r4228: Interpolation fixes
[ctsim.git] / libctsim / backprojectors.cpp
index 0684c16c5c638e95e01eec79a8d5988968b5ed04..7551ff9a1d1e99a1e65336b4e726af20c9f26a12 100644 (file)
@@ -6,9 +6,9 @@
 **   Date Started: June 2000
 **
 **  This is part of the CTSim program
-**  Copyright (C) 1983-2000 Kevin Rosenberg
+**  Copyright (c) 1983-2001 Kevin Rosenberg
 **
-**  $Id: backprojectors.cpp,v 1.5 2000/07/07 15:30:59 kevin Exp $
+**  $Id: backprojectors.cpp,v 1.33 2003/03/23 18:37:42 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"
+#include "interpolator.h"
 
-Backprojector::Backprojector (const Projections& proj, ImageFile& im, const char* const backprojName, const char* const interpName)
+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_IDIFF = 3;
+
+const char* const Backprojector::s_aszBackprojectName[] = 
+{
+  {"trig"},
+  {"table"},
+  {"diff"},
+  {"idiff"},
+};
+
+const char* const Backprojector::s_aszBackprojectTitle[] = 
+{
+  {"Direct Trigometric"},
+  {"Trigometric Table"},
+  {"Difference Iteration"},
+  {"Integer Difference Iteration"},
+};
+
+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_CUBIC = 2;
+const int Backprojector::INTERP_FREQ_PREINTERPOLATION = 3;
+#if HAVE_BSPLINE_INTERP
+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* const Backprojector::s_aszInterpName[] = 
+{
+  {"nearest"},
+  {"linear"},
+  {"cubic"},
+#if HAVE_FREQ_PREINTERP
+  {"freq_preinterpolationj"},
+#endif
+#if HAVE_BSPLINE_INTERP
+  {"bspline"},
+  {"1bspline"},
+  {"2bspline"},
+  {"3bspline"},
+#endif
+};
+
+const char* const Backprojector::s_aszInterpTitle[] = 
+{
+  {"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"},
+#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, const ReconstructionROI* pROI)
 {
   m_fail = false;
   m_pBackprojectImplem = NULL;
-
-  initBackprojector (proj, im, backprojName, interpName);
+  
+  initBackprojector (proj, im, backprojName, interpName, interpFactor, pROI);
 }
 
 void 
 Backprojector::BackprojectView (const double* const viewData, const double viewAngle)
 {
-  if (m_pBackprojectImplem)
+  if (m_pBackprojectImplem != NULL)
     m_pBackprojectImplem->BackprojectView (viewData, viewAngle);
 }
 
-Backprojector::~Backprojector (void)
+void 
+Backprojector::PostProcessing()
+{
+  if (m_pBackprojectImplem != NULL)
+    m_pBackprojectImplem->PostProcessing();
+}
+
+Backprojector::~Backprojector ()
 {
   delete m_pBackprojectImplem;
 }
@@ -54,7 +135,8 @@ Backprojector::~Backprojector (void)
 //     and initializes the backprojector
 
 bool
-Backprojector::initBackprojector (const Projections& proj, ImageFile& im, const char* const backprojName, const char* const interpName)
+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;
@@ -65,186 +147,215 @@ Backprojector::initBackprojector (const Projections& proj, ImageFile& im, const
     m_failMessage = "Invalid backprojection name ";
     m_failMessage += backprojName;
   }
-  m_idInterpolation = convertInterpolationNameToID (interpName);
+  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 (m_idBackproject == BPROJ_TRIG)
-    m_pBackprojectImplem = static_cast<Backproject*>(new BackprojectTrig (proj, im, m_idInterpolation));
-  else if (m_idBackproject == BPROJ_TABLE)
-    m_pBackprojectImplem = static_cast<Backproject*>(new BackprojectTable (proj, im, m_idInterpolation));
-  else if (m_idBackproject == BPROJ_DIFF)
-    m_pBackprojectImplem = static_cast<Backproject*>(new BackprojectDiff (proj, im, m_idInterpolation));
-  else if (m_idBackproject == BPROJ_DIFF2)
-    m_pBackprojectImplem = static_cast<Backproject*>(new BackprojectDiff2 (proj, im, m_idInterpolation));
-  else if (m_idBackproject == BPROJ_IDIFF2)
-    m_pBackprojectImplem = static_cast<Backproject*>(new BackprojectIntDiff2 (proj, im, m_idInterpolation));
-  else if (m_idBackproject == BPROJ_IDIFF3)
-    m_pBackprojectImplem = static_cast<Backproject*>(new BackprojectIntDiff3 (proj, im, m_idInterpolation));
-  else {
+  
+  if (proj.geometry() == Scanner::GEOMETRY_EQUILINEAR)
+    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, 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;
   }
-
+  
   return true;
 }
 
 
-const Backprojector::BackprojectID
+int
 Backprojector::convertBackprojectNameToID (const char* const backprojName)
 {
-  BackprojectID backprojID = BPROJ_INVALID;
-
-  if (strcasecmp (backprojName, BPROJ_TRIG_STR) == 0)
-    backprojID = BPROJ_TRIG;
-  else if (strcasecmp (backprojName, BPROJ_TABLE_STR) == 0)
-    backprojID = BPROJ_TABLE;
-  else if (strcasecmp (backprojName, BPROJ_DIFF_STR) == 0)
-    backprojID = BPROJ_DIFF;
-  else if (strcasecmp (backprojName, BPROJ_DIFF2_STR) == 0)
-    backprojID = BPROJ_DIFF2;
-  else if (strcasecmp (backprojName, BPROJ_IDIFF2_STR) == 0)
-    backprojID = BPROJ_IDIFF2;
-  else if (strcasecmp (backprojName, BPROJ_IDIFF3_STR) == 0)
-    backprojID = BPROJ_IDIFF3;
-
-  return (backprojID);
+  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 (const BackprojectID bprojID)
-{
-  const char *bprojName = "";
-
-  if (bprojID == BPROJ_TRIG)
-    bprojName = BPROJ_TRIG_STR;
-  else if (bprojID == BPROJ_TABLE)
-    bprojName = BPROJ_TABLE_STR;
-  else if (bprojID == BPROJ_DIFF)
-    bprojName = BPROJ_DIFF_STR;
-  else if (bprojID == BPROJ_DIFF2)
-    bprojName = BPROJ_DIFF2_STR;
-  else if (bprojID == BPROJ_IDIFF2)
-    bprojName = BPROJ_IDIFF2_STR;
-  else if (bprojID == BPROJ_IDIFF3)
-    bprojName = BPROJ_IDIFF3_STR;
-
+Backprojector::convertBackprojectIDToName (int bprojID)
+{
+  static const char *bprojName = "";
+  
+  if (bprojID >= 0 && bprojID < s_iBackprojectCount)
+    return (s_aszBackprojectName[bprojID]);
+  
   return (bprojName);
 }
 
-
-
-const Backprojector::InterpolationID
-Backprojector::convertInterpolationNameToID (const char* const interpName)
+const char*
+Backprojector::convertBackprojectIDToTitle (const int bprojID)
 {
-  InterpolationID interpID = INTERP_INVALID;
+  static const char *bprojTitle = "";
+  
+  if (bprojID >= 0 && bprojID < s_iBackprojectCount)
+    return (s_aszBackprojectTitle[bprojID]);
+  
+  return (bprojTitle);
+}
 
-  if (strcasecmp (interpName, INTERP_NEAREST_STR) == 0)
-    interpID = INTERP_NEAREST;
-  else if (strcasecmp (interpName, INTERP_LINEAR_STR) == 0)
-    interpID = INTERP_LINEAR;
-#if HAVE_BSPLINE_INTERP
-  else if (strcasecmp (interpName, INTERP_BSPLINE_STR) == 0)
-    interpID = INTERP_BSPLINE;
-#endif
 
-  return (interpID);
+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);
 }
 
-
-/* NAME
- *     name_of_interp                  Return name of interpolation method
- *
- * SYNOPSIS
- *     name = name_of_interp (interp_type)
- *     char *name                      Name of interpolation method
- *     int interp_type                 Method of interpolation
- *
- * NOTES
- *     Returns NULL if interp_type is invalid
- */
+const char*
+Backprojector::convertInterpIDToName (const int interpID)
+{
+  static const char *interpName = "";
+  
+  if (interpID >= 0 && interpID < s_iInterpCount)
+    return (s_aszInterpName[interpID]);
+  
+  return (interpName);
+}
 
 const char*
-Backprojector::convertInterpolationIDToName (const InterpolationID interpID)
+Backprojector::convertInterpIDToTitle (const int interpID)
 {
-  if (interpID == INTERP_NEAREST)
-    return (INTERP_NEAREST_STR);
-  else if (interpID == INTERP_LINEAR)
-    return (INTERP_LINEAR_STR);
-#if HAVE_BSPLINE_INTERP
-  else if (interpID == INTERP_BSPLINE)
-    return (INTERP_BSPLINE_STR);
-#endif
-  else
-    return ("");
+  static const char *interpTitle = "";
+  
+  if (interpID >= 0 && interpID < s_iInterpCount)
+    return (s_aszInterpTitle[interpID]);
+  
+  return (interpTitle);
 }
 
 
+
 // CLASS IDENTICATION
 //   Backproject
 //
 // PURPOSE
 //   Pure virtual base class for all backprojectors.
 
-Backproject::Backproject (const Projections& proj, ImageFile& im, const Backprojector::InterpolationID interpType)
-  : proj(proj), im(im), interpType(interpType)
+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 
-  rotInc = proj.rotInc();
-
+  rotScale = proj.rotInc();
+  
+  if (proj.geometry() == Scanner::GEOMETRY_PARALLEL)
+    rotScale /= (proj.nView() * proj.rotInc() / PI); // scale by number of PI rotations
+  else if (proj.geometry() == Scanner::GEOMETRY_EQUIANGULAR || proj.geometry() == Scanner::GEOMETRY_EQUILINEAR)
+    rotScale /= (proj.nView() * proj.rotInc() / (2 * PI)); // 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();
   ny = im.ny();
   im.arrayDataClear();
-
+  
   xMin = -proj.phmLen() / 2;      // Retangular coords of phantom
   xMax = xMin + proj.phmLen();
   yMin = -proj.phmLen() / 2;
   yMax = yMin + proj.phmLen();
+  
+  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);
 
-  if (interpType != Backprojector::INTERP_NEAREST && interpType != Backprojector::INTERP_LINEAR)
-    sys_error (ERR_WARNING, "Illegal interpType %d [selectBackprojector]", interpType);
+  m_dFocalLength = proj.focalLength();
+  m_dSourceDetectorLength = proj.sourceDetectorLength();
 }
 
-Backproject::~Backproject (void)
+Backproject::~Backproject ()
 {}
 
 void
-Backproject::ScaleImageByRotIncrement (void)
+Backproject::PostProcessing()
+{
+  m_bPostProcessingDone = true;
+}
+
+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);
-    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)
 {
-    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);
+#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());
+#endif
 }
 
 
@@ -257,34 +368,42 @@ 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 
-
-  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 theta = view_angle;
+  
+  CubicPolyInterpolator* pCubicInterp = NULL;
+  if (interpType == Backprojector::INTERP_CUBIC)
+    pCubicInterp = new CubicPolyInterpolator (filteredProj, nDet);
+  
+  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 == 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];
+        int iDetPos = iDetCenter + nearest<int> (L / detInc); // calc'd index in the filter raysum array
+        
+        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] += rotInc * ((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;
 }  
 
 
@@ -294,14 +413,15 @@ 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, Backprojector::InterpolationID interpType)
-  : Backproject::Backproject (proj, im, interpType)
+BackprojectTable::BackprojectTable (const Projections& proj, ImageFile& im, int interpType, 
+                                    const int interpFactor, const ReconstructionROI* pROI)
+: Backproject (proj, im, interpType, interpFactor, pROI)
 {
-  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();
-
+  
   double x, y;                 // Rectang coords of center of pixel 
   int ix, iy;
   for (x = xMin + xInc / 2, ix = 0; ix < nx; x += xInc, ix++)
@@ -311,41 +431,56 @@ BackprojectTable::BackprojectTable (const Projections& proj, ImageFile& im, Back
     }
 }
 
-BackprojectTable::~BackprojectTable (void)
+BackprojectTable::~BackprojectTable ()
 {
-  ScaleImageByRotIncrement();
 }
 
 void
-BackprojectTable::BackprojectView (const double* const filteredProj, const double view_angle)
+BackprojectTable::PostProcessing()
 {
-  double theta = HALFPI + view_angle;  // add half PI to view angle to get perpendicular theta angle
+  if (! m_bPostProcessingDone) {
+    ScaleImageByRotIncrement();
+    m_bPostProcessingDone = true;
+  }
+}
 
+void
+BackprojectTable::BackprojectView (const double* const filteredProj, const double view_angle)
+{
+  double theta = view_angle;
+  
+  CubicPolyInterpolator* pCubicInterp = NULL;
+  if (interpType == Backprojector::INTERP_CUBIC)
+    pCubicInterp = new CubicPolyInterpolator (filteredProj, nDet);
+  
   for (int ix = 0; ix < nx; ix++) {
     ImageFileColumn pImCol = v[ix];
-
+    
     for (int iy = 0; iy < ny; iy++) {
       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 
-
-       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];
+        int iDetPos = iDetCenter + nearest<int>(L / detInc);   // calc index in the filtered raysum vector 
+        
+        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 
+
+  if (interpType == Backprojector::INTERP_CUBIC)
+    delete pCubicInterp;
 }
 
 
@@ -356,209 +491,235 @@ 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, Backprojector::InterpolationID interpType)
-  :  Backproject::Backproject (proj, im, interpType)
+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] 
   double x = xMin + xInc / 2;
   double y = yMin + yInc / 2;
   start_r = sqrt (x * x + y * y);
   start_phi = atan2 (y, x);
-
+  
   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 * sin (theta);
-  double det_dy = yInc * cos (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]:  %8.5lf  ", 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;  // add half PI to view angle to get perpendicular theta 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 theta = view_angle;
+  
+  // 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, rotInc=%8.5f\n", start_r, start_phi, rotInc);
-#endif
+  
+  CubicPolyInterpolator* pCubicInterp = NULL;
+  if (interpType == Backprojector::INTERP_CUBIC)
+    pCubicInterp = new CubicPolyInterpolator (filteredProj, nDet);
+  
   for (int ix = 0; ix < nx; ix++, detPosColStart += det_dx) {
     double curDetPos = detPosColStart;
     ImageFileColumn pImCol = v[ix];
-
+    
     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))]);
-#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];
+        int iDetPos = iDetCenter + nearest<int> (curDetPos);   // calc index in the filtered raysum vector 
+        
+        if (iDetPos >= 0 && iDetPos < nDet)
+          *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++ += ((1-frac) * filteredProj[iDetPos] + frac * filteredProj[iDetPos+1]);
+        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)
+          *pImCol++ += filteredProj[iDetPos] + (frac * (filteredProj[iDetPos+1] - filteredProj[iDetPos]));
+      } else if (interpType == Backprojector::INTERP_CUBIC) {
+        double p = iDetCenter + curDetPos;     // position along detector
+        if (p >= 0 && p < nDet)
+          *pImCol++  += pCubicInterp->interpolate (p);
       }
     }  // end for y
   }    // end for x
+
+  if (interpType == Backprojector::INTERP_CUBIC)
+    delete pCubicInterp;
 }
 
+
 // CLASS IDENTICATION
-//   BackprojectIntDiff2
+//   BackprojectIntDiff
 //
 // PURPOSE
-//   Integer version of BackprojectDiff2
+//   Highly optimized and integer version of BackprojectDiff
 
 void
-BackprojectIntDiff2::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
-
-  kint32 scale = 1 << 16;
-  double dScale = scale;
-  kint32 halfScale = scale / 2;
-
-  kint32 det_dx = nearest<kint32> (xInc * sin (theta) / detInc * scale);
-  kint32 det_dy = nearest<kint32> (yInc * cos (theta) / detInc * scale);
-
+  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 * scale);
-       
+  kint32 detPosColStart = nearest<kint32> ((start_r * cos (theta - start_phi) / detInc + iDetCenter) * scale);
+  
+  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);
+  }
+  
+  int iLastDet = nDet - 1;
   for (int ix = 0; ix < nx; ix++, detPosColStart += det_dx) {
     kint32 curDetPos = detPosColStart;
     ImageFileColumn pImCol = v[ix];
-
-    for (int iy = 0; iy < ny; iy++, curDetPos += 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 impossible: index outside of raysum pos 
-           errorIndexOutsideDetector (ix, iy, theta, curDetPos, iDetPos);
-       else
-         *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]);
+    
+    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
+    } else if (interpType == Backprojector::INTERP_CUBIC) {
+      for (int iy = 0; iy < ny; iy++, curDetPos += det_dy) {
+        *pImCol++ += pCubicInterp->interpolate (static_cast<double>(curDetPos) / 65536);
       }
-    }  // end for y
-  }    // end for x
+    } // end Cubic
+  } // end for ix
+  
+  if (interpType == Backprojector::INTERP_LINEAR)
+    delete deltaFilteredProj;
+  else if (interpType == Backprojector::INTERP_CUBIC)
+    delete pCubicInterp;
 }
 
-// CLASS IDENTICATION
-//   BackprojectIntDiff3
-//
-// PURPOSE
-//   Highly optimized version of BackprojectIntDiff2
 
 void
-BackprojectIntDiff3::BackprojectView (const double* const filteredProj, const double view_angle)
+BackprojectEquiangular::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 double dScale = scale;
-  static const kint32 halfScale = scale / 2;
+  double beta = view_angle;
+  
+  CubicPolyInterpolator* pCubicInterp = NULL;
+  if (interpType == Backprojector::INTERP_CUBIC)
+    pCubicInterp = new CubicPolyInterpolator (filteredProj, nDet);
+  
+  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 dPos = gamma / detInc;  // position along detector
+      double dL2 = dFLPlusSin * dFLPlusSin + (rcos_t * rcos_t);
+      
+      if (interpType == Backprojector::INTERP_NEAREST) {
+        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 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 
 
-  const kint32 det_dx = nearest<kint32> (xInc * sin (theta) / detInc * scale);
-  const kint32 det_dy = nearest<kint32> (yInc * cos (theta) / detInc * scale);
+  if (interpType == Backprojector::INTERP_CUBIC)
+    delete pCubicInterp;
+}
 
-  // calculate L for first point in image (0, 0) 
-  kint32 detPosColStart = nearest<kint32> ((start_r * cos (theta - start_phi) / detInc + iDetCenter) * scale);
-       
-  for (int ix = 0; ix < nx; ix++, detPosColStart += det_dx) {
-    kint32 curDetPos = detPosColStart;
+void
+BackprojectEquilinear::BackprojectView (const double* const filteredProj, const double view_angle)
+{
+  double beta = view_angle;
+  
+  CubicPolyInterpolator* pCubicInterp = NULL;
+  if (interpType == Backprojector::INTERP_CUBIC)
+    pCubicInterp = new CubicPolyInterpolator (filteredProj, nDet);
+  
+  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;
+      // 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 
 
-    for (int iy = 0; iy < ny; iy++, curDetPos += det_dy) {
       if (interpType == Backprojector::INTERP_NEAREST) {
-       int iDetPos = (curDetPos + halfScale) >> scaleShift;
-
-       if (iDetPos < 0 || iDetPos >= nDet)  // check for impossible: index outside of raysum pos 
-           errorIndexOutsideDetector (ix, iy, theta, curDetPos, iDetPos);
-       else
-         *pImCol++ += filteredProj[iDetPos];
+        int iDetPos = iDetCenter + nearest<int>(dPos); // calc index in the filtered raysum vector 
+        if (iDetPos >= 0 && iDetPos < nDet)    
+          pImCol[iy] += (filteredProj[iDetPos] / (dU * dU));
       } 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 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]))
+                           / (dU * dU);
+      } else if (interpType == Backprojector::INTERP_CUBIC) {
+        double d = iDetCenter + dPos;          // position along detector 
+        if (d >= 0 && d < nDet)
+          pImCol[iy] += pCubicInterp->interpolate (d) / (dU * dU);
       }
-    }  // end for y
-  }    // end for x
+    }  // end for y 
+  }    // end for x 
+
+  if (interpType == Backprojector::INTERP_CUBIC)
+    delete pCubicInterp;
 }
+