAYSUM;
+
 
 /*----------------------------------------------------------------------*/
 /*                             USER SYMBOLS                            */
@@ -253,24 +186,27 @@ static const char D_FREQ_STR[]=    "freq";
 static const char D_SPATIAL_STR[]= "spatial";
  
 typedef enum {
-  D_FREQ,
+  D_FREQ = 1,
   D_SPATIAL 
 } DomainType;
 
 typedef enum {
-    FUNC_EVEN,    /* function types, f[-n] = f[n] */
+    FUNC_EVEN = 1,    /* function types, f[-n] = f[n] */
     FUNC_ODD,     /* f[-n] = -f[n] */
     FUNC_BOTH    /* function has both odd & even components */
 } FunctionSymmetry;
 
 /* interpolation methods */
+#undef HAVE_BSPLINE_INTERP
 typedef enum {     /* Interpolation methods */
-  I_NEAREST,       /* Nearest neighbor */
-  I_LINEAR,        /* Linear interpolation */
+  I_NEAREST = 1,       /* Nearest neighbor */
+#if HAVE_BSPLINE_INTERP
   I_BSPLINE,
   I_1BSPLINE,      /* 1st order B-Spline */
   I_2BSPLINE,
-  I_3BSPLINE
+  I_3BSPLINE,
+#endif
+  I_LINEAR        /* Linear interpolation */
 } InterpolationType;
 
 /* Constants for sizing PHANTOM */
@@ -348,91 +284,46 @@ const static int RAYSUM_TRACE_ROW_CURR_VIEW=17;
 const static int RAYSUM_TRACE_ROW_ATTEN=18;
 
 
+
 /*************************************************************************
  *  FUNCTION DECLARATIONS
  ************************************************************************/
-void usage (const char *program);
-
-/* From reconstr.c */
-IMAGE *image_reconst (IMAGE *im, RAYSUM *rs, int filt_type, double filt_param, int interp_type, int interp_param, const int backproj_type, int ir_trace);
-
-/* From bproj.c */
-void backproj_init (const RAYSUM *rs, IMAGE *im, const BackprojType bproj_method);
-int  backproj_calc (const RAYSUM *rs, IMAGE *im, const double *t, const double view_angle, 
-                   const int interp_type, const int bproj_method);
-void backproj_term (const RAYSUM *rs, IMAGE *im, const int bproj_method);
 
-void backproj_init_trig (const RAYSUM *rs, IMAGE *im);
-int  backproj_calc_trig (const RAYSUM *rs, IMAGE *im, const double *t, 
-                        const double view_angle, const int interp_type);
-void backproj_term_trig (const RAYSUM *rs, IMAGE *im);
-void backproj_init_table (const RAYSUM *rs, IMAGE *im);
-int  backproj_calc_table (const RAYSUM *rs, IMAGE *im, const double *t, 
-                         const double view_angle, const int interp_type);
-void backproj_term_table (const RAYSUM *rs, IMAGE *im);
-void backproj_init_d (const RAYSUM *rs, IMAGE *im);
-int  backproj_calc_d (const RAYSUM *rs, IMAGE *im, const double *t, 
-                     const double view_angle, const int interp_type);
-void backproj_term_d (const RAYSUM *rs, IMAGE *im);
-void backproj_init_d2 (const RAYSUM *rs, IMAGE *im);
-int  backproj_calc_d2 (const RAYSUM *rs, IMAGE *im, const double *t, 
-                      const double view_angle, const int interp_type);
-void backproj_term_d2 (const RAYSUM *rs, IMAGE *im);
-void backproj_init_id (const RAYSUM *rs, IMAGE *im);
-int  backproj_calc_id (const RAYSUM *rs, IMAGE *im, const double *t, 
-                      const double view_angle, const int interp_type);
-void backproj_term_id (const RAYSUM *rs, IMAGE *im);
-void backproj_init_id2 (const RAYSUM *rs, IMAGE *im);
-int  backproj_calc_id2 (const RAYSUM *rs, IMAGE *im, const double *t, 
-                       const double view_angle, const int interp_type);
-void backproj_term_id2 (const RAYSUM *rs, IMAGE *im);
-
-/* bspline.c */
-int bspline(int samples, int zoom_factor, int spline_order, double input[], double output[]);
-
-/* convolve.c */
-double convolve(const double f1[], const double f2[], const double dx, const int n, const int np, const FunctionSymmetry func_type);
-double convolve_both(const double f1[], const double f2[], const double dx, const int n, const int np);
-
-/* dialogs.c */
-int phm_add_pelm_kb(PHANTOM *phm);
-PHANTOM *phm_select(void);
-int interpolation_select(void);
-int filter_select(double *filter_param);
-
-/* filter.c */
-double *filter_generate(const FilterType filt_type, double bw, double xmin, double xmax, int n, double param, DomainType domain, int numint);
-double filter_spatial_response_calc(int filt_type, double x, double bw, double param, int n);
-double filter_spatial_response_analytic(int filt_type, double x, double bw, double param);
-double filter_frequency_response(int filt_type, double u, double bw, double param);
-double sinc(double x, double mult);
+/* convolve.cpp */
+double convolve (const double f1[], const double f2[], const double dx, const int n, const int np, const FunctionSymmetry func_type);
+
+/* dialogs.cpp */
+int phm_add_pelm_kb (PHANTOM *phm);
+PHANTOM *phm_select (void);
+int interpolation_select (void);
+int filter_select (double *filter_param);
+
+/* filter.cpp */
+double *filter_generate (const FilterType filt_type, double bw, double xmin, double xmax, int n, double param, const DomainType domain, int numint);
+double filter_spatial_response_calc (int filt_type, double x, double bw, double param, int n);
+double filter_spatial_response_analytic (int filt_type, double x, double bw, double param);
+double filter_frequency_response (int filt_type, double u, double bw, double param);
+double sinc (double x, double mult);
 double integral_abscos(double u, double w);
 
-/* image.c */
-IMAGE *image_create(const char *fname, const int nx, const int ny);
-int image_clear(IMAGE *im);
-int image_save(IMAGE *im);
-IMAGE *image_load(const char *fname);
-void image_filter_response(IMAGE *im, int domain, double bw, int filt_type, double filt_param, int opt_trace);
-
-/* options.c */
-int opt_set_trace(const char *optarg, const char *program);
+/* options.cpp */
+int opt_set_trace(const char *optarg);
 const char *name_of_phantom(const int phmid);
-int opt_set_phantom(const char *optarg, const char *program);
-int opt_set_interpolation(const char *optarg, const char *program);
+int opt_set_phantom(const char *optarg);
+InterpolationType opt_set_interpolation(const char *optarg);
 const char *name_of_interpolation(int interp_type);
-int opt_set_filter(const char *optarg, const char *program);
+FilterType opt_set_filter(const char *optarg);
 const char *name_of_filter(const int filter);
-DomainType opt_set_filter_domain(const char *optarg, const char *program);
+DomainType opt_set_filter_domain(const char *optarg);
 const char *name_of_filter_domain(const DomainType domain);
-int opt_set_backproj(const char *optarg, const char *program);
+BackprojType opt_set_backproj(const char *optarg);
 const char *name_of_backproj(const BackprojType backproj);
 
-/* phm.c */
+/* phm.cpp */
 PHANTOM *phm_create(const int phmid);
 PHANTOM *phm_create_from_file(const char *fname);
 PHANTOM *phm_init(void);
+void phm_free (PHANTOM *phm);
 int phm_add_pelm_file(PHANTOM *phm, const char *fname);
 void phm_add_pelm (PHANTOM *phm, const char *type, const double cx, const double cy, 
               const double u, const double v, const double rot, const double atten);
@@ -444,34 +335,29 @@ void calc_arc(double x[], double y[], const int pts, const double xcent, const d
 void calc_ellipse(double x[], double y[], const int pts, const double u, const double v);
 int circle_pts(double theta);
 void phm_print(PHANTOM *phm);
-#if HAVE_INTERACTIVE_GRAPHICS
+#if HAVE_SGP
 void phm_show(const PHANTOM *phm);
 void phm_draw(const PHANTOM *phm);
 #endif
 
-/* phm2image.c */
-void phm_to_image(const PHANTOM *phm, IMAGE *im, const int col_start, const int col_count,
-                 const int nsample, const int trace);
-int pelm_is_point_inside(PELM *obj, const double x, const double y, const CoordType coord_type);
-
-/* phmstd.c */
+/* phmstd.cpp */
 void phm_std_herman (PHANTOM *phm);
 void phm_std_rowland (PHANTOM *phm);
 void phm_std_rowland_bordered (PHANTOM *phm);
 
-/* raycollect.c */
+/* raycollect.cpp */
 int raysum_collect(RAYSUM *rs, const DETECTOR *det, const PHANTOM *phm, const int start_view, const int trace, const int unit_pulse);
 void rayview(const PHANTOM *phm, DETARRAY *darray, const DETECTOR *det, const double xd1, const double yd1, const double xd2, const double yd2, const double xs1, const double ys1, const double xs2, const double ys2, const int unit_pulse);
 double phm_ray_attenuation (const PHANTOM *phm, const double x1, const double y1, const double x2, const double y2);
 double pelm_ray_attenuation (PELM *pelm, const double x1, const double y1, const double x2, const double y2);
-int pelm_clip_line (const PELM *pelm, double *x1, double *y1, double *x2, double *y2);
+int pelm_clip_line (const PELM *pelm, double& x1, double& y1, double& x2, double& y2);
 void raysum_trace_show_param (const char *label, const char *fmt, int row, int color, ...);
 
-/* scanner.c */
-DETECTOR *detector_create(const PHANTOM *phm, int geometry, int ndet, int nview, int nsample, const double rot_anglen);
+/* scanner.cpp */
+DETECTOR *detector_create(const PHANTOM *phm, const ScannerGeometry geometry, int ndet, int nview, int nsample, const double rot_anglen);
 void detector_free(DETECTOR *det);
 
-/* rayio.c */
+/* rayio.cpp */
 RAYSUM *raysum_create(const char *fname, const int nview, const int ndet);
 RAYSUM *raysum_create_from_det(const char *fname, const DETECTOR *det);
 RAYSUM *raysum_open(const char *filename);
@@ -483,14 +369,53 @@ int raysum_read_header(RAYSUM *rs);
 int raysum_write_header(RAYSUM *rs);
 int raysum_read(RAYSUM *rs);
 int raysum_write(RAYSUM *rs);
+void raysum_print(const RAYSUM *rs);
+void raysum_print_info(const RAYSUM *rs);
 DETARRAY *detarray_alloc(const int n);
 void detarray_free(DETARRAY *darray);
 int detarray_read(RAYSUM *rs, DETARRAY *darray, const int view_num);
 int detarray_write(RAYSUM *rs, const DETARRAY *darray, const int view_num);
-int raysum_print(const RAYSUM *rs);
 
-#ifdef __cplusplus
-} 
-#endif /* __cplusplus */
+/* From phm2image.cpp */
+void phm_to_imagefile (const PHANTOM *phm, ImageFile& im, const int col_start, const int col_count, const int nsample, const int trace);
+int pelm_is_point_inside(PELM *obj, const double x, const double y, const CoordType coord_type);
+
+/* image.cpp */
+void image_filter_response(ImageFile& im, const DomainType domain, double bw, const FilterType filt_type, double filt_param, const int opt_trace);
+int image_display (const ImageFile& im);
+int image_display_scale (const ImageFile& im, const int scale, const double pmin, const double pmax);
+
+/* From reconstr.cpp */
+ImageFile& proj_reconst (ImageFile& im, RAYSUM *rs, const FilterType filt_type, double filt_param, InterpolationType interp_type, int interp_param, const BackprojType backproj_type, int const ir_trace);
+
+/* From bproj.cpp */
+void backproj_init (const RAYSUM *rs, ImageFile& im, const BackprojType bproj_method);
+int  backproj_calc (const RAYSUM *rs, ImageFile& im, const double *t, const double view_angle, const int interp_type, const int bproj_method);
+void backproj_term (const RAYSUM *rs, ImageFile& im, const int bproj_method);
+
+void backproj_init_trig (const RAYSUM *rs, ImageFile& im);
+int  backproj_calc_trig (const RAYSUM *rs, ImageFile& im, const double *t, 
+                        const double view_angle, const int interp_type);
+void backproj_term_trig (const RAYSUM *rs, ImageFile& im);
+void backproj_init_table (const RAYSUM *rs, ImageFile& im);
+int  backproj_calc_table (const RAYSUM *rs, ImageFile& im, const double *t, 
+                         const double view_angle, const int interp_type);
+void backproj_term_table (const RAYSUM *rs, ImageFile& im);
+void backproj_init_d (const RAYSUM *rs, ImageFile& im);
+int  backproj_calc_d (const RAYSUM *rs, ImageFile& im, const double *t, 
+                     const double view_angle, const int interp_type);
+void backproj_term_d (const RAYSUM *rs, ImageFile& im);
+void backproj_init_d2 (const RAYSUM *rs, ImageFile& im);
+int  backproj_calc_d2 (const RAYSUM *rs, ImageFile& im, const double *t, 
+                      const double view_angle, const int interp_type);
+void backproj_term_d2 (const RAYSUM *rs, ImageFile& im);
+void backproj_init_id (const RAYSUM *rs, ImageFile& im);
+int  backproj_calc_id (const RAYSUM *rs, ImageFile& im, const double *t, 
+                      const double view_angle, const int interp_type);
+void backproj_term_id (const RAYSUM *rs, ImageFile& im);
+void backproj_init_id2 (const RAYSUM *rs, ImageFile& im);
+int  backproj_calc_id2 (const RAYSUM *rs, ImageFile& im, const double *t, 
+                       const double view_angle, const int interp_type);
+void backproj_term_id2 (const RAYSUM *rs, ImageFile& im);
 
 #endif