r186: *** empty log message ***
[ctsim.git] / libctsim / backprojectors.cpp
index 71aa8d4824722d2940d874b0b87666007121954f..0bcd4077cd527281d11769b4084c3d29e07cce1d 100644 (file)
@@ -8,7 +8,7 @@
 **  This is part of the CTSim program
 **  Copyright (C) 1983-2000 Kevin Rosenberg
 **
-**  $Id: backprojectors.cpp,v 1.12 2000/08/25 15:59:13 kevin Exp $
+**  $Id: backprojectors.cpp,v 1.13 2000/08/31 08:38:58 kevin Exp $
 **
 **  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
 **  it under the terms of the GNU General Public License (version 2) as
@@ -148,22 +148,27 @@ Backprojector::initBackprojector (const Projections& proj, ImageFile& im, const
     return false;
   }
 
-  if (m_idBackproject == BPROJ_TRIG)
-    m_pBackprojectImplem = static_cast<Backproject*>(new BackprojectTrig (proj, im, m_idInterpolation, interpFactor));
-  else if (m_idBackproject == BPROJ_TABLE)
-    m_pBackprojectImplem = static_cast<Backproject*>(new BackprojectTable (proj, im, m_idInterpolation, interpFactor));
-  else if (m_idBackproject == BPROJ_DIFF)
-    m_pBackprojectImplem = static_cast<Backproject*>(new BackprojectDiff (proj, im, m_idInterpolation, interpFactor));
-  else if (m_idBackproject == BPROJ_DIFF2)
-    m_pBackprojectImplem = static_cast<Backproject*>(new BackprojectDiff2 (proj, im, m_idInterpolation, interpFactor));
-  else if (m_idBackproject == BPROJ_IDIFF2)
-    m_pBackprojectImplem = static_cast<Backproject*>(new BackprojectIntDiff2 (proj, im, m_idInterpolation, interpFactor));
-  else if (m_idBackproject == BPROJ_IDIFF3)
-    m_pBackprojectImplem = static_cast<Backproject*>(new BackprojectIntDiff3 (proj, im, m_idInterpolation, interpFactor));
-  else {
-    m_fail = true;
-    m_failMessage = "Unable to select a backprojection method [Backprojector::initBackprojector]";
-    return false;
+  if (proj.geometry() == Scanner::GEOMETRY_EQUILINEAR)
+      m_pBackprojectImplem = static_cast<Backproject*>(new BackprojectEquilinear(proj, im, m_idInterpolation, interpFactor));
+  else if (proj.geometry() == Scanner::GEOMETRY_EQUIANGULAR) 
+      m_pBackprojectImplem = static_cast<Backproject*>(new BackprojectEquiangular(proj, im, m_idInterpolation, interpFactor));
+  else if (proj.geometry() == Scanner::GEOMETRY_PARALLEL) {
+      if (m_idBackproject == BPROJ_TRIG)
+         m_pBackprojectImplem = static_cast<Backproject*>(new BackprojectTrig (proj, im, m_idInterpolation, interpFactor));
+      else if (m_idBackproject == BPROJ_TABLE)
+         m_pBackprojectImplem = static_cast<Backproject*>(new BackprojectTable (proj, im, m_idInterpolation, interpFactor));
+      else if (m_idBackproject == BPROJ_DIFF)
+         m_pBackprojectImplem = static_cast<Backproject*>(new BackprojectDiff (proj, im, m_idInterpolation, interpFactor));
+      else if (m_idBackproject == BPROJ_DIFF2)
+         m_pBackprojectImplem = static_cast<Backproject*>(new BackprojectDiff2 (proj, im, m_idInterpolation, interpFactor));
+      else if (m_idBackproject == BPROJ_IDIFF2)
+         m_pBackprojectImplem = static_cast<Backproject*>(new BackprojectIntDiff2 (proj, im, m_idInterpolation, interpFactor));
+      else if (m_idBackproject == BPROJ_IDIFF3)
+         m_pBackprojectImplem = static_cast<Backproject*>(new BackprojectIntDiff3 (proj, im, m_idInterpolation, interpFactor));
+  } else {
+      m_fail = true;
+      m_failMessage = "Unable to select a backprojection method [Backprojector::initBackprojector]";
+      return false;
   }
 
   return true;
@@ -256,7 +261,7 @@ Backproject::Backproject (const Projections& proj, ImageFile& im, const int inte
 {
   detInc = proj.detInc();
   nDet = proj.nDet();
-  iDetCenter = (nDet - 1) / 2; // index refering to L=0 projection 
+  iDetCenter = nDet / 2;       // index refering to L=0 projection 
   rotInc = proj.rotInc();
 
   v = im.getArray();
@@ -271,6 +276,8 @@ Backproject::Backproject (const Projections& proj, ImageFile& im, const int inte
 
   xInc = (xMax - xMin) / nx;   // size of cells
   yInc = (yMax - yMin) / ny;
+
+  m_dFocalLength = proj.focalLength();
 }
 
 Backproject::~Backproject ()
@@ -312,12 +319,12 @@ void Backproject::errorIndexOutsideDetector (int ix, int iy, double theta, doubl
 void
 BackprojectTrig::BackprojectView (const double* const filteredProj, const double view_angle)
 {
-  double theta = HALFPI + view_angle;   // Add PI/2 to get perpendicular angle to detector     
-  int ix, iy;
-  double x, y;                 // Rectang coords of center of pixel 
+  double theta = view_angle;
 
-  for (x = xMin + xInc / 2, ix = 0; ix < nx; x += xInc, ix++)
-    for (y = yMin + yInc / 2, iy = 0; iy < ny; y += yInc, iy++) {
+  double x = xMin + xInc / 2;  // Rectang coords of center of pixel 
+  for (int ix = 0; ix < nx; x += xInc, ix++) {
+    double y = yMin + yInc / 2;
+    for (int iy = 0; iy < ny; y += yInc, iy++) {
       double r = sqrt (x * x + y * y);   // distance of cell from center
       double phi = atan2 (y, x);         // angle of cell from center
       double L = r * cos (theta - phi);  // position on detector
@@ -340,6 +347,7 @@ BackprojectTrig::BackprojectView (const double* const filteredProj, const double
            v[ix][iy] += rotInc * ((1-frac) * filteredProj[iDetPos] + frac * filteredProj[iDetPos+1]);
       }
     }
+  }
 }  
 
 
@@ -374,7 +382,7 @@ BackprojectTable::~BackprojectTable ()
 void
 BackprojectTable::BackprojectView (const double* const filteredProj, const double view_angle)
 {
-  double theta = HALFPI + view_angle;  // add half PI to view angle to get perpendicular theta angle
+  double theta = view_angle;
 
   for (int ix = 0; ix < nx; ix++) {
     ImageFileColumn pImCol = v[ix];
@@ -431,9 +439,9 @@ BackprojectDiff::~BackprojectDiff()
 void
 BackprojectDiff::BackprojectView (const double* const filteredProj, const double view_angle)
 {
-  double theta = view_angle;  // add half PI to view angle to get perpendicular theta angle
-  double det_dx = xInc * sin (theta);
-  double det_dy = yInc * cos (theta);
+  double theta = view_angle;  // add half PI to view angle to get perpendicular theta angle
+  double det_dx = xInc * cos (theta);
+  double det_dy = yInc * sin (theta);
   double lColStart = start_r * cos (theta - start_phi);  // calculate L for first point in image
        
   for (int ix = 0; ix < nx; ix++, lColStart += det_dx) {
@@ -475,11 +483,11 @@ BackprojectDiff::BackprojectView (const double* const filteredProj, const double
 void
 BackprojectDiff2::BackprojectView (const double* const filteredProj, const double view_angle)
 {
-  double theta = - view_angle;  // add half PI to view angle to get perpendicular theta angle
+  double theta = view_angle;
 
   // Distance betw. detectors for an angle given in units of detectors 
-  double det_dx = xInc * sin (theta) / detInc;
-  double det_dy = yInc * cos (theta) / detInc;
+  double det_dx = xInc * cos (theta) / detInc;
+  double det_dy = yInc * sin (theta) / detInc;
 
   // calculate detPosition for first point in image (ix=0, iy=0) 
   double detPosColStart = start_r * cos (theta - start_phi) / detInc;
@@ -524,14 +532,14 @@ BackprojectDiff2::BackprojectView (const double* const filteredProj, const doubl
 void
 BackprojectIntDiff2::BackprojectView (const double* const filteredProj, const double view_angle)
 {
-  double theta = - view_angle;  // add half PI to view angle to get perpendicular theta angle
+  double theta = view_angle;
 
   static const kint32 scale = 1 << 16;
   static const double dScale = scale;
   static const kint32 halfScale = scale / 2;
 
-  const kint32 det_dx = nearest<kint32> (xInc * sin (theta) / detInc * scale);
-  const kint32 det_dy = nearest<kint32> (yInc * cos (theta) / detInc * scale);
+  const kint32 det_dx = nearest<kint32> (xInc * cos (theta) / detInc * scale);
+  const kint32 det_dy = nearest<kint32> (yInc * sin (theta) / detInc * scale);
 
   // calculate L for first point in image (0, 0) 
   kint32 detPosColStart = nearest<kint32> (start_r * cos (theta - start_phi) / detInc * scale);
@@ -576,15 +584,15 @@ BackprojectIntDiff2::BackprojectView (const double* const filteredProj, const do
 void
 BackprojectIntDiff3::BackprojectView (const double* const filteredProj, const double view_angle)
 {
-  double theta = view_angle;  // add half PI to view angle to get perpendicular theta angle
+  double theta = view_angle;  // add half PI to view angle to get perpendicular theta angle
   static const int scaleShift = 16;
   static const kint32 scale = (1 << scaleShift);
   static const kint32 scaleBitmask = scale - 1;
   static const kint32 halfScale = scale / 2;
   static const double dInvScale = 1. / scale;
 
-  const kint32 det_dx = nearest<kint32> (xInc * sin (theta) / detInc * scale);
-  const kint32 det_dy = nearest<kint32> (yInc * cos (theta) / detInc * scale);
+  const kint32 det_dx = nearest<kint32> (xInc * cos (theta) / detInc * scale);
+  const kint32 det_dy = nearest<kint32> (yInc * sin (theta) / detInc * scale);
 
   // calculate L for first point in image (0, 0) 
   kint32 detPosColStart = nearest<kint32> ((start_r * cos (theta - start_phi) / detInc + iDetCenter) * scale);
@@ -624,3 +632,82 @@ BackprojectIntDiff3::BackprojectView (const double* const filteredProj, const do
     } //end linear
   } // end for ix
 }
+
+
+void
+BackprojectEquiangular::BackprojectView (const double* const filteredProj, const double view_angle)
+{
+  double beta = view_angle;
+
+  for (int ix = 0; ix < nx; ix++) {
+    ImageFileColumn pImCol = v[ix];
+
+    for (int iy = 0; iy < ny; iy++) { 
+      double dAngleDiff = beta - phi[ix][iy];
+      double rcos_t = r[ix][iy] * cos (dAngleDiff);
+      double rsin_t = r[ix][iy] * sin (dAngleDiff);
+      double dFLPlusSin = m_dFocalLength + rsin_t;
+      double gamma =  atan (rcos_t / dFLPlusSin);
+      double dL2 = dFLPlusSin * dFLPlusSin + (rcos_t * rcos_t);
+
+      if (interpType == Backprojector::INTERP_NEAREST) {
+       int iDetPos =iDetCenter + nearest<int>(gamma / detInc); // calc index in the filtered raysum vector 
+
+       if (iDetPos < 0 || iDetPos >= nDet) { // check for impossible: index outside of raysum pos  
+         ; //    errorIndexOutsideDetector (ix, iy, beta, r[ix][iy], phi[ix][iy], gamma, iDetPos);
+       } else
+         pImCol[iy] += filteredProj[iDetPos] / dL2;
+      } else if (interpType == Backprojector::INTERP_LINEAR) {
+       double dPos = gamma / detInc;           // position along detector 
+       double dPosFloor = floor (dPos);
+       int iDetPos = iDetCenter + static_cast<int>(dPosFloor);
+       double frac = dPos - dPosFloor; // fraction distance from det 
+       if (iDetPos < 0 || iDetPos >= nDet - 1) {
+         ; //      errorIndexOutsideDetector (ix, iy, beta, r[ix][iy], phi[ix][iy], gamma, iDetPos);
+       } else
+         pImCol[iy] += (((1-frac) * filteredProj[iDetPos] + frac * filteredProj[iDetPos+1])) / dL2;
+      }
+    }  // end for y 
+  }    // end for x 
+}
+
+void
+BackprojectEquilinear::BackprojectView (const double* const filteredProj, const double view_angle)
+{
+  double beta = view_angle;
+
+  for (int ix = 0; ix < nx; ix++) {
+    ImageFileColumn pImCol = v[ix];
+
+    for (int iy = 0; iy < ny; iy++) {
+      double dAngleDiff = beta - phi[ix][iy];
+      double rcos_t = r[ix][iy] * cos (dAngleDiff);
+      double rsin_t = r[ix][iy] * sin (dAngleDiff);
+
+      double dU = (m_dFocalLength + rsin_t) / m_dFocalLength;
+      double dDetPos =  rcos_t / dU;
+      // double to scale for imaginary detector that passes through origin
+      // of phantom, see Kak-Slaney Figure 3.22
+      dDetPos *= 2; 
+
+      if (interpType == Backprojector::INTERP_NEAREST) {
+       int iDetPos = iDetCenter + nearest<int>(dDetPos / detInc);      // calc index in the filtered raysum vector 
+
+       if (iDetPos < 0 || iDetPos >= nDet)     // check for impossible: index outside of raysum pos 
+         ; ///   errorIndexOutsideDetector (ix, iy, beta, r[ix][iy], phi[ix][iy], dDetPos, iDetPos);
+       else
+         pImCol[iy] += (filteredProj[iDetPos] / (dU * dU));
+      } else if (interpType == Backprojector::INTERP_LINEAR) {
+       double dPos = dDetPos / detInc;         // position along detector 
+       double dPosFloor = floor (dPos);
+       int iDetPos = iDetCenter + static_cast<int>(dPosFloor);
+       double frac = dPos - dPosFloor; // fraction distance from det 
+       if (iDetPos < 0 || iDetPos >= nDet - 1)
+         ; //      errorIndexOutsideDetector (ix, iy, beta, r[ix][iy], phi[ix][iy], dDetPos, iDetPos);
+       else
+         pImCol[iy] += (((1-frac) * filteredProj[iDetPos] + frac * filteredProj[iDetPos+1])) / (dU * dU);
+      }
+    }  // end for y 
+  }    // end for x 
+}
+