projects / ctsim.git / blobdiff
? search:
summary | shortlog | log | commit | commitdiff | tree
raw | inline | side by side
r508: no message
[ctsim.git] / libctsim / backprojectors.cpp
diff --git a/libctsim/backprojectors.cpp b/libctsim/backprojectors.cpp
index 0a386fb84eba92577e9b76937b518553d2df68cf..8afe1892054fb7969fdc878b290b1e587e1b55ec 100644 (file)
--- a/libctsim/backprojectors.cpp
+++ b/libctsim/backprojectors.cpp
@@ -8,7 +8,7 @@
 **  This is part of the CTSim program
 **  Copyright (c) 1983-2001 Kevin Rosenberg
 **
-**  $Id: backprojectors.cpp,v 1.24 2001/01/27 21:02:20 kevin Exp $
+**  $Id: backprojectors.cpp,v 1.25 2001/02/09 01:54:20 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
@@ -59,18 +59,20 @@ 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[] = 
 {
   {"nearest"},
   {"linear"},
+  {"cubic"},
   {"freq_preinterpolationj"},
 #if HAVE_BSPLINE_INTERP
   {"bspline"},
@@ -84,6 +86,7 @@ const char* Backprojector::s_aszInterpTitle[] =
 {
   {"Nearest"},
   {"Linear"},
+  {"Cubic"},
   {"Frequency Preinterpolation"},
 #if HAVE_BSPLINE_INTERP
   {"B-Spline"},
@@ -330,6 +333,10 @@ BackprojectTrig::BackprojectView (const double* const filteredProj, const double
 {
   double theta = view_angle;
   
+  CubicInterpolator* pCubicInterp = NULL;
+  if (interpType == Backprojector::INTERP_CUBIC)
+    pCubicInterp = new CubicInterpolator (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;
@@ -341,22 +348,25 @@ BackprojectTrig::BackprojectView (const double* const filteredProj, const double
       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
+        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
+        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;
 }  
 
 
@@ -393,6 +403,10 @@ BackprojectTable::BackprojectView (const double* const filteredProj, const doubl
 {
   double theta = view_angle;
   
+  CubicInterpolator* pCubicInterp = NULL;
+  if (interpType == Backprojector::INTERP_CUBIC)
+    pCubicInterp = new CubicInterpolator (filteredProj, nDet);
+  
   for (int ix = 0; ix < nx; ix++) {
     ImageFileColumn pImCol = v[ix];
     
@@ -402,22 +416,25 @@ BackprojectTable::BackprojectView (const double* const filteredProj, const doubl
       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
+        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
+        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;
 }
 
 
@@ -453,6 +470,10 @@ BackprojectDiff::BackprojectView (const double* const filteredProj, const double
   double det_dy = yInc * sin (theta);
   double lColStart = start_r * cos (theta - start_phi);  // calculate L for first point in image
   
+  CubicInterpolator* pCubicInterp = NULL;
+  if (interpType == Backprojector::INTERP_CUBIC)
+    pCubicInterp = new CubicInterpolator (filteredProj, nDet);
+  
   for (int ix = 0; ix < nx; ix++, lColStart += det_dx) {
     double curDetPos = lColStart;
     ImageFileColumn pImCol = v[ix];
@@ -464,22 +485,25 @@ BackprojectDiff::BackprojectView (const double* const filteredProj, const double
       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
+        if (iDetPos >= 0 && iDetPos < nDet)
           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
+        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 + (curDetPos / 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;
 }
 
 
@@ -494,6 +518,10 @@ BackprojectDiff2::BackprojectView (const double* const filteredProj, const doubl
 {
   double theta = view_angle;
   
+  CubicInterpolator* pCubicInterp = NULL;
+  if (interpType == Backprojector::INTERP_CUBIC)
+    pCubicInterp = new CubicInterpolator (filteredProj, nDet);
+  
   // Distance betw. detectors for an angle given in units of detectors 
   double det_dx = xInc * cos (theta) / detInc;
   double det_dy = yInc * sin (theta) / detInc;
@@ -515,21 +543,24 @@ BackprojectDiff2::BackprojectView (const double* const filteredProj, const doubl
       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
+        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
+        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
@@ -543,6 +574,10 @@ BackprojectIntDiff2::BackprojectView (const double* const filteredProj, const do
 {
   double theta = view_angle;
   
+  CubicInterpolator* pCubicInterp = NULL;
+  if (interpType == Backprojector::INTERP_CUBIC)
+    pCubicInterp = new CubicInterpolator (filteredProj, nDet);
+  
   static const kint32 scale = 1 << 16;
   static const double dScale = scale;
   static const kint32 halfScale = scale / 2;
@@ -579,9 +614,16 @@ BackprojectIntDiff2::BackprojectView (const double* const filteredProj, const do
           errorIndexOutsideDetector (ix, iy, theta, curDetPos, iDetPos);
         else
           *pImCol++ += ((1.-frac) * filteredProj[iDetPos] + frac * filteredProj[iDetPos+1]);
+      } else if (interpType = Backprojector::INTERP_CUBIC) {
+        double p = iDetCenter + (static_cast<double>(curDetPos) / scale);      // 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
@@ -606,13 +648,17 @@ BackprojectIntDiff3::BackprojectView (const double* const filteredProj, const do
   // 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;  
+  CubicInterpolator* 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 CubicInterpolator (filteredProj, nDet);
   }
-  deltaFilteredProj[nDet - 1] = 0;  // last detector
   
   int iLastDet = nDet - 1;
   for (int ix = 0; ix < nx; ix++, detPosColStart += det_dx) {
@@ -638,10 +684,17 @@ BackprojectIntDiff3::BackprojectView (const double* const filteredProj, const do
         if (iDetPos >= 0 && iDetPos <= iLastDet)
           *pImCol++ += filteredProj[iDetPos] + (detRemainder * deltaFilteredProj[iDetPos]);
       }        // end for iy
-    } //end linear
+    } 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 cubic
   } // end for ix
   
-  delete deltaFilteredProj;
+  if (interpType == Backprojector::INTERP_LINEAR)
+    delete deltaFilteredProj;
+  else if (interpType == Backprojector::INTERP_CUBIC)
+    delete pCubicInterp;
 }
 
 
@@ -650,6 +703,10 @@ BackprojectEquiangular::BackprojectView (const double* const filteredProj, const
 {
   double beta = view_angle;
   
+  CubicInterpolator* pCubicInterp = NULL;
+  if (interpType == Backprojector::INTERP_CUBIC)
+    pCubicInterp = new CubicInterpolator (filteredProj, nDet);
+  
   for (int ix = 0; ix < nx; ix++) {
     ImageFileColumn pImCol = v[ix];
     
@@ -659,27 +716,29 @@ BackprojectEquiangular::BackprojectView (const double* const filteredProj, const
       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
+        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
+        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 
+
+  if (interpType == Backprojector::INTERP_CUBIC)
+    delete pCubicInterp;
 }
 
 void
@@ -687,6 +746,10 @@ BackprojectEquilinear::BackprojectView (const double* const filteredProj, const
 {
   double beta = view_angle;
   
+  CubicInterpolator* pCubicInterp = NULL;
+  if (interpType == Backprojector::INTERP_CUBIC)
+    pCubicInterp = new CubicInterpolator (filteredProj, nDet);
+  
   for (int ix = 0; ix < nx; ix++) {
     ImageFileColumn pImCol = v[ix];
     
@@ -698,27 +761,31 @@ BackprojectEquilinear::BackprojectView (const double* const filteredProj, const
       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
+      // of phantom, see Kak-Slaney Figure 3.22. This assumes that the detector is also
+      // located focal-length away from the origin.
       dDetPos *= 2; 
-      
+      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
+        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) {
-        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);
+        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 
+
+  if (interpType == Backprojector::INTERP_CUBIC)
+    delete pCubicInterp;
 }
 
Computed Tomography simulator and reconstructor