Add OpenMP for more backprojectors
[ctsim.git] / libctsim / backprojectors.cpp
index 0d3cd804892ec01ed3b8e5299122fbfd9781b6de..2b9eba45cdc4ec7ce4b300030c19a4fafaf5af1e 100644 (file)
@@ -1,14 +1,12 @@
 /*****************************************************************************
 ** FILE IDENTIFICATION
 **
-**   Name:        backprojectors.cpp         Classes for backprojection
+**   Name:         backprojectors.cpp         Classes for backprojection
 **   Programmer:   Kevin Rosenberg
 **   Date Started: June 2000
 **
 **  This is part of the CTSim program
-**  Copyright (C) 1983-2000 Kevin Rosenberg
-**
-**  $Id: backprojectors.cpp,v 1.18 2000/12/06 15:17:51 kevin Exp $
+**  Copyright (c) 1983-2009 Kevin Rosenberg
 **
 **  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
 ******************************************************************************/
 
 #include "ct.h"
+#include "interpolator.h"
 
 const int Backprojector::BPROJ_INVALID = -1;
 const int Backprojector::BPROJ_TRIG = 0;
 const int Backprojector::BPROJ_TABLE = 1;
 const int Backprojector::BPROJ_DIFF = 2;
-const int Backprojector::BPROJ_DIFF2 = 3;
-const int Backprojector::BPROJ_IDIFF2 = 4;
-const int Backprojector::BPROJ_IDIFF3 = 5;
-
-const char* Backprojector::s_aszBackprojectName[] = 
-{
-  {"trig"},
-  {"table"},
-  {"diff"},
-  {"diff2"},
-  {"idiff2"},
-  {"idiff3"},
+const int Backprojector::BPROJ_IDIFF = 3;
+
+const char* const Backprojector::s_aszBackprojectName[] =
+{
+  "trig",
+  "table",
+  "diff",
+  "idiff",
 };
 
-const char* Backprojector::s_aszBackprojectTitle[] = 
+const char* const Backprojector::s_aszBackprojectTitle[] =
 {
-  {"Direct Trigometric"},
-  {"Trigometric Table"},
-  {"Difference Iteration"},
-  {"Difference Iteration Optimized"},
-  {"Integer Difference Iteration Optimized"},
-  {"Integer Difference Iteration Highly-Optimized"},
+  "Direct Trigometric",
+  "Trigometric Table",
+  "Difference Iteration",
+  "Integer Difference Iteration",
 };
 
 const int Backprojector::s_iBackprojectCount = sizeof(s_aszBackprojectName) / sizeof(const char*);
@@ -59,37 +52,44 @@ const int Backprojector::s_iBackprojectCount = sizeof(s_aszBackprojectName) / si
 const int Backprojector::INTERP_INVALID = -1;
 const int Backprojector::INTERP_NEAREST = 0;
 const int Backprojector::INTERP_LINEAR = 1;
-const int Backprojector::INTERP_FREQ_PREINTERPOLATION = 2;
+const int Backprojector::INTERP_CUBIC = 2;
+const int Backprojector::INTERP_FREQ_PREINTERPOLATION = 3;
 #if HAVE_BSPLINE_INTERP
-const int Backprojector::INTERP_BSPLINE = 3;
-const int Backprojector::INTERP_1BSPLINE = 4;
-const int Backprojector::INTERP_2BSPLINE = 5;
-const int Backprojector::INTERP_3BSPLINE = 6;
+const int Backprojector::INTERP_BSPLINE = 4;
+const int Backprojector::INTERP_1BSPLINE = 5;
+const int Backprojector::INTERP_2BSPLINE = 6;
+const int Backprojector::INTERP_3BSPLINE = 7;
 #endif
 
-const char* Backprojector::s_aszInterpName[] = 
+const char* const Backprojector::s_aszInterpName[] =
 {
-  {"nearest"},
-  {"linear"},
-  {"freq_preinterpolationj"},
+  "nearest",
+  "linear",
+  "cubic",
+#if HAVE_FREQ_PREINTERP
+  "freq_preinterpolationj",
+#endif
 #if HAVE_BSPLINE_INTERP
-  {"bspline"},
-  {"1bspline"},
-  {"2bspline"},
-  {"3bspline"},
+  "bspline",
+  "1bspline",
+  "2bspline",
+  "3bspline",
 #endif
 };
 
-const char* Backprojector::s_aszInterpTitle[] = 
+const char* const Backprojector::s_aszInterpTitle[] =
 {
-  {"Nearest"},
-  {"Linear"},
-  {"Frequency Preinterpolationj"},
+  "Nearest",
+  "Linear",
+  "Cubic",
+#if HAVE_FREQ_PREINTERP
+  "Frequency Preinterpolation",
+#endif
 #if HAVE_BSPLINE_INTERP
-  {"B-Spline"},
-  {"B-Spline 1st Order"},
-  {"B-Spline 2nd Order"},
-  {"B-Spline 3rd Order"},
+  "B-Spline",
+  "B-Spline 1st Order",
+  "B-Spline 2nd Order",
+  "B-Spline 3rd Order",
 #endif
 };
 
@@ -97,21 +97,29 @@ const int Backprojector::s_iInterpCount = sizeof(s_aszInterpName) / sizeof(const
 
 
 
-Backprojector::Backprojector (const Projections& proj, ImageFile& im, const char* const backprojName, const char* const interpName, const int interpFactor)
+Backprojector::Backprojector (const Projections& proj, ImageFile& im, const char* const backprojName,
+                              const char* const interpName, const int interpFactor, const ReconstructionROI* pROI)
 {
   m_fail = false;
   m_pBackprojectImplem = NULL;
 
-  initBackprojector (proj, im, backprojName, interpName, interpFactor);
+  initBackprojector (proj, im, backprojName, interpName, interpFactor, pROI);
 }
 
-void 
+void
 Backprojector::BackprojectView (const double* const viewData, const double viewAngle)
 {
   if (m_pBackprojectImplem != NULL)
     m_pBackprojectImplem->BackprojectView (viewData, viewAngle);
 }
 
+void
+Backprojector::PostProcessing()
+{
+  if (m_pBackprojectImplem != NULL)
+    m_pBackprojectImplem->PostProcessing();
+}
+
 Backprojector::~Backprojector ()
 {
   delete m_pBackprojectImplem;
@@ -121,11 +129,12 @@ Backprojector::~Backprojector ()
 //     Backproject* projector = selectBackprojector (...)
 //
 // PURPOSE
-//     Selects a backprojector based on BackprojType 
+//     Selects a backprojector based on BackprojType
 //     and initializes the backprojector
 
 bool
-Backprojector::initBackprojector (const Projections& proj, ImageFile& im, const char* const backprojName, const char* const interpName, const int interpFactor)
+Backprojector::initBackprojector (const Projections& proj, ImageFile& im, const char* const backprojName,
+                                  const char* const interpName, const int interpFactor, const ReconstructionROI* pROI)
 {
   m_nameBackproject = backprojName;
   m_nameInterpolation = interpName;
@@ -149,26 +158,22 @@ Backprojector::initBackprojector (const Projections& proj, ImageFile& im, const
   }
 
   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));
+    m_pBackprojectImplem = static_cast<Backproject*>(new BackprojectEquilinear(proj, im, m_idInterpolation, interpFactor, pROI));
+  else if (proj.geometry() == Scanner::GEOMETRY_EQUIANGULAR)
+    m_pBackprojectImplem = static_cast<Backproject*>(new BackprojectEquiangular(proj, im, m_idInterpolation, interpFactor, pROI));
   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));
+    if (m_idBackproject == BPROJ_TRIG)
+      m_pBackprojectImplem = static_cast<Backproject*>(new BackprojectTrig (proj, im, m_idInterpolation, interpFactor, pROI));
+    else if (m_idBackproject == BPROJ_TABLE)
+      m_pBackprojectImplem = static_cast<Backproject*>(new BackprojectTable (proj, im, m_idInterpolation, interpFactor, pROI));
+    else if (m_idBackproject == BPROJ_DIFF)
+      m_pBackprojectImplem = static_cast<Backproject*>(new BackprojectDiff (proj, im, m_idInterpolation, interpFactor, pROI));
+    else if (m_idBackproject == BPROJ_IDIFF)
+      m_pBackprojectImplem = static_cast<Backproject*>(new BackprojectIntDiff (proj, im, m_idInterpolation, interpFactor, pROI));
   } else {
-      m_fail = true;
-      m_failMessage = "Unable to select a backprojection method [Backprojector::initBackprojector]";
-      return false;
+    m_fail = true;
+    m_failMessage = "Unable to select a backprojection method [Backprojector::initBackprojector]";
+    return false;
   }
 
   return true;
@@ -180,12 +185,12 @@ Backprojector::convertBackprojectNameToID (const char* const backprojName)
 {
   int backprojID = BPROJ_INVALID;
 
-  for (int i = 0; i < s_iBackprojectCount; i++)
-      if (strcasecmp (backprojName, s_aszBackprojectName[i]) == 0) {
-         backprojID = i;
-         break;
-      }
-
+  for (int i = 0; i < s_iBackprojectCount; i++) {
+    if (strcasecmp (backprojName, s_aszBackprojectName[i]) == 0) {
+      backprojID = i;
+      break;
+    }
+  }
   return (backprojID);
 }
 
@@ -195,7 +200,7 @@ Backprojector::convertBackprojectIDToName (int bprojID)
   static const char *bprojName = "";
 
   if (bprojID >= 0 && bprojID < s_iBackprojectCount)
-      return (s_aszBackprojectName[bprojID]);
+    return (s_aszBackprojectName[bprojID]);
 
   return (bprojName);
 }
@@ -206,7 +211,7 @@ Backprojector::convertBackprojectIDToTitle (const int bprojID)
   static const char *bprojTitle = "";
 
   if (bprojID >= 0 && bprojID < s_iBackprojectCount)
-      return (s_aszBackprojectTitle[bprojID]);
+    return (s_aszBackprojectTitle[bprojID]);
 
   return (bprojTitle);
 }
@@ -217,12 +222,12 @@ Backprojector::convertInterpNameToID (const char* const interpName)
 {
   int interpID = INTERP_INVALID;
 
-  for (int i = 0; i < s_iInterpCount; i++)
-      if (strcasecmp (interpName, s_aszInterpName[i]) == 0) {
-         interpID = i;
-         break;
-      }
-
+  for (int i = 0; i < s_iInterpCount; i++) {
+    if (strcasecmp (interpName, s_aszInterpName[i]) == 0) {
+      interpID = i;
+      break;
+    }
+  }
   return (interpID);
 }
 
@@ -232,7 +237,7 @@ Backprojector::convertInterpIDToName (const int interpID)
   static const char *interpName = "";
 
   if (interpID >= 0 && interpID < s_iInterpCount)
-      return (s_aszInterpName[interpID]);
+    return (s_aszInterpName[interpID]);
 
   return (interpName);
 }
@@ -243,7 +248,7 @@ Backprojector::convertInterpIDToTitle (const int interpID)
   static const char *interpTitle = "";
 
   if (interpID >= 0 && interpID < s_iInterpCount)
-      return (s_aszInterpTitle[interpID]);
+    return (s_aszInterpTitle[interpID]);
 
   return (interpTitle);
 }
@@ -256,14 +261,20 @@ Backprojector::convertInterpIDToTitle (const int interpID)
 // PURPOSE
 //   Pure virtual base class for all backprojectors.
 
-Backproject::Backproject (const Projections& proj, ImageFile& im, int interpType, const int interpFactor)
-    : proj(proj), im(im), interpType(interpType), m_interpFactor(interpFactor)
+Backproject::Backproject (const Projections& proj, ImageFile& im, int interpType, const int interpFactor,
+                          const ReconstructionROI* pROI)
+: proj(proj), im(im), interpType(interpType), m_interpFactor(interpFactor), m_bPostProcessingDone(false)
 {
   detInc = proj.detInc();
   nDet = proj.nDet();
-  iDetCenter = (nDet - 1) / 2; // index refering to L=0 projection 
-  rotScale = proj.rotInc();
-  rotScale /= (proj.nView() * proj.rotInc() / PI); // scale by number of PI rotations
+  iDetCenter = (nDet - 1) / 2;  // index refering to L=0 projection
+
+  if (proj.geometry() == Scanner::GEOMETRY_PARALLEL)
+    rotScale = PI / proj.nView(); // scale by number of PI rotations
+  else if (proj.geometry() == Scanner::GEOMETRY_EQUIANGULAR || proj.geometry() == Scanner::GEOMETRY_EQUILINEAR)
+    rotScale =  (2 * PI) / proj.nView(); // scale by number of 2PI rotations
+  else
+    sys_error (ERR_SEVERE, "Invalid geometry type %d [Backproject::Backproject]", proj.geometry());
 
   v = im.getArray();
   nx = im.nx();
@@ -275,15 +286,47 @@ Backproject::Backproject (const Projections& proj, ImageFile& im, int interpType
   yMin = -proj.phmLen() / 2;
   yMax = yMin + proj.phmLen();
 
-  xInc = (xMax - xMin) / nx;   // size of cells
+  if (pROI) {
+    if (pROI->m_dXMin > xMin)
+      xMin = pROI->m_dXMin;
+    if (pROI->m_dXMax < xMax)
+      xMax = pROI->m_dXMax;
+    if (pROI->m_dYMin > yMin)
+      yMin = pROI->m_dYMin;
+    if (pROI->m_dYMax < yMax)
+      yMax = pROI->m_dYMax;
+
+    if (xMin > xMax) {
+      double temp = xMin;
+      xMin = xMax;
+      xMax = temp;
+    }
+    if (yMin > yMax) {
+      double temp = yMin;
+      yMin = yMax;
+      yMax = temp;
+    }
+  }
+
+  xInc = (xMax - xMin) / nx;    // size of cells
   yInc = (yMax - yMin) / ny;
 
+  im.setAxisIncrement (xInc, yInc);
+  im.setAxisExtent (xMin, xMax, yMin, yMax);
+
   m_dFocalLength = proj.focalLength();
+  m_dSourceDetectorLength = proj.sourceDetectorLength();
 }
 
 Backproject::~Backproject ()
 {}
 
+void
+Backproject::PostProcessing()
+{
+  m_bPostProcessingDone = true;
+}
+
 void
 Backproject::ScaleImageByRotIncrement ()
 {
@@ -294,21 +337,21 @@ Backproject::ScaleImageByRotIncrement ()
 
 void Backproject::errorIndexOutsideDetector (int ix, int iy, double theta, double r, double phi, double L, int iDetPos)
 {
-    sys_error (ERR_WARNING, "r=%f, phi=%f", r, phi);
-    errorIndexOutsideDetector (ix, iy, theta, L, iDetPos);
+  sys_error (ERR_WARNING, "r=%f, phi=%f", r, phi);
+  errorIndexOutsideDetector (ix, iy, theta, L, iDetPos);
 }
 
 void Backproject::errorIndexOutsideDetector (int ix, int iy, double theta, double L, int iDetPos)
-{\r
+{
 #if 1
-  ostringstream os;
+  std::ostringstream os;
   os << "ix=" << ix << ", iy=" << iy << ", theta=" << theta << ", L=" << L << ", detinc=" << detInc << "\n";
   os << "ndet=" << nDet << ", detInc=" << detInc << ", iDetCenter=" << iDetCenter << "\n";
   os << "xMin=" << xMin << ", xMax=" << xMax << ", xInc=" << xInc << "\n";
   os << "yMin=" << yMin << ", yMax=" << yMax << ", yInc=" << yInc << "\n";
   os << "iDetPos index outside bounds: " << iDetPos << " [backprojector]";;
 
-  sys_error (ERR_WARNING, os.str().c_str());\r
+  sys_error (ERR_WARNING, os.str().c_str());
 #endif
 }
 
@@ -324,8 +367,17 @@ BackprojectTrig::BackprojectView (const double* const filteredProj, const double
 {
   double theta = view_angle;
 
-  double x = xMin + xInc / 2;  // Rectang coords of center of pixel 
-  for (int ix = 0; ix < nx; x += xInc, ix++) {
+  CubicPolyInterpolator* pCubicInterp = NULL;
+  if (interpType == Backprojector::INTERP_CUBIC)
+    pCubicInterp = new CubicPolyInterpolator (filteredProj, nDet);
+
+  double xstart = xMin + xInc / 2;   // Rectang coords of center of pixel
+#if HAVE_OPENMP
+  #pragma omp parallel for
+#endif
+  for (int ix = 0; ix < nx; ix++) {
+    double x = xstart + (ix * xInc);
+
     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
@@ -333,25 +385,28 @@ BackprojectTrig::BackprojectView (const double* const filteredProj, const double
       double L = r * cos (theta - phi);  // position on detector
 
       if (interpType == Backprojector::INTERP_NEAREST) {
-       int iDetPos = iDetCenter + nearest<int> (L / detInc); // calc'd index in the filter raysum array
+        int iDetPos = iDetCenter + nearest<int> (L / detInc); // calc'd index in the filter raysum array
 
-       if (iDetPos < 0 || iDetPos >= nDet)     // check for impossible: index outside of raysum pos 
-           errorIndexOutsideDetector (ix, iy, theta, r, phi, L, iDetPos);
-       else
-         v[ix][iy] += rotScale * filteredProj[iDetPos];
+        if (iDetPos >= 0 && iDetPos < nDet)
+          v[ix][iy] += rotScale * filteredProj[iDetPos];
       } else if (interpType == Backprojector::INTERP_LINEAR) {
-         double p = L / detInc;        // position along detector
-         double pFloor = floor (p);
-         int iDetPos = iDetCenter + static_cast<int>(pFloor);
-         double frac = p - pFloor;     // fraction distance from det
-         if (iDetPos < 0 || iDetPos >= nDet - 1)       // check for impossible: index outside of raysum pos 
-           errorIndexOutsideDetector (ix, iy, theta, r, phi, L, iDetPos);
-         else
-           v[ix][iy] += rotScale * ((1-frac) * filteredProj[iDetPos] + frac * filteredProj[iDetPos+1]);
+        double p = L / detInc;  // position along detector
+        double pFloor = floor (p);
+        int iDetPos = iDetCenter + static_cast<int>(pFloor);
+        double frac = p - pFloor;       // fraction distance from det
+        if (iDetPos >= 0 && iDetPos < nDet - 1)
+          v[ix][iy] += rotScale * ((1-frac) * filteredProj[iDetPos] + frac * filteredProj[iDetPos+1]);
+      } else if (interpType == Backprojector::INTERP_CUBIC) {
+        double p = iDetCenter + (L / detInc);   // position along detector
+        if (p >= 0 && p < nDet)
+          v[ix][iy] += rotScale * pCubicInterp->interpolate (p);
       }
     }
   }
-}  
+
+  if (interpType == Backprojector::INTERP_CUBIC)
+    delete pCubicInterp;
+}
 
 
 // CLASS IDENTICATION
@@ -360,26 +415,41 @@ BackprojectTrig::BackprojectView (const double* const filteredProj, const double
 // PURPOSE
 //   Precalculates trigometric function value for each point in image for backprojection.
 
-BackprojectTable::BackprojectTable (const Projections& proj, ImageFile& im, int interpType, const int interpFactor)
-  : Backproject (proj, im, interpType, interpFactor)
+BackprojectTable::BackprojectTable (const Projections& proj, ImageFile& im, int interpType,
+                                    const int interpFactor, const ReconstructionROI* pROI)
+: Backproject (proj, im, interpType, interpFactor, pROI)
 {
   arrayR.initSetSize (im.nx(), im.ny());
   arrayPhi.initSetSize (im.nx(), im.ny());
   r = arrayR.getArray();
   phi = arrayPhi.getArray();
 
-  double x, y;                 // Rectang coords of center of pixel 
-  int ix, iy;
-  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 xstart = xMin + xInc / 2;
+
+#if HAVE_OPENMP
+  #pragma omp parallel for
+#endif
+  for (int ix = 0; ix < nx; ix++) {
+    double x = xstart + (ix * xInc);
+    double y = yMin + yInc / 2;
+    for (int iy = 0; iy < ny; iy++, y += yInc) {
       r[ix][iy] = sqrt (x * x + y * y);
       phi[ix][iy] = atan2 (y, x);
     }
+  }
 }
 
 BackprojectTable::~BackprojectTable ()
 {
-  ScaleImageByRotIncrement();
+}
+
+void
+BackprojectTable::PostProcessing()
+{
+  if (! m_bPostProcessingDone) {
+    ScaleImageByRotIncrement();
+    m_bPostProcessingDone = true;
+  }
 }
 
 void
@@ -387,6 +457,13 @@ BackprojectTable::BackprojectView (const double* const filteredProj, const doubl
 {
   double theta = view_angle;
 
+  CubicPolyInterpolator* pCubicInterp = NULL;
+  if (interpType == Backprojector::INTERP_CUBIC)
+    pCubicInterp = new CubicPolyInterpolator (filteredProj, nDet);
+
+#if HAVE_OPENMP
+  #pragma omp parallel for
+#endif
   for (int ix = 0; ix < nx; ix++) {
     ImageFileColumn pImCol = v[ix];
 
@@ -394,24 +471,30 @@ BackprojectTable::BackprojectView (const double* const filteredProj, const doubl
       double L = r[ix][iy] * cos (theta - phi[ix][iy]);
 
       if (interpType == Backprojector::INTERP_NEAREST) {
-       int iDetPos = iDetCenter + nearest<int>(L / detInc);    // calc index in the filtered raysum vector 
+        int iDetPos = iDetCenter + nearest<int>(L / detInc);    // calc index in the filtered raysum vector
 
-       if (iDetPos < 0 || iDetPos >= nDet)     // check for impossible: index outside of raysum pos 
-         errorIndexOutsideDetector (ix, iy, theta, r[ix][iy], phi[ix][iy], L, iDetPos);
-       else
-         pImCol[iy] += filteredProj[iDetPos];
+        if (iDetPos >= 0 && iDetPos < nDet) {
+          pImCol[iy] += filteredProj[iDetPos];
+        }
       } else if (interpType == Backprojector::INTERP_LINEAR) {
-       double dPos = L / 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, theta, r[ix][iy], phi[ix][iy], L, iDetPos);
-       else
-         pImCol[iy] += ((1-frac) * filteredProj[iDetPos] + frac * filteredProj[iDetPos+1]);
+        double dPos = L / 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) {
+          pImCol[iy] += ((1-frac) * filteredProj[iDetPos] + frac * filteredProj[iDetPos+1]);
+        }
+      } else if (interpType == Backprojector::INTERP_CUBIC) {
+        double p = iDetCenter + (L / detInc);   // position along detector
+        if (p >= 0 && p < nDet) {
+          pImCol[iy] += pCubicInterp->interpolate (p);
+        }
       }
-    }  // end for y 
-  }    // end for x 
+    }   // end for y
+  }     // end for x
+
+  if (interpType == Backprojector::INTERP_CUBIC)
+    delete pCubicInterp;
 }
 
 
@@ -422,10 +505,11 @@ BackprojectTable::BackprojectView (const double* const filteredProj, const doubl
 //   Backprojects by precalculating the change in L position for each x & y step in the image.
 //   Iterates in x & y direction by adding difference in L position
 
-BackprojectDiff::BackprojectDiff (const Projections& proj, ImageFile& im, int interpType, const int interpFactor)
-  :  Backproject (proj, im, interpType, interpFactor)
+BackprojectDiff::BackprojectDiff (const Projections& proj, ImageFile& im, int interpType,
+                                  const int interpFactor, const ReconstructionROI* pROI)
+:  Backproject (proj, im, interpType, interpFactor, pROI)
 {
-  // calculate center of first pixel v[0][0] 
+  // calculate center of first pixel v[0][0]
   double x = xMin + xInc / 2;
   double y = yMin + yInc / 2;
   start_r = sqrt (x * x + y * y);
@@ -434,208 +518,157 @@ BackprojectDiff::BackprojectDiff (const Projections& proj, ImageFile& im, int in
   im.arrayDataClear();
 }
 
-BackprojectDiff::~BackprojectDiff()
+BackprojectDiff::~BackprojectDiff ()
 {
-  ScaleImageByRotIncrement();
 }
 
 void
-BackprojectDiff::BackprojectView (const double* const filteredProj, const double view_angle)
+BackprojectDiff::PostProcessing()
 {
-  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) {
-    double curDetPos = lColStart;
-    ImageFileColumn pImCol = v[ix];
-  
-    for (int iy = 0; iy < ny; iy++, curDetPos += det_dy) {
-#ifdef DEBUG
-      printf ("[%2d,%2d]:  %8.5f  ", ix, iy, curDetPos);
-#endif
-      if (interpType == Backprojector::INTERP_NEAREST) {
-       int iDetPos = iDetCenter + nearest<int>(curDetPos / detInc);    // calc index in the filtered raysum vector 
-
-       if (iDetPos < 0 || iDetPos >= nDet)     // check for impossible: index outside of raysum pos 
-           errorIndexOutsideDetector (ix, iy, theta, curDetPos, iDetPos);
-       else
-         pImCol[iy] += filteredProj[iDetPos];
-      } else if (interpType == Backprojector::INTERP_LINEAR) {
-       double detPos = curDetPos / detInc;             // position along detector 
-       double detPosFloor = floor (detPos);
-       int iDetPos = iDetCenter + static_cast<int>(detPosFloor);
-       double frac = detPos - detPosFloor;     // fraction distance from det 
-       if (iDetPos < 0 || iDetPos >= nDet - 1)
-           errorIndexOutsideDetector (ix, iy, theta, curDetPos, iDetPos);
-       else
-         pImCol[iy] += ((1-frac) * filteredProj[iDetPos] + frac * filteredProj[iDetPos+1]);
-      }
-    }  // end for y 
-  }    // end for x 
+  if (! m_bPostProcessingDone) {
+    ScaleImageByRotIncrement();
+    m_bPostProcessingDone = true;
+  }
 }
 
-
-// CLASS IDENTICATION
-//   BackprojectDiff2
-//
-// PURPOSE
-//   Optimized version of BackprojectDiff
-
 void
-BackprojectDiff2::BackprojectView (const double* const filteredProj, const double view_angle)
+BackprojectDiff::BackprojectView (const double* const filteredProj, const double view_angle)
 {
   double theta = view_angle;
 
-  // Distance betw. detectors for an angle given in units of detectors 
+  // Distance between detectors for an angle given in units of detectors
   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;
-       
-#ifdef DEBUG
-  printf ("start_r=%8.5f, start_phi=%8.5f, rotScale=%8.5f\n", start_r, start_phi, rotScale);
-#endif
-  for (int ix = 0; ix < nx; ix++, detPosColStart += det_dx) {
-    double curDetPos = detPosColStart;
-    ImageFileColumn pImCol = v[ix];
+  // calculate detPosition for first point in image (ix=0, iy=0)
+  double detPosColBase = iDetCenter + start_r * cos (theta - start_phi) / detInc;
 
-    for (int iy = 0; iy < ny; iy++, curDetPos += det_dy) {
-#ifdef DEBUG
-      printf ("[%2d,%2d]: %8.5f %8.5f\n", ix, iy, curDetPos, filteredProj[iDetCenter + nearest<int>(curDetPos)]);
-#endif
-      if (interpType == Backprojector::INTERP_NEAREST) {
-       int iDetPos = iDetCenter + nearest<int> (curDetPos);    // calc index in the filtered raysum vector 
-       
-       if (iDetPos < 0 || iDetPos >= nDet)     // check for impossible: index outside of raysum pos 
-           errorIndexOutsideDetector (ix, iy, theta, curDetPos, iDetPos);
-       else
-         *pImCol++ += filteredProj[iDetPos];
-      } else if (interpType == Backprojector::INTERP_LINEAR) {
-       double detPosFloor = floor (curDetPos);
-       int iDetPos = iDetCenter + static_cast<int>(detPosFloor);
-       double frac = curDetPos - detPosFloor;  // fraction distance from det 
-       if (iDetPos < 0 || iDetPos >= nDet - 1)
-           errorIndexOutsideDetector (ix, iy, theta, curDetPos, iDetPos);
-       else
-         *pImCol++ += filteredProj[iDetPos] + (frac * (filteredProj[iDetPos+1] - filteredProj[iDetPos]));
-      }
-    }  // end for y
-  }    // end for x
-}
-
-// CLASS IDENTICATION
-//   BackprojectIntDiff2
-//
-// PURPOSE
-//   Integer version of BackprojectDiff2
-
-void
-BackprojectIntDiff2::BackprojectView (const double* const filteredProj, const double view_angle)
-{
-  double theta = view_angle;
-
-  static const kint32 scale = 1 << 16;
-  static const double dScale = scale;
-  static const kint32 halfScale = scale / 2;
+  CubicPolyInterpolator* pCubicInterp = NULL;
+  double* deltaFilteredProj = NULL;
+  if (interpType == Backprojector::INTERP_LINEAR) {
+    // precalculate scaled difference for linear interpolation
+    deltaFilteredProj = new double [nDet];
+    for (int i = 0; i < nDet - 1; i++)
+      deltaFilteredProj[i] = filteredProj[i+1] - filteredProj[i];
+    deltaFilteredProj[nDet - 1] = 0;  // last detector
+  } else if (interpType == Backprojector::INTERP_CUBIC) {
+    pCubicInterp = new CubicPolyInterpolator (filteredProj, nDet);
+  }
 
-  const kint32 det_dx = nearest<kint32> (xInc * cos (theta) / detInc * scale);
-  const kint32 det_dy = nearest<kint32> (yInc * sin (theta) / detInc * scale);
+  int iLastDet = nDet - 1;
 
-  // calculate L for first point in image (0, 0) 
-  kint32 detPosColStart = nearest<kint32> (start_r * cos (theta - start_phi) / detInc * scale);
-       
-  for (int ix = 0; ix < nx; ix++, detPosColStart += det_dx) {
-    kint32 curDetPos = detPosColStart;
+#if HAVE_OPENMP
+  #pragma omp parallel for
+#endif
+  for (int ix = 0; ix < nx; ix++) {
+    double detPos = detPosColBase + (ix * det_dx);
     ImageFileColumn pImCol = v[ix];
 
-    for (int iy = 0; iy < ny; iy++, curDetPos += det_dy) {
+    for (int iy = 0; iy < ny; iy++, detPos += det_dy) {
       if (interpType == Backprojector::INTERP_NEAREST) {
-       int detPosNearest = (curDetPos >= 0 ? ((curDetPos + halfScale) / scale) : ((curDetPos - halfScale) / scale));
-       int iDetPos = iDetCenter + detPosNearest;       // calc index in the filtered raysum vector 
-
-       if (iDetPos < 0 || iDetPos >= nDet)  // check for index outside of raysum pos 
-           errorIndexOutsideDetector (ix, iy, theta, curDetPos, iDetPos);
-       else
-         *pImCol++ += filteredProj[iDetPos];
+        int iDetPos = nearest<int> (detPos); // calc index in the filtered raysum vector
+        if (iDetPos >= 0 && iDetPos < nDet) {
+          *pImCol++ += filteredProj[iDetPos];
+        }
       } else if (interpType == Backprojector::INTERP_LINEAR) {
-       kint32 detPosFloor = curDetPos / scale;
-       kint32 detPosRemainder = curDetPos % scale;
-       if (detPosRemainder < 0) {
-         detPosFloor--;
-         detPosRemainder += scale;
-       }
-       int iDetPos = iDetCenter + detPosFloor;
-       double frac = detPosRemainder / dScale;
-       if (iDetPos < 0 || iDetPos >= nDet - 1)
-           errorIndexOutsideDetector (ix, iy, theta, curDetPos, iDetPos);
-       else
-         *pImCol++ += ((1.-frac) * filteredProj[iDetPos] + frac * filteredProj[iDetPos+1]);
+        double detPosFloor = floor (detPos);
+        int iDetPos = static_cast<int>(detPosFloor);
+        double frac = detPos - detPosFloor;  // fraction distance from det
+        if (iDetPos >= 0 && iDetPos <= iLastDet) {
+          *pImCol++ += filteredProj[iDetPos] + (frac * deltaFilteredProj[iDetPos]);
+        }
+      } else if (interpType == Backprojector::INTERP_CUBIC) {
+        double p = detPos;   // position along detector
+        if (p >= 0 && p < nDet) {
+          *pImCol++  += pCubicInterp->interpolate (p);
+        }
       }
-    }  // end for y
-  }    // end for x
+    }   // end for y
+  }     // end for x
+
+  if (interpType == Backprojector::INTERP_LINEAR)
+    delete deltaFilteredProj;
+  else if (interpType == Backprojector::INTERP_CUBIC)
+    delete pCubicInterp;
 }
 
+
 // CLASS IDENTICATION
-//   BackprojectIntDiff3
+//   BackprojectIntDiff
 //
 // PURPOSE
-//   Highly optimized version of BackprojectIntDiff2
+//   Highly optimized and integer version of BackprojectDiff
 
 void
-BackprojectIntDiff3::BackprojectView (const double* const filteredProj, const double view_angle)
+BackprojectIntDiff::BackprojectView (const double* const filteredProj, const double view_angle)
 {
   double theta = view_angle;  // add half PI to view angle to get perpendicular theta angle
+#if SIZEOF_LONG == 4
   static const int scaleShift = 16;
-  static const kint32 scale = (1 << scaleShift);
-  static const kint32 scaleBitmask = scale - 1;
-  static const kint32 halfScale = scale / 2;
+#elif SIZEOF_LONG == 8
+  static const int scaleShift = 32;
+#endif
+  static const long scale = (1L << scaleShift);
+  static const long scaleBitmask = scale - 1;
+  static const long halfScale = scale / 2;
   static const double dInvScale = 1. / scale;
 
-  const kint32 det_dx = nearest<kint32> (xInc * cos (theta) / detInc * scale);
-  const kint32 det_dy = nearest<kint32> (yInc * sin (theta) / detInc * scale);
+  const long det_dx = nearest<long> (xInc * cos (theta) / detInc * scale);
+  const long det_dy = nearest<long> (yInc * sin (theta) / detInc * scale);
+
+  // calculate L for first point in image (0, 0)
+  long detPosColBase = nearest<long> ((start_r * cos (theta - start_phi) / detInc + iDetCenter) * scale);
 
-  // calculate L for first point in image (0, 0) 
-  kint32 detPosColStart = nearest<kint32> ((start_r * cos (theta - start_phi) / detInc + iDetCenter) * scale);
-       
-  // precalculate scaled difference for linear interpolation
-  double* deltaFilteredProj = new double [nDet];
+  double* deltaFilteredProj = NULL;
+  CubicPolyInterpolator* pCubicInterp = NULL;
   if (interpType == Backprojector::INTERP_LINEAR) {
+    // precalculate scaled difference for linear interpolation
+    deltaFilteredProj = new double [nDet];
     for (int i = 0; i < nDet - 1; i++)
       deltaFilteredProj[i] = (filteredProj[i+1] - filteredProj[i]) * dInvScale;
+    deltaFilteredProj[nDet - 1] = 0;  // last detector
+  } else if (interpType == Backprojector::INTERP_CUBIC) {
+    pCubicInterp = new CubicPolyInterpolator (filteredProj, nDet);
   }
-  deltaFilteredProj[nDet - 1] = 0;  // last detector
 
   int iLastDet = nDet - 1;
-  for (int ix = 0; ix < nx; ix++, detPosColStart += det_dx) {
-    kint32 curDetPos = detPosColStart;
+#if HAVE_OPENMP
+  #pragma omp parallel for
+#endif
+  for (int ix = 0; ix < nx; ix++) {
+    long detPos = detPosColBase + (ix * det_dx);
     ImageFileColumn pImCol = v[ix];
 
-    if (interpType == Backprojector::INTERP_NEAREST) {
-      for (int iy = 0; iy < ny; iy++, curDetPos += det_dy) {
-       const int iDetPos = (curDetPos + halfScale) >> 16;
-       if (iDetPos >= 0 && iDetPos <= iLastDet)
-         *pImCol++ += filteredProj[iDetPos];
-      }        // end for iy
-    } else if (interpType == Backprojector::INTERP_FREQ_PREINTERPOLATION) {
-      for (int iy = 0; iy < ny; iy++, curDetPos += det_dy) {
-       const int iDetPos = ((curDetPos + halfScale) >> 16) * m_interpFactor;
-       if (iDetPos >= 0 && iDetPos <= iLastDet)
-       *pImCol++ += filteredProj[iDetPos];
-      }        // end for iy
-    } else if (interpType == Backprojector::INTERP_LINEAR) {
-      for (int iy = 0; iy < ny; iy++, curDetPos += det_dy) {
-       const kint32 iDetPos = curDetPos >> scaleShift;
-       const kint32 detRemainder = curDetPos & scaleBitmask;
-       if (iDetPos >= 0 && iDetPos <= iLastDet)
-         *pImCol++ += filteredProj[iDetPos] + (detRemainder * deltaFilteredProj[iDetPos]);
-      }        // end for iy
-    } //end linear
-  } // end for ix\r
-\r
-  delete deltaFilteredProj;
+    for (int iy = 0; iy < ny; iy++, detPos += det_dy) {
+      if (interpType == Backprojector::INTERP_NEAREST) {
+        const int iDetPos = (detPos + halfScale) >> scaleShift;
+        if (iDetPos >= 0 && iDetPos <= iLastDet) {
+          *pImCol++ += filteredProj[iDetPos];
+        } else
+          pImCol++;
+      } else if (interpType == Backprojector::INTERP_FREQ_PREINTERPOLATION) {
+        const int iDetPos = ((detPos + halfScale) >> scaleShift) * m_interpFactor;
+        if (iDetPos >= 0 && iDetPos <= iLastDet) {
+          *pImCol++ += filteredProj[iDetPos];
+        } else
+          pImCol++;
+      } else if (interpType == Backprojector::INTERP_LINEAR) {
+        const long iDetPos = detPos >> scaleShift;
+        if (iDetPos >= 0 && iDetPos <= iLastDet) {
+          const long detRemainder = detPos & scaleBitmask;
+          *pImCol++ += filteredProj[iDetPos] + (detRemainder * deltaFilteredProj[iDetPos]);
+        } else
+          pImCol++;
+      } else if (interpType == Backprojector::INTERP_CUBIC) {
+        *pImCol++ += pCubicInterp->interpolate (static_cast<double>(detPos) / scale);
+      } // end Cubic
+    } // end for iy
+  } // end for ix
+
+  if (interpType == Backprojector::INTERP_LINEAR)
+    delete deltaFilteredProj;
+  else if (interpType == Backprojector::INTERP_CUBIC)
+    delete pCubicInterp;
 }
 
 
@@ -644,36 +677,45 @@ BackprojectEquiangular::BackprojectView (const double* const filteredProj, const
 {
   double beta = view_angle;
 
+  CubicPolyInterpolator* pCubicInterp = NULL;
+  if (interpType == Backprojector::INTERP_CUBIC)
+    pCubicInterp = new CubicPolyInterpolator (filteredProj, nDet);
+
+#if HAVE_OPENMP
+  #pragma omp parallel for
+#endif
   for (int ix = 0; ix < nx; ix++) {
     ImageFileColumn pImCol = v[ix];
 
-    for (int iy = 0; iy < ny; iy++) { 
+    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 dPos = gamma / detInc;  // position along detector
       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;
+        int iDetPos = iDetCenter + nearest<int>(dPos);  // calc index in the filtered raysum vector
+        if (iDetPos >= 0 && iDetPos < nDet)
+          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] += (filteredProj[iDetPos] + frac * (filteredProj[iDetPos+1] - filteredProj[iDetPos])) / dL2;
+        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)
+          pImCol[iy] += (filteredProj[iDetPos] + frac * (filteredProj[iDetPos+1] - filteredProj[iDetPos])) / dL2;
+      } else if (interpType == Backprojector::INTERP_CUBIC) {
+        double d = iDetCenter + dPos;           // position along detector
+        if (d >= 0 && d < nDet)
+          pImCol[iy] += pCubicInterp->interpolate (d) / dL2;
       }
-    }  // end for y 
-  }    // end for x 
+    }   // end for y
+  }     // end for x
+
+  if (interpType == Backprojector::INTERP_CUBIC)
+    delete pCubicInterp;
 }
 
 void
@@ -681,6 +723,13 @@ BackprojectEquilinear::BackprojectView (const double* const filteredProj, const
 {
   double beta = view_angle;
 
+  CubicPolyInterpolator* pCubicInterp = NULL;
+  if (interpType == Backprojector::INTERP_CUBIC)
+    pCubicInterp = new CubicPolyInterpolator (filteredProj, nDet);
+
+#if HAVE_OPENMP
+  #pragma omp parallel for
+#endif
   for (int ix = 0; ix < nx; ix++) {
     ImageFileColumn pImCol = v[ix];
 
@@ -690,29 +739,32 @@ BackprojectEquilinear::BackprojectView (const double* const filteredProj, const
       double rsin_t = r[ix][iy] * sin (dAngleDiff);
 
       double dU = (m_dFocalLength + rsin_t) / m_dFocalLength;
+      double dU2 = dU * dU;
+
       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; 
+      // Scale for imaginary detector that passes through origin of phantom, see Kak-Slaney Figure 3.22.
+      dDetPos *= m_dSourceDetectorLength / m_dFocalLength;
+      double dPos = dDetPos / detInc;  // position along detector array
 
       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));
+        int iDetPos = iDetCenter + nearest<int>(dPos);  // calc index in the filtered raysum vector
+        if (iDetPos >= 0 && iDetPos < nDet)
+          pImCol[iy] += filteredProj[iDetPos] / dU2;
       } 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] += (filteredProj[iDetPos] + frac * (filteredProj[iDetPos+1] - filteredProj[iDetPos])) / (dU * dU);
+        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)
+          pImCol[iy] += (filteredProj[iDetPos] + frac * (filteredProj[iDetPos+1] - filteredProj[iDetPos])) / dU2;
+      } else if (interpType == Backprojector::INTERP_CUBIC) {
+        double d = iDetCenter + dPos;           // position along detector
+        if (d >= 0 && d < nDet)
+          pImCol[iy] += pCubicInterp->interpolate (d) / dU2;
       }
-    }  // end for y 
-  }    // end for x 
+    }   // end for y
+  }     // end for x
+
+  if (interpType == Backprojector::INTERP_CUBIC)
+    delete pCubicInterp;
 }