r326: FFTW additions, filter image generation
[ctsim.git] / libctsim / backprojectors.cpp
index ef0de98cfaec261d8aa6aae9a5fcadd644c67c40..726e5b8d30189c14e472f5e4eee802930742964e 100644 (file)
@@ -8,7 +8,7 @@
 **  This is part of the CTSim program
 **  Copyright (C) 1983-2000 Kevin Rosenberg
 **
-**  $Id: backprojectors.cpp,v 1.2 2000/06/19 19:07:33 kevin Exp $
+**  $Id: backprojectors.cpp,v 1.21 2001/01/01 10:14:34 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
 
 #include "ct.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 char* Backprojector::s_aszBackprojectTitle[] = 
+{
+  {"Direct Trigometric"},
+  {"Trigometric Table"},
+  {"Difference Iteration"},
+  {"Difference Iteration Optimized"},
+  {"Integer Difference Iteration Optimized"},
+  {"Integer Difference Iteration Highly-Optimized"},
+};
+
+const int Backprojector::s_iBackprojectCount = sizeof(s_aszBackprojectName) / sizeof(const char*);
+
+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;
+#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;
+#endif
+
+const char* Backprojector::s_aszInterpName[] = 
+{
+  {"nearest"},
+  {"linear"},
+  {"freq_preinterpolationj"},
+#if HAVE_BSPLINE_INTERP
+  {"bspline"},
+  {"1bspline"},
+  {"2bspline"},
+  {"3bspline"},
+#endif
+};
+
+const char* Backprojector::s_aszInterpTitle[] = 
+{
+  {"Nearest"},
+  {"Linear"},
+  {"Frequency Preinterpolation"},
+#if HAVE_BSPLINE_INTERP
+  {"B-Spline"},
+  {"B-Spline 1st Order"},
+  {"B-Spline 2nd Order"},
+  {"B-Spline 3rd Order"},
+#endif
+};
+
+const int Backprojector::s_iInterpCount = sizeof(s_aszInterpName) / sizeof(const char*);
+
+
+
+Backprojector::Backprojector (const Projections& proj, ImageFile& im, const char* const backprojName, const char* const interpName, const int interpFactor)
+{
+  m_fail = false;
+  m_pBackprojectImplem = NULL;
+
+  initBackprojector (proj, im, backprojName, interpName, interpFactor);
+}
+
+void 
+Backprojector::BackprojectView (const double* const viewData, const double viewAngle)
+{
+  if (m_pBackprojectImplem != NULL)
+    m_pBackprojectImplem->BackprojectView (viewData, viewAngle);
+}
+
+Backprojector::~Backprojector ()
+{
+  delete m_pBackprojectImplem;
+}
 
 // FUNCTION IDENTIFICATION
 //     Backproject* projector = selectBackprojector (...)
 //     Selects a backprojector based on BackprojType 
 //     and initializes the backprojector
 
-Backproject* selectBackprojector (BackprojType bjType, const Projections& proj, ImageFile& im, InterpolationType interpType)
+bool
+Backprojector::initBackprojector (const Projections& proj, ImageFile& im, const char* const backprojName, const char* const interpName, const int interpFactor)
+{
+  m_nameBackproject = backprojName;
+  m_nameInterpolation = interpName;
+  m_pBackprojectImplem = NULL;
+  m_idBackproject = convertBackprojectNameToID (backprojName);
+  if (m_idBackproject == BPROJ_INVALID) {
+    m_fail = true;
+    m_failMessage = "Invalid backprojection name ";
+    m_failMessage += backprojName;
+  }
+  m_idInterpolation = convertInterpNameToID (interpName);
+  if (m_idInterpolation == INTERP_INVALID) {
+    m_fail = true;
+    m_failMessage = "Invalid interpolation name ";
+    m_failMessage += interpName;
+  }
+
+  if (m_fail || m_idBackproject == BPROJ_INVALID || m_idInterpolation == INTERP_INVALID) {
+    m_fail = true;
+    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;
+}
+
+
+int
+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;
+      }
+
+  return (backprojID);
+}
+
+const char*
+Backprojector::convertBackprojectIDToName (int bprojID)
+{
+  static const char *bprojName = "";
+
+  if (bprojID >= 0 && bprojID < s_iBackprojectCount)
+      return (s_aszBackprojectName[bprojID]);
+
+  return (bprojName);
+}
+
+const char*
+Backprojector::convertBackprojectIDToTitle (const int bprojID)
+{
+  static const char *bprojTitle = "";
+
+  if (bprojID >= 0 && bprojID < s_iBackprojectCount)
+      return (s_aszBackprojectTitle[bprojID]);
+
+  return (bprojTitle);
+}
+
+
+int
+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;
+      }
+
+  return (interpID);
+}
+
+const char*
+Backprojector::convertInterpIDToName (const int interpID)
 {
-    Backproject* bj = NULL;
-
-    if (bjType == O_BPROJ_TRIG)
-       bj = static_cast<Backproject*>(new BackprojectTrig (proj, im, interpType));
-    else if (bjType == O_BPROJ_TABLE)
-       bj = static_cast<Backproject*>(new BackprojectTable (proj, im, interpType));
-    else if (bjType == O_BPROJ_DIFF)
-       bj = static_cast<Backproject*>(new BackprojectDiff (proj, im, interpType));
-    else if (bjType == O_BPROJ_DIFF2)
-       bj = static_cast<Backproject*>(new BackprojectDiff2 (proj, im, interpType));
-    else if (bjType == O_BPROJ_IDIFF2)
-       bj = static_cast<Backproject*>(new BackprojectIntDiff2 (proj, im, interpType));
-    else 
-      sys_error (ERR_WARNING, "Illegal backproject type %d [selectBackprojector]");
-
-    return (bj);
+  static const char *interpName = "";
+
+  if (interpID >= 0 && interpID < s_iInterpCount)
+      return (s_aszInterpName[interpID]);
+
+  return (interpName);
 }
 
+const char*
+Backprojector::convertInterpIDToTitle (const int interpID)
+{
+  static const char *interpTitle = "";
+
+  if (interpID >= 0 && interpID < s_iInterpCount)
+      return (s_aszInterpTitle[interpID]);
+
+  return (interpTitle);
+}
+
+
 
 // CLASS IDENTICATION
 //   Backproject
@@ -61,13 +256,20 @@ Backproject* selectBackprojector (BackprojType bjType, const Projections& proj,
 // PURPOSE
 //   Pure virtual base class for all backprojectors.
 
-Backproject::Backproject (const Projections& proj, ImageFile& im, const InterpolationType interpType)
-  : proj(proj), im(im), interpType(interpType)
+Backproject::Backproject (const Projections& proj, ImageFile& im, int interpType, const int interpFactor)
+    : proj(proj), im(im), interpType(interpType), m_interpFactor(interpFactor)
 {
   detInc = proj.detInc();
   nDet = proj.nDet();
   iDetCenter = (nDet - 1) / 2; // index refering to L=0 projection 
-  rotInc = proj.rotInc();
+  rotScale = proj.rotInc();
+
+  if (proj.geometry() == Scanner::GEOMETRY_PARALLEL)\r
+       rotScale /= (proj.nView() * proj.rotInc() / PI); // scale by number of PI rotations\r
+  else if (proj.geometry() == Scanner::GEOMETRY_EQUIANGULAR || proj.geometry() == Scanner::GEOMETRY_EQUILINEAR)\r
+       rotScale /= (proj.nView() * proj.rotInc() / (2 * PI)); // scale by number of 2PI rotations\r
+  else\r
+         sys_error (ERR_SEVERE, "Invalid geometry type %d [Backproject::Backproject]", proj.geometry());\r
 
   v = im.getArray();
   nx = im.nx();
@@ -82,35 +284,38 @@ Backproject::Backproject (const Projections& proj, ImageFile& im, const Interpol
   xInc = (xMax - xMin) / nx;   // size of cells
   yInc = (yMax - yMin) / ny;
 
-  if (interpType != I_NEAREST && interpType != I_LINEAR)
-    sys_error (ERR_WARNING, "Illegal interpType %d [selectBackprojector]", interpType);
+  m_dFocalLength = proj.focalLength();
 }
 
-Backproject::~Backproject (void)
+Backproject::~Backproject ()
 {}
 
 void
-Backproject::ScaleImageByRotIncrement (void)
+Backproject::ScaleImageByRotIncrement ()
 {
   for (int ix = 0; ix < nx; ix++)
     for (int iy = 0; iy < ny; iy++)
-      v[ix][iy] *= rotInc;
+      v[ix][iy] *= rotScale;
 }
 
 void Backproject::errorIndexOutsideDetector (int ix, int iy, double theta, double r, double phi, double L, int iDetPos)
 {
-    printf ("r=%f, phi=%f\n", r, phi);
+    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)
-{
-    printf ("ix=%d, iy=%d\n", ix, iy);
-    printf ("theta=%f, L=%f, detInc=%f\n", theta, L, detInc);
-    printf ("proj.ndet=%d, proj.detInc=%.4f, iDetCenter=%d\n", nDet, detInc, iDetCenter);
-    printf ("xMin=%15.8f, xMax=%15.8f, xInc=%15.8f\n", xMin, xMax, xInc);
-    printf ("yMin=%15.8f, yMax=%15.8f, yInc=%15.8f\n", yMin, yMax, yInc);
-    sys_error (ERR_WARNING, "iDetPos index outside bounds: %d [backprojector]", iDetPos);
+{\r
+#if 1
+  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
+#endif
 }
 
 
@@ -123,24 +328,24 @@ 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
 
-      if (interpType == I_NEAREST) {
+      if (interpType == Backprojector::INTERP_NEAREST) {
        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] += rotInc * filteredProj[iDetPos];
-      } else if (interpType == I_LINEAR) {
+         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);
@@ -148,9 +353,10 @@ BackprojectTrig::BackprojectView (const double* const filteredProj, const double
          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] += rotInc * ((1-frac) * filteredProj[iDetPos] + frac * filteredProj[iDetPos+1]);
+           v[ix][iy] += rotScale * ((1-frac) * filteredProj[iDetPos] + frac * filteredProj[iDetPos+1]);
       }
     }
+  }
 }  
 
 
@@ -160,11 +366,11 @@ 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, InterpolationType interpType)
-  : Backproject::Backproject (proj, im, interpType)
+BackprojectTable::BackprojectTable (const Projections& proj, ImageFile& im, int interpType, const int interpFactor)
+  : Backproject (proj, im, interpType, interpFactor)
 {
-  arrayR.initSetSize (nx, ny);
-  arrayPhi.initSetSize (nx, ny);
+  arrayR.initSetSize (im.nx(), im.ny());
+  arrayPhi.initSetSize (im.nx(), im.ny());
   r = arrayR.getArray();
   phi = arrayPhi.getArray();
 
@@ -177,7 +383,7 @@ BackprojectTable::BackprojectTable (const Projections& proj, ImageFile& im, Inte
     }
 }
 
-BackprojectTable::~BackprojectTable (void)
+BackprojectTable::~BackprojectTable ()
 {
   ScaleImageByRotIncrement();
 }
@@ -185,7 +391,7 @@ BackprojectTable::~BackprojectTable (void)
 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];
@@ -193,14 +399,14 @@ BackprojectTable::BackprojectView (const double* const filteredProj, const doubl
     for (int iy = 0; iy < ny; iy++) {
       double L = r[ix][iy] * cos (theta - phi[ix][iy]);
 
-      if (interpType == I_NEAREST) {
+      if (interpType == Backprojector::INTERP_NEAREST) {
        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];
-      } else if (interpType == I_LINEAR) {
+      } else if (interpType == Backprojector::INTERP_LINEAR) {
        double dPos = L / detInc;               // position along detector 
        double dPosFloor = floor (dPos);
        int iDetPos = iDetCenter + static_cast<int>(dPosFloor);
@@ -222,8 +428,8 @@ 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, InterpolationType interpType)
-  :  Backproject::Backproject (proj, im, interpType)
+BackprojectDiff::BackprojectDiff (const Projections& proj, ImageFile& im, int interpType, const int interpFactor)
+  :  Backproject (proj, im, interpType, interpFactor)
 {
   // calculate center of first pixel v[0][0] 
   double x = xMin + xInc / 2;
@@ -242,9 +448,9 @@ 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) {
@@ -253,16 +459,16 @@ BackprojectDiff::BackprojectView (const double* const filteredProj, const double
   
     for (int iy = 0; iy < ny; iy++, curDetPos += det_dy) {
 #ifdef DEBUG
-      printf ("[%2d,%2d]:  %8.5lf  ", ix, iy, curDetPos);
+      printf ("[%2d,%2d]:  %8.5f  ", ix, iy, curDetPos);
 #endif
-      if (interpType == I_NEAREST) {
+      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 == I_LINEAR) {
+      } else if (interpType == Backprojector::INTERP_LINEAR) {
        double detPos = curDetPos / detInc;             // position along detector 
        double detPosFloor = floor (detPos);
        int iDetPos = iDetCenter + static_cast<int>(detPosFloor);
@@ -286,17 +492,17 @@ 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;
        
 #ifdef DEBUG
-  printf ("start_r=%8.5f, start_phi=%8.5f, rotInc=%8.5f\n", start_r, start_phi, rotInc);
+  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;
@@ -304,23 +510,23 @@ BackprojectDiff2::BackprojectView (const double* const filteredProj, const doubl
 
     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>(L))]);
+      printf ("[%2d,%2d]: %8.5f %8.5f\n", ix, iy, curDetPos, filteredProj[iDetCenter + nearest<int>(curDetPos)]);
 #endif
-      if (interpType == I_NEAREST) {
+      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 == I_LINEAR) {
+      } 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++ += ((1-frac) * filteredProj[iDetPos] + frac * filteredProj[iDetPos+1]);
+         *pImCol++ += filteredProj[iDetPos] + (frac * (filteredProj[iDetPos+1] - filteredProj[iDetPos]));
       }
     }  // end for y
   }    // end for x
@@ -335,14 +541,14 @@ 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;
 
-  kint32 scale = 1 << 16;
-  double dScale = scale;
-  kint32 halfScale = scale / 2;
+  static const kint32 scale = 1 << 16;
+  static const double dScale = scale;
+  static const kint32 halfScale = scale / 2;
 
-  kint32 det_dx = nearest<kint32> (xInc * sin (theta) / detInc * scale);
-  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);
@@ -352,15 +558,15 @@ BackprojectIntDiff2::BackprojectView (const double* const filteredProj, const do
     ImageFileColumn pImCol = v[ix];
 
     for (int iy = 0; iy < ny; iy++, curDetPos += det_dy) {
-      if (interpType == I_NEAREST) {
+      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 impossible: index outside of raysum pos 
+       if (iDetPos < 0 || iDetPos >= nDet)  // check for index outside of raysum pos 
            errorIndexOutsideDetector (ix, iy, theta, curDetPos, iDetPos);
        else
          *pImCol++ += filteredProj[iDetPos];
-      } else if (interpType == I_LINEAR) {
+      } else if (interpType == Backprojector::INTERP_LINEAR) {
        kint32 detPosFloor = curDetPos / scale;
        kint32 detPosRemainder = curDetPos % scale;
        if (detPosRemainder < 0) {
@@ -372,8 +578,147 @@ BackprojectIntDiff2::BackprojectView (const double* const filteredProj, const do
        if (iDetPos < 0 || iDetPos >= nDet - 1)
            errorIndexOutsideDetector (ix, iy, theta, curDetPos, iDetPos);
        else
-         *pImCol++ += ((1-frac) * filteredProj[iDetPos] + frac * filteredProj[iDetPos+1]);
+         *pImCol++ += ((1.-frac) * filteredProj[iDetPos] + frac * filteredProj[iDetPos+1]);
       }
     }  // end for y
   }    // end for x
 }
+
+// CLASS IDENTICATION
+//   BackprojectIntDiff3
+//
+// PURPOSE
+//   Highly optimized version of BackprojectIntDiff2
+
+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
+  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 * 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);
+       
+  // precalculate scaled difference for linear interpolation
+  double* deltaFilteredProj = new double [nDet];
+  if (interpType == Backprojector::INTERP_LINEAR) {
+    for (int i = 0; i < nDet - 1; i++)
+      deltaFilteredProj[i] = (filteredProj[i+1] - filteredProj[i]) * dInvScale;
+  }
+  deltaFilteredProj[nDet - 1] = 0;  // last detector
+
+  int iLastDet = nDet - 1;
+  for (int ix = 0; ix < nx; ix++, detPosColStart += det_dx) {
+    kint32 curDetPos = detPosColStart;
+    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;
+}
+
+
+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] += (filteredProj[iDetPos] + frac * (filteredProj[iDetPos+1] - filteredProj[iDetPos])) / 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] += (filteredProj[iDetPos] + frac * (filteredProj[iDetPos+1] - filteredProj[iDetPos])) / (dU * dU);
+      }
+    }  // end for y 
+  }    // end for x 
+}
+