Interim work on creating projections from an imagefile
[ctsim.git] / libctsim / phantom.cpp
index c74c37a19252a0406df097b5f969d632a1e41ac0..2b969e87e25128808cc399a2cd23bd95aa5d709a 100644 (file)
@@ -1,15 +1,13 @@
 /*****************************************************************************
 ** FILE IDENTIFICATION
-** 
+**
 **     Name:                   phm.cpp
 **     Purpose:                Routines for phantom objects
-**     Progammer:             Kevin Rosenberg
+**     Progammer:              Kevin Rosenberg
 **     Date Started:           Aug 1984
 **
 **  This is part of the CTSim program
-**  Copyright (C) 1983-2000 Kevin Rosenberg
-**
-**  $Id: phantom.cpp,v 1.16 2000/08/25 15:59:13 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"
 
+const int PhantomElement::POINTS_PER_CIRCLE = 360;
+const double PhantomElement::SCALE_PELEM_EXTENT=0.000;  // increase pelem limits by 0.5%
+//const double PhantomElement::SCALE_PELEM_EXTENT=0.005;  // increase pelem limits by 0.5%
 
 const int Phantom::PHM_INVALID = -1;
 const int Phantom::PHM_HERMAN = 0;
-const int Phantom::PHM_B_HERMAN = 1;
-const int Phantom::PHM_SHEPP_LOGAN = 2;
-const int Phantom::PHM_B_SHEPP_LOGAN = 3;
-const int Phantom::PHM_UNITPULSE = 4;
-
-const char* Phantom::s_aszPhantomName[] = 
-{
-  {"herman"},
-  {"herman-b"},
-  {"shepp-logan"},
-  {"shepp-logan-b"},
-  {"unitpulse"},
+const int Phantom::PHM_SHEPP_LOGAN = 1;
+const int Phantom::PHM_UNITPULSE = 2;
+
+const char* Phantom::s_aszPhantomName[] =
+{
+  "herman",
+  "shepp-logan",
+  "unit-pulse",
 };
 
-const char* Phantom::s_aszPhantomTitle[] = 
+const char* Phantom::s_aszPhantomTitle[] =
 {
-  {"Herman Head"},
-  {"Herman Head (Bordered)"},
-  {"Shepp-Logan"},
-  {"Shepp-Logan (Bordered)"},
-  {"Unit Pulse"},
+  "Herman Head",
+  "Shepp-Logan",
+  "Unit Pulse",
 };
 
 const int Phantom::s_iPhantomCount = sizeof(s_aszPhantomName) / sizeof(const char*);
@@ -72,7 +67,7 @@ Phantom::Phantom (const char* const phmName)
   createFromPhantom (phmName);
 }
 
-void 
+void
 Phantom::init ()
 {
   m_nPElem = 0;
@@ -80,10 +75,10 @@ Phantom::init ()
   m_xmax = -1E30;
   m_ymin = 1E30;
   m_ymax = -1E30;
-  m_diameter = 0;
   m_composition = P_PELEMS;
   m_fail = false;
   m_id = PHM_INVALID;
+  m_im = NULL;
 }
 
 Phantom::~Phantom ()
@@ -91,16 +86,17 @@ Phantom::~Phantom ()
   for (PElemIterator i = m_listPElem.begin(); i != m_listPElem.end(); i++) {
     delete *i;
   }
+  if (m_im)
+    delete m_im;
 }
 
-
 const char*
 Phantom::convertPhantomIDToName (int phmID)
 {
   static const char *name = "";
 
   if (phmID >= 0 && phmID < s_iPhantomCount)
-      return (s_aszPhantomName[phmID]);
+    return (s_aszPhantomName[phmID]);
 
   return (name);
 }
@@ -111,25 +107,25 @@ Phantom::convertPhantomIDToTitle (int phmID)
   static const char *title = "";
 
   if (phmID >= 0 && phmID < s_iPhantomCount)
-      return (s_aszPhantomName[phmID]);
+    return (s_aszPhantomName[phmID]);
 
   return (title);
 }
-      
+
 int
-Phantom::convertNameToPhantomID (const char* const phmName) 
+Phantom::convertNameToPhantomID (const char* const phmName)
 {
   int id = PHM_INVALID;
 
-  for (int i = 0; i < s_iPhantomCount; i++)
-      if (strcasecmp (phmName, s_aszPhantomName[i]) == 0) {
-         id = i;
-         break;
-      }
-
+  for (int i = 0; i < s_iPhantomCount; i++) {
+    if (strcasecmp (phmName, s_aszPhantomName[i]) == 0) {
+      id = i;
+      break;
+    }
+  }
   return (id);
 }
-  
+
 
 bool
 Phantom::createFromPhantom (const char* const phmName)
@@ -150,31 +146,25 @@ Phantom::createFromPhantom (const char* const phmName)
 bool
 Phantom::createFromPhantom (const int phmid)
 {
-  switch (phmid) 
-    {
-    case PHM_HERMAN:
-      addStdHerman();
-      break;
-    case PHM_B_HERMAN:
-      addStdHermanBordered();
-      break;
-    case PHM_SHEPP_LOGAN:
-      addStdSheppLogan();
-      break;
-    case PHM_B_SHEPP_LOGAN:
-      addStdSheppLoganBordered();
-      break;
-    case PHM_UNITPULSE:
-      m_composition = P_UNIT_PULSE;
-      addPElem ("rectangle", 0., 0., 100., 100., 0., 0.);     // outline 
-      addPElem ("ellipse", 0., 0., 1., 1., 0., 1.);          // pulse 
-      break;
-    default:
-      m_fail = true;
-      m_failMessage = "Illegal phantom id ";
-      m_failMessage += phmid;
-      return false;
-    }
+  switch (phmid)
+  {
+  case PHM_HERMAN:
+    addStdHerman();
+    break;
+  case PHM_SHEPP_LOGAN:
+    addStdSheppLogan();
+    break;
+  case PHM_UNITPULSE:
+    m_composition = P_UNIT_PULSE;
+    addPElem ("rectangle", 0., 0., 100., 100., 0., 0.);     // outline
+    addPElem ("ellipse", 0., 0., 1., 1., 0., 1.);             // pulse
+    break;
+  default:
+    m_fail = true;
+    m_failMessage = "Illegal phantom id ";
+    m_failMessage += phmid;
+    return false;
+  }
 
   m_id = phmid;
 
@@ -183,73 +173,105 @@ Phantom::createFromPhantom (const int phmid)
 
 
 /* METHOD IDENTIFICATION
- *   createFromFile          Add PhantomElements from file
- *
- * SYNOPSIS
- *   createFromFile (filename)
- *
- * RETURNS
- *   true if pelem were added
- *   false if an pelem not added
- */
+*   createFromPhmFile          Add PhantomElements from file
+*
+* SYNOPSIS
+*   createFromPhmFile (filename)
+*
+* RETURNS
+*   true if pelem were added
+*   false if an pelem not added
+*/
 
 bool
-Phantom::createFromFile (const char* const fname)
+Phantom::createFromPhmFile (const char* const fname)
 {
-  bool stoploop = false;
-  bool retval = false;
+  bool bGoodFile = true;
   FILE *fp;
 
   if ((fp = fopen (fname, "r")) == NULL)
     return (false);
 
-  do {
-    if (! feof(fp)) {
-      double cx, cy, u, v, rot, dens;
-      char pelemtype[80];
-      char str[1024];
-      fgets (str, sizeof(str), fp);
-      int n = sscanf (str, "%79s %lf %lf %lf %lf %lf %lf", pelemtype, &cx, &cy, &u, &v, &rot, &dens);
-    
-      if (n == EOF || n == 0) {        /* end of file */
-       stoploop = true;
-       retval = false;
-      } else if (n != 7) {
-       stoploop = true;
-       retval = false;
-      } else {
-       addPElem (pelemtype, cx, cy, u, v, rot, dens);
-       retval = true;
-      }
-    } else {
-      stoploop = true;
-      retval = true;
+  m_name = fname;
+
+  while (1) {
+    double cx, cy, u, v, rot, dens;
+    char pelemtype[80];
+
+    int status = fscanf (fp, "%79s %lf %lf %lf %lf %lf %lf", pelemtype, &cx, &cy, &u, &v, &rot, &dens);
+
+    if (status == static_cast<int>(EOF))
+      break;
+    else if (status != 7) {
+      sys_error (ERR_WARNING, "Insufficient fields reading phantom file %s [Phantom::createFromPhmFile]", fname);
+      bGoodFile = false;
     }
-  } while (stoploop == false);
-  
+    addPElem (pelemtype, cx, cy, u, v, rot, dens);
+  }
+
   fclose (fp);
 
-  return (retval);
+  return (bGoodFile);
+}
+
+bool
+Phantom::createFromImageFile (const char* const fname)
+{
+  bool bGoodFile = true;
+
+  m_im = new ImageFile ();
+  if (! m_im || ! m_im->fileRead (fname)) {
+    sys_error (ERR_SEVERE, "Unable to read image file %s", fname);
+    bGoodFile = false;
+    delete m_im;
+    m_im = NULL;
+    m_fail = true;
+  } else {
+    m_name = fname;
+    m_id = -1;
+    m_fail = false;
+
+    if (! m_im->getAxisExtent(m_xmin, m_xmax, m_ymin, m_ymax)) {
+      m_xmax = m_im->nx() / 2.;  m_xmin = -m_xmax;
+      m_ymax = m_im->ny() / 2.;  m_ymin = -m_ymax;
+    }
+  }
+
+  return (bGoodFile);
 }
 
+bool
+Phantom::fileWrite (const char* const fname)
+{
+  fstream file (fname, std::ios::out);
+
+  if (! file.fail())
+    printDefinitions (file);
+  return ! file.fail();
+}
 
 /* NAME
- *   addPElem          Add pelem
- *
- * SYNOPSIS
- *   addPElem (type, cx, cy, u, v, rot, atten)
- *   char *type                type of pelem (box, ellipse, etc)
- *   double cx, cy     pelem center
- *   double u,v                pelem size
- *   double rot                rotation angle of pelem (in degrees)
- *   double atten      x-ray attenuation cooefficient
- */
-
-void 
+*   addPElem            Add pelem
+*
+* SYNOPSIS
+*   addPElem (type, cx, cy, u, v, rot, atten)
+*   char *type          type of pelem (box, ellipse, etc)
+*   double cx, cy       pelem center
+*   double u,v          pelem size
+*   double rot          rotation angle of pelem (in degrees)
+*   double atten        x-ray attenuation cooefficient
+*/
+
+void
 Phantom::addPElem (const char *type, const double cx, const double cy, const double u, const double v, const double rot, const double atten)
 {
-  PhantomElement *pelem = new PhantomElement (type, cx, cy, u, v, rot, atten);
+  PhmElemType pe_type = PhantomElement::convertNameToType (type);
+  if (pe_type == PELEM_INVALID) {
+    sys_error (ERR_WARNING, "Unknown PhantomElement type %s [PhantomElement::PhantomElement]", type);
+    return;
+  }
 
+  PhantomElement *pelem = new PhantomElement (type, cx, cy, u, v, rot, atten);
   m_listPElem.push_front (pelem);
 
   // update phantom limits
@@ -258,58 +280,85 @@ Phantom::addPElem (const char *type, const double cx, const double cy, const dou
   if (m_ymin > pelem->ymin())    m_ymin = pelem->ymin();
   if (m_ymax < pelem->ymax())    m_ymax = pelem->ymax();
 
-  if (m_diameter < pelem->diameter())
-    m_diameter = pelem->diameter();
-
-  //  m_diameter = lineLength(m_xmin, m_ymin, m_xmax, m_ymax);
-
   m_nPElem++;
 }
 
 
 /*----------------------------------------------------------------------*/
-/*                     Input-Output Routines                           */
+/*                      Input-Output Routines                           */
 /*----------------------------------------------------------------------*/
 
 
 /* NAME
- *   print                             Print vertices of Phantom pelems
- *
- * SYNOPSIS
- *   print (phm)
- */
-
-void 
-Phantom::print () const
-{
-  printf("PRINTING Phantom\n\n");
-  printf("number of pelems in Phantom = %d\n", m_nPElem);
-  printf("limits: xmin=%8.2g  ymin=%8.2g  xmax=%8.2g  ymax=%8.2g\n",
-        m_xmin, m_ymin, m_xmax, m_ymax);
-  
-  for (PElemIterator i = m_listPElem.begin(); i != m_listPElem.end(); i++) {
-      printf("PELEM:\n");
-      printf("# pts=%3d        atten = %7.4f   rot = %7.2f (deg)\n",
-            (*i)->nOutlinePoints(), (*i)->atten(), convertRadiansToDegrees ((*i)->rot()));
-    
-    printf("xmin=%7.3g  ymin=%7.3g  xmax=%7.3g  ymax=%7.3g\n",
-          (*i)->xmin(), (*i)->ymin(), (*i)->xmax(), (*i)->ymax());
-    
-    //    for (int i = 0; i < m_nPoints; i++)
-    //      printf("\t%8.3g    %8.3g\n", i->xOutline()[i], i->yOutline()[i]);
+*   print                               Print vertices of Phantom pelems
+*
+* SYNOPSIS
+*   print (phm)
+*/
+
+void
+Phantom::print (std::ostream& os) const
+{
+  os << "Number of PElements: " << m_nPElem << "\n";
+  os << "Limits: xmin=" << m_xmin << ", ymin=" << m_ymin << ", xmax=" << m_xmax << ", ymax=" << m_ymax << "\n";
+
+  for (PElemConstIterator i = m_listPElem.begin(); i != m_listPElem.end(); i++) {
+    const PhantomElement& rPE = **i;
+    os << "PhantomElement: nPoints=" << rPE.nOutlinePoints();
+    os << ", atten=" << rPE.atten() << " rot=" << convertRadiansToDegrees (rPE.rot()) << "\n";
+    os << "xmin=" << rPE.xmin() << ", ymin=" << rPE.ymin() << ", xmax=" << rPE.xmax() << ", ymax=" << rPE.ymax() << "\n";
+
+    if (false)
+      for (int i = 0; i < rPE.nOutlinePoints(); i++)
+        os << rPE.xOutline()[i] << "," << rPE.yOutline()[i] << "\n";
+  }
+}
+void
+Phantom::print (std::ostringstream& os) const
+{
+  os << "Number of PElements: " << m_nPElem << "\n";
+  os << "Limits: xmin=" << m_xmin << ", ymin=" << m_ymin << ", xmax=" << m_xmax << ", ymax=" << m_ymax << "\n";
+
+  for (PElemConstIterator i = m_listPElem.begin(); i != m_listPElem.end(); i++) {
+    const PhantomElement& rPE = **i;
+    os << "PhantomElement: nPoints=" << rPE.nOutlinePoints();
+    os << ", atten=" << rPE.atten() << " rot=" << convertRadiansToDegrees (rPE.rot()) << "\n";
+    os << "xmin=" << rPE.xmin() << ", ymin=" << rPE.ymin() << ", xmax=" << rPE.xmax() << ", ymax=" << rPE.ymax() << "\n";
+
+    if (false)
+      for (int i = 0; i < rPE.nOutlinePoints(); i++)
+        os << rPE.xOutline()[i] << "," << rPE.yOutline()[i] << "\n";
+  }
+}
+
+void
+Phantom::printDefinitions (std::ostream& os) const
+{
+  for (PElemConstIterator i = m_listPElem.begin(); i != m_listPElem.end(); i++) {
+    const PhantomElement& rPE = **i;
+    rPE.printDefinition (os);
+  }
+}
+
+void
+Phantom::printDefinitions (std::ostringstream& os) const
+{
+  for (PElemConstIterator i = m_listPElem.begin(); i != m_listPElem.end(); i++) {
+    const PhantomElement& rPE = **i;
+    rPE.printDefinition (os);
   }
 }
 
 
 /* NAME
- *   show              Show vector outline of Phantom to user
- *
- * SYNOPSIS
- *   show (pic)
- */
+*   show                Show vector outline of Phantom to user
+*
+* SYNOPSIS
+*   show (pic)
+*/
 
 #ifdef HAVE_SGP
-void 
+void
 Phantom::show () const
 {
   SGPDriver driverSGP ("Phantom Show");
@@ -317,16 +366,16 @@ Phantom::show () const
 
   show (sgp);
 
-  cout << "Press return to continue";
+  std::cout << "Press return to continue";
   cio_kb_getc();
 }
 
-void 
+void
 Phantom::show (SGP& sgp) const
 {
   double wsize = m_xmax - m_xmin;
-  if ((m_ymax - m_ymin) > wsize) 
-      wsize = m_ymax - m_ymin;
+  if ((m_ymax - m_ymin) > wsize)
+    wsize = m_ymax - m_ymin;
   wsize *= 1.01;
   double halfWindow = wsize / 2;
 
@@ -341,14 +390,14 @@ Phantom::show (SGP& sgp) const
 
 
 /* NAME
- *   draw              Draw vector outline of Phantom
- *
- * SYNOPSIS
- *   draw ()
- */
+*   draw                Draw vector outline of Phantom
+*
+* SYNOPSIS
+*   draw ()
+*/
 
 #ifdef HAVE_SGP
-void 
+void
 Phantom::draw (SGP& sgp) const
 {
   for (PElemIterator i = m_listPElem.begin(); i != m_listPElem.end(); i++)
@@ -358,15 +407,15 @@ Phantom::draw (SGP& sgp) const
 
 
 /* NAME
- *   addStdSheppLogan  Make head phantom of Shepp-Logan
- *
- * REFERENCES
- *   S. W. Rowland, "Computer Implementation of Image Reconstruction
- *     Formulas", in "Image Reconstruction from Projections: Implementation
- *     and Applications", edited by G. T. Herman, 1978.
- */
-
-void 
+*   addStdSheppLogan    Make head phantom of Shepp-Logan
+*
+* REFERENCES
+*   S. W. Rowland, "Computer Implementation of Image Reconstruction
+*       Formulas", in "Image Reconstruction from Projections: Implementation
+*       and Applications", edited by G. T. Herman, 1978.
+*/
+
+void
 Phantom::addStdSheppLogan ()
 {
   addPElem ("ellipse",  0.0000,  0.0000, 0.6900,  0.9200,   0.0,  1.00);
@@ -382,22 +431,16 @@ Phantom::addStdSheppLogan ()
   addPElem ("ellipse",  0.5538, -0.3858, 0.0330,  0.2060, -18.0,  0.03);
 }
 
-void 
-Phantom::addStdSheppLoganBordered ()
-{
-  addStdSheppLogan ();
-  addPElem ("rectangle", 0.000, 0.0000, 0.7500, 1.000, 0.0, 0.00);
-}
 
 /* NAME
- *   addStdHerman                      Standard head phantom of G. T. Herman
- *
- * REFERENCES
- *   G. T. Herman, "Image Reconstructions from Projections:  The Fundementals
- *     of Computed Tomography", 1979.
- */
-
-void 
+*   addStdHerman                        Standard head phantom of G. T. Herman
+*
+* REFERENCES
+*   G. T. Herman, "Image Reconstructions from Projections:  The Fundementals
+*       of Computed Tomography", 1979.
+*/
+
+void
 Phantom::addStdHerman ()
 {
   addPElem ("ellipse",  0.000,  1.50,  0.375, 0.3000,  90.00, -0.003);
@@ -417,66 +460,67 @@ Phantom::addStdHerman ()
   addPElem ("ellipse",  0.000,  0.00,  7.875, 5.7187,  90.00, -0.206);
 }
 
-void
-Phantom::addStdHermanBordered ()
-{
-  addStdHerman();
-  addPElem ("rectangle",  0.000, 0.00, 9.000, 6.800,  0.00, 0.000);
-}
 
 
 /* NAME
- *    convertToImagefile               Make image array from Phantom
- *
- * SYNOPSIS
- *    pic_to_imagefile (pic, im, nsample)
- *    Phantom& pic             Phantom definitions
- *    ImageFile  *im           Computed pixel array
- *    int nsample              Number of samples along each axis for each pixel
- *                             (total samples per pixel = nsample * nsample)
- */
+*    convertToImagefile         Make image array from Phantom
+*
+* SYNOPSIS
+*    pic_to_imagefile (pic, im, nsample)
+*    Phantom& pic               Phantom definitions
+*    ImageFile  *im             Computed pixel array
+*    int nsample                Number of samples along each axis for each pixel
+*                               (total samples per pixel = nsample * nsample)
+*/
+
+void
+Phantom::convertToImagefile (ImageFile& im, double dViewRatio, const int in_nsample, const int trace) const
+{
+  convertToImagefile (im, dViewRatio, in_nsample, trace, 0, im.nx(), true);
+}
 
 void
-Phantom::convertToImagefile (ImageFile& im, const int in_nsample, const int trace) const
+Phantom::convertToImagefile (ImageFile& im, const double dViewRatio, const int in_nsample, const int trace,
+                             const int colStart, const int colCount, bool bStoreAtColumnPos) const
 {
-  convertToImagefile (im, in_nsample, trace, 0, im.nx());
+  int iStorageOffset = (bStoreAtColumnPos ? colStart : 0);
+  convertToImagefile (im, im.nx(), dViewRatio, in_nsample, trace, colStart, colCount, iStorageOffset);
 }
 
-void 
-Phantom::convertToImagefile (ImageFile& im, const int in_nsample, const int trace, const int colStart, const int colCount) const
+void
+Phantom::convertToImagefile (ImageFile& im, const int iTotalRasterCols, const double dViewRatio,
+            const int in_nsample, const int trace, const int colStart, const int colCount, int iStorageOffset) const
 {
-  int nx = im.nx();
-  int ny = im.ny();
+  const int nx = im.nx();
+  const int ny = im.ny();
   if (nx < 2 || ny < 2)
-      return;
+    return;
 
   int nsample = in_nsample;
-  if (nsample < 1)  
+  if (nsample < 1)
     nsample = 1;
 
   double dx = m_xmax - m_xmin;
   double dy = m_ymax - m_ymin;
   double xcent = m_xmin + dx / 2;
   double ycent = m_ymin + dy / 2;
-  double phmlen = (dx > dy ? dx : dy);
-
-  double phmradius = phmlen / 2;
+  double dHalflen = dViewRatio * (getDiameterBoundaryCircle() / SQRT2 / 2);
 
-  double xmin = xcent - phmradius;
-  double xmax = xcent + phmradius;
-  double ymin = ycent - phmradius;
-  double ymax = ycent + phmradius;
+  double xmin = xcent - dHalflen;
+  double xmax = xcent + dHalflen;
+  double ymin = ycent - dHalflen;
+  double ymax = ycent + dHalflen;
 
   // Each pixel holds the average of the intensity of the cell with (ix,iy) at the center of the pixel
   // Set major increments so that the last cell v[nx-1][ny-1] will start at xmax - xinc, ymax - yinc).
   // Set minor increments so that sample points are centered in cell
 
-  double xinc = (xmax - xmin) / nx;
+  double xinc = (xmax - xmin) / (iTotalRasterCols);
   double yinc = (ymax - ymin) / ny;
 
-  double kxinc = xinc / nsample;               /* interval between samples */
+  double kxinc = xinc / nsample;                /* interval between samples */
   double kyinc = yinc / nsample;
-  double kxofs = kxinc / 2;            /* offset of 1st point */
+  double kxofs = kxinc / 2;             /* offset of 1st point */
   double kyofs = kyinc / 2;
 
   im.setAxisExtent (xmin, xmax, ymin, ymax);
@@ -484,33 +528,73 @@ Phantom::convertToImagefile (ImageFile& im, const int in_nsample, const int trac
 
   ImageFileArray v = im.getArray();
 
-  for (int ix = 0; ix < colCount; ix++)
-      for (int iy = 0; iy < ny; iy++)
-         v[ix][iy] = 0;
+  for (int ix = 0; ix < colCount; ix++) {
+    int iColStore = ix + iStorageOffset;
+    ImageFileColumn vCol = v[iColStore];
+    for (int iy = 0; iy < ny; iy++)
+      *vCol++ = 0;
+  }
+
+#if HAVE_OPENMP
+  double x_start = xmin + (colStart * xinc);
+  for (PElemConstIterator pelem = m_listPElem.begin(); pelem != m_listPElem.end(); pelem++) {
+    const PhantomElement& rPElem = **pelem;
+    #pragma omp parallel for
+    for (int ix = 0; ix < colCount; ix++) {
+      double x = x_start + ix * xinc;
+      int iColStore = ix + iStorageOffset;
+      ImageFileColumn vCol = v[iColStore];
+
+      double y = ymin;
+      for (int iy = 0; iy < ny; iy++, y += yinc) {
+        double dAtten = 0;
+        double xi = x + kxofs;
+        for (int kx = 0; kx < nsample; kx++, xi += kxinc) {
+          double yi = y + kyofs;
+          for (int ky = 0; ky < nsample; ky++, yi += kyinc) {
+            if (rPElem.isPointInside (xi, yi, PHM_COORD))
+              dAtten += rPElem.atten();
+          } // ky
+        } // kx
+        *vCol++ += dAtten;
+      } /* iy */
+    }  /* ix */
+  }  /* pelem */
+
+#else
 
   double x_start = xmin + (colStart * xinc);
   for (PElemConstIterator pelem = m_listPElem.begin(); pelem != m_listPElem.end(); pelem++) {
-      const PhantomElement& rPElem = **pelem;
-      double x, y, xi, yi;
-      int ix, iy, kx, ky;
-      for (ix = 0, x = x_start; ix < colCount; ix++, x += xinc) {
-         for (iy = 0, y = ymin; iy < ny; iy++, y += yinc) {
-             for (kx = 0, xi = x + kxofs; kx < nsample; kx++, xi += kxinc) {
-                 for (ky = 0, yi = y + kyofs; ky < nsample; ky++, yi += kyinc)
-                     if (rPElem.isPointInside (xi, yi, PHM_COORD) == TRUE)
-                         v[ix][iy] += rPElem.atten();
-             } // for kx
-         } /* for iy */
-      }  /* for ix */
+    const PhantomElement& rPElem = **pelem;
+    double x, y, xi, yi;
+    int ix, iy, kx, ky;
+    for (ix = 0, x = x_start; ix < colCount; ix++, x += xinc) {
+      int iColStore = ix + iStorageOffset;
+      ImageFileColumn vCol = v[iColStore];
+      for (iy = 0, y = ymin; iy < ny; iy++, y += yinc) {
+        double dAtten = 0;
+        for (kx = 0, xi = x + kxofs; kx < nsample; kx++, xi += kxinc) {
+          for (ky = 0, yi = y + kyofs; ky < nsample; ky++, yi += kyinc)
+            if (rPElem.isPointInside (xi, yi, PHM_COORD))
+              dAtten += rPElem.atten();
+        } // for kx
+        *vCol++ += dAtten;
+      } /* for iy */
+    }  /* for ix */
   }  /* for pelem */
-  
+#endif
 
   if (nsample > 1) {
-    double factor = 1.0 / (nsample * nsample);
-
-    for (int ix = 0; ix < colCount; ix++)
+    double factor = 1.0 / static_cast<double>(nsample * nsample);
+#if HAVE_OPENMP
+    #pragma omp parallel for
+#endif
+    for (int ix = 0; ix < colCount; ix++) {
+      int iColStore = ix + iStorageOffset;
+      ImageFileColumn vCol = v[iColStore];
       for (int iy = 0; iy < ny; iy++)
-       v[ix][iy] *= factor;
+        *vCol++ *= factor;
+    }
   }
 }
 
@@ -525,65 +609,89 @@ Phantom::convertToImagefile (ImageFile& im, const int in_nsample, const int trac
 
 
 PhantomElement::PhantomElement (const char *type, const double cx, const double cy, const double u, const double v, const double rot, const double atten)
-    : m_cx(cx), m_cy(cy), m_u(u), m_v(v), m_atten(atten), m_nPoints(0), m_xOutline(0), m_yOutline(0)
+: m_cx(cx), m_cy(cy), m_u(u), m_v(v), m_atten(atten), m_nPoints(0), m_xOutline(0), m_yOutline(0)
 {
   m_rot = convertDegreesToRadians (rot);   // convert angle to radians
 
   m_type = convertNameToType (type);
 
   makeTransformMatrices ();     // calc transform matrices between phantom and normalized phantomelement
-  makeVectorOutline ();                // calculate vector outline of pelem 
-
-  // Find maximum diameter of Object
-  double r2Max = 0;
-  for (int i = 0; i < m_nPoints; i++) {
-    double r2 = (m_xOutline[i] * m_xOutline[i]) + (m_yOutline[i] * m_yOutline[i]);
-    if (r2 > r2Max)
-      r2Max = r2;
-  }
-  m_diameter = 2 * sqrt( r2Max );
+  makeVectorOutline ();         // calculate vector outline of pelem
 
   m_rectLimits[0] = m_xmin;   m_rectLimits[1] = m_ymin;
   m_rectLimits[2] = m_xmax;   m_rectLimits[3] = m_ymax;
 }
 
 
+
 PhantomElement::~PhantomElement ()
 {
-    delete m_xOutline;
-    delete m_yOutline;
+  delete m_xOutline;
+  delete m_yOutline;
+}
+
+void
+PhantomElement::printDefinition (std::ostream& os) const
+{
+  os << convertTypeToName (m_type) << " " << m_cx << " " << m_cy << " " << m_u << " "
+    << m_v << " " << convertRadiansToDegrees (m_rot) << " " << m_atten << "\n";
+}
+
+void
+PhantomElement::printDefinition (std::ostringstream& os) const
+{
+  os << convertTypeToName (m_type) << " " << m_cx << " " << m_cy << " " << m_u << " "
+    << m_v << " " << convertRadiansToDegrees (m_rot) << " " << m_atten << "\n";
 }
 
 PhmElemType
 PhantomElement::convertNameToType (const char* const typeName)
 {
-    PhmElemType type = PELEM_INVALID;
-
-    if (strcasecmp (typeName, "rectangle") == 0)
-       type = PELEM_RECTANGLE;
-    else if (strcasecmp (typeName, "triangle") == 0)
-       type = PELEM_TRIANGLE;
-    else if (strcasecmp (typeName, "ellipse") == 0)
-       type = PELEM_ELLIPSE;
-    else if (strcasecmp (typeName, "sector") == 0)
-       type = PELEM_SECTOR;
-    else if (strcasecmp (typeName, "segment") == 0)
-      type = PELEM_SEGMENT;
-    else
-       sys_error (ERR_WARNING, "Unknown PhantomElement type %s [PhantomElement::PhantomElement]", type);
+  PhmElemType type = PELEM_INVALID;
+
+  if (strcasecmp (typeName, "rectangle") == 0)
+    type = PELEM_RECTANGLE;
+  else if (strcasecmp (typeName, "triangle") == 0)
+    type = PELEM_TRIANGLE;
+  else if (strcasecmp (typeName, "ellipse") == 0)
+    type = PELEM_ELLIPSE;
+  else if (strcasecmp (typeName, "sector") == 0)
+    type = PELEM_SECTOR;
+  else if (strcasecmp (typeName, "segment") == 0)
+    type = PELEM_SEGMENT;
+
+  return (type);
+}
 
-    return (type);
+const char* const
+PhantomElement::convertTypeToName (PhmElemType iType)
+{
+  static const char* pszType = "Unknown";
+
+  if (iType == PELEM_RECTANGLE)
+    pszType = "rectangle";
+  else if (iType == PELEM_TRIANGLE)
+    pszType = "triangle";
+  else if (iType == PELEM_ELLIPSE)
+    pszType = "ellipse";
+  else if (iType == PELEM_SECTOR)
+    pszType = "sector";
+  else if (iType == PELEM_SEGMENT)
+    pszType = "segment";
+
+  return pszType;
 }
 
-void 
+
+void
 PhantomElement::makeTransformMatrices ()
 {
   GRFMTX_2D temp;
 
-  // To map normalized Pelem coords to world Phantom 
-  //     scale by (u, v)                                      
-  //     rotate by rot                                 
-  //     translate by (cx, cy)                        
+  // To map normalized Pelem coords to world Phantom
+  //     scale by (u, v)
+  //     rotate by rot
+  //     translate by (cx, cy)
 
   scale_mtx2 (m_xformObjToPhm, m_u, m_v);
   rot_mtx2  (temp, m_rot);
@@ -605,15 +713,15 @@ PhantomElement::makeTransformMatrices ()
 
 
 /* NAME
- *   pelem_make_points         INTERNAL routine to calculate point array for an pelem
- *
- * SYNOPSIS
- *   makepelempts (pelem)
- *   PELEM *pelem      pelem whose points we are calculating
- *
- * NOTES
- *   Called by phm_add_pelem()
- */
+*   pelem_make_points           INTERNAL routine to calculate point array for an pelem
+*
+* SYNOPSIS
+*   makepelempts (pelem)
+*   PELEM *pelem        pelem whose points we are calculating
+*
+* NOTES
+*   Called by phm_add_pelem()
+*/
 
 void
 PhantomElement::makeVectorOutline ()
@@ -628,20 +736,20 @@ PhantomElement::makeVectorOutline ()
     m_nPoints = 5;
     m_xOutline = new double [m_nPoints];
     m_yOutline = new double [m_nPoints];
-    m_xOutline[0] =-m_u;       m_yOutline[0] =-m_v;
-    m_xOutline[1] = m_u;       m_yOutline[1] =-m_v;
-    m_xOutline[2] = m_u;       m_yOutline[2] = m_v;
-    m_xOutline[3] =-m_u;       m_yOutline[3] = m_v;
-    m_xOutline[4] =-m_u;       m_yOutline[4] =-m_v;
+    m_xOutline[0] =-m_u;        m_yOutline[0] =-m_v;
+    m_xOutline[1] = m_u;        m_yOutline[1] =-m_v;
+    m_xOutline[2] = m_u;        m_yOutline[2] = m_v;
+    m_xOutline[3] =-m_u;        m_yOutline[3] = m_v;
+    m_xOutline[4] =-m_u;        m_yOutline[4] =-m_v;
     break;
   case PELEM_TRIANGLE:
     m_nPoints = 4;
     m_xOutline = new double [m_nPoints];
     m_yOutline = new double [m_nPoints];
-    m_xOutline[0] =-m_u;       m_yOutline[0] = 0.0;
-    m_xOutline[1] = m_u;       m_yOutline[1] = 0.0;
-    m_xOutline[2] = 0.0;       m_yOutline[2] = m_v;
-    m_xOutline[3] =-m_u;       m_yOutline[3] = 0.0;
+    m_xOutline[0] =-m_u;        m_yOutline[0] = 0.0;
+    m_xOutline[1] = m_u;        m_yOutline[1] = 0.0;
+    m_xOutline[2] = 0.0;        m_yOutline[2] = m_v;
+    m_xOutline[3] =-m_u;        m_yOutline[3] = 0.0;
     break;
   case PELEM_ELLIPSE:
     cpts = numCirclePoints (TWOPI);
@@ -652,48 +760,48 @@ PhantomElement::makeVectorOutline ()
     break;
   case PELEM_SECTOR:
     radius = sqrt(m_u * m_u + m_v * m_v);
-    theta = atan(m_u / m_v);           // angle with y-axis 
+    theta = atan(m_u / m_v);            // angle with y-axis
     start = 3.0 * HALFPI - theta;
     stop  = 3.0 * HALFPI + theta;
     cpts = numCirclePoints (stop - start);
     m_nPoints = 3 + cpts;
     m_xOutline = new double [m_nPoints];
     m_yOutline = new double [m_nPoints];
-    
-    m_xOutline[0] = 0.0;               m_yOutline[0] = m_v;
-    m_xOutline[1] =-m_u;               m_yOutline[1] = 0.0;
+
+    m_xOutline[0] = 0.0;                m_yOutline[0] = m_v;
+    m_xOutline[1] =-m_u;                m_yOutline[1] = 0.0;
     calcArcPoints (&m_xOutline[2], &m_yOutline[2], cpts, 0.0, m_v, radius, start, stop);
     m_xOutline[cpts + 2] = 0.0;
     m_yOutline[cpts + 2] = m_v;
     break;
   case PELEM_SEGMENT:
     radius = sqrt(m_u * m_u + m_v * m_v);
-    theta = atan (m_u / m_v);          // angle with y-axis 
+    theta = atan (m_u / m_v);           // angle with y-axis
     start = 3.0 * HALFPI - theta;
     stop  = 3.0 * HALFPI + theta;
-    
+
     cpts = numCirclePoints (stop - start);
     m_nPoints = cpts + 1;
     m_xOutline = new double [m_nPoints];
     m_yOutline = new double [m_nPoints];
-    
+
     calcArcPoints (m_xOutline, m_yOutline, cpts, 0.0, m_v, radius, start, stop);
     m_xOutline[cpts] = -m_u;
     m_yOutline[cpts] = 0.0;
     break;
   default:
-    sys_error(ERR_WARNING, "illegal pelem type %d [makeVectorOutline]", m_type);
+    sys_error(ERR_WARNING, "Illegal phantom element type %d [makeVectorOutline]", m_type);
     return;
   }
-  
+
   rotate2d (m_xOutline, m_yOutline, m_nPoints, m_rot);
   xlat2d (m_xOutline, m_yOutline, m_nPoints, m_cx, m_cy);
-  
+
   minmax_array (m_xOutline, m_nPoints, m_xmin, m_xmax);
   minmax_array (m_yOutline, m_nPoints, m_ymin, m_ymax);
-  
+
   // increase pelem extent by SCALE_PELEM_EXTENT to eliminate chance of
-  //   missing actual pelem maximum due to polygonal sampling 
+  //   missing actual pelem maximum due to polygonal sampling
 
   xfact = (m_xmax - m_xmin) * SCALE_PELEM_EXTENT;
   yfact = (m_ymax - m_ymin) * SCALE_PELEM_EXTENT;
@@ -706,39 +814,39 @@ PhantomElement::makeVectorOutline ()
 
 
 /* NAME
- *   calc_arc                  Calculate outline of a arc of a circle
- *
- * SYNOPSIS
- *   calc_arc (x, y, xcent, ycent, pts, r, start, stop)
- *   double x[], y[];          Array of points
- *   int pts                   Number of points in array
- *   double xcent, ycent       Center of cirlce
- *   double r                  Radius of circle
- *   double start, stop                Beginning & ending angles
- */
-
-void 
+*   calc_arc                    Calculate outline of a arc of a circle
+*
+* SYNOPSIS
+*   calc_arc (x, y, xcent, ycent, pts, r, start, stop)
+*   double x[], y[];            Array of points
+*   int pts                     Number of points in array
+*   double xcent, ycent Center of cirlce
+*   double r                    Radius of circle
+*   double start, stop          Beginning & ending angles
+*/
+
+void
 PhantomElement::calcArcPoints (double x[], double y[], const int pts, const double xcent, const double ycent, const double r, const double start, const double stop)
 {
-    if (r <= 0.0)
-       sys_error (ERR_WARNING, "negative or zero radius in calc_arc()");
-
-    double theta = (stop - start) / (pts - 1); // angle incr. between points 
-    double c = cos(theta);
-    double s = sin(theta);
-  
-    x[0] = r * cos (start) + xcent;
-    y[0] = r * sin (start) + ycent;
-
-    double xp = x[0] - xcent;
-    double yp = y[0] - ycent;
-    for (int i = 1; i < pts; i++) {
-       double xc = c * xp - s * yp;
-       double yc = s * xp + c * yp;
-       x[i] = xc + xcent;
-       y[i] = yc + ycent;
-       xp = xc;  yp = yc;
-    }
+  if (r <= 0.0)
+    sys_error (ERR_WARNING, "negative or zero radius in calc_arc()");
+
+  double theta = (stop - start) / (pts - 1);    // angle incr. between points
+  double c = cos(theta);
+  double s = sin(theta);
+
+  x[0] = r * cos (start) + xcent;
+  y[0] = r * sin (start) + ycent;
+
+  double xp = x[0] - xcent;
+  double yp = y[0] - ycent;
+  for (int i = 1; i < pts; i++) {
+    double xc = c * xp - s * yp;
+    double yc = s * xp + c * yp;
+    x[i] = xc + xcent;
+    y[i] = yc + ycent;
+    xp = xc;  yp = yc;
+  }
 }
 
 
@@ -750,29 +858,29 @@ PhantomElement::calcArcPoints (double x[], double y[], const int pts, const doub
 //
 
 
-void 
+void
 PhantomElement::calcEllipsePoints (double x[], double y[], const int pts, const double u, const double v)
 {
-    calcArcPoints (x, y, m_nPoints, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0, TWOPI);   // make a unit circle 
-    scale2d (x, y, m_nPoints, m_u, m_v);                            // scale to ellipse 
+  calcArcPoints (x, y, m_nPoints, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0, TWOPI);   // make a unit circle
+  scale2d (x, y, m_nPoints, m_u, m_v);                       // scale to ellipse
 }
 
 
 /* NAME
- *   circle_pts                Calculate number of points to use for circle segment
- *
- * SYNOPSIS
- *   n = circle_pts (theta)
- *   int n             Number of points to use for arc
- *   double theta      Length of arc in radians
- */
-
-int 
+*   circle_pts          Calculate number of points to use for circle segment
+*
+* SYNOPSIS
+*   n = circle_pts (theta)
+*   int n               Number of points to use for arc
+*   double theta        Length of arc in radians
+*/
+
+int
 PhantomElement::numCirclePoints (double theta)
 {
-    theta = clamp (theta, 0., TWOPI);
+  theta = clamp (theta, 0., TWOPI);
 
-    return static_cast<int> (POINTS_PER_CIRCLE * theta / TWOPI + 1.5);
+  return static_cast<int> (POINTS_PER_CIRCLE * theta / TWOPI + 1.5);
 }
 
 
@@ -783,15 +891,15 @@ PhantomElement::clipLineWorldCoords (double& x1, double& y1, double& x2, double
   double cx1 = x1, cy1 = y1, cx2 = x2, cy2 = y2;
   if (! clip_rect (cx1, cy1, cx2, cy2, m_rectLimits))
     return false;
-       
-  // convert phantom coordinates to pelem coordinates 
+
+  // convert phantom coordinates to pelem coordinates
   xform_mtx2 (m_xformPhmToObj, x1, y1);
   xform_mtx2 (m_xformPhmToObj, x2, y2);
-       
+
   if (! clipLineNormalizedCoords (x1, y1, x2, y2))
     return false;
 
-  // convert standard pelem coordinates back to phantom coordinates 
+  // convert standard pelem coordinates back to phantom coordinates
   xform_mtx2 (m_xformObjToPhm, x1, y1);
   xform_mtx2 (m_xformObjToPhm, x2, y2);
 
@@ -800,19 +908,19 @@ PhantomElement::clipLineWorldCoords (double& x1, double& y1, double& x2, double
 
 
 /* NAME
- *   pelem_clip_line                   Clip pelem against an arbitrary line
- *
- * SYNOPSIS
- *   pelem_clip_line (pelem, x1, y1, x2, y2)
- *   PhantomElement& pelem;            Pelem to be clipped
- *   double *x1, *y1, *x2, *y2 Endpoints of line to be clipped
- *
- * RETURNS
- *   true   if line passes through pelem
- *             (x1, y1, x2, y2 hold coordinates of new line)
- *   false  if line do not pass through pelem
- *             (x1, y1, x2, y2 are undefined)
- */
+*   pelem_clip_line                     Clip pelem against an arbitrary line
+*
+* SYNOPSIS
+*   pelem_clip_line (pelem, x1, y1, x2, y2)
+*   PhantomElement& pelem;              Pelem to be clipped
+*   double *x1, *y1, *x2, *y2   Endpoints of line to be clipped
+*
+* RETURNS
+*   true   if line passes through pelem
+*               (x1, y1, x2, y2 hold coordinates of new line)
+*   false  if line do not pass through pelem
+*               (x1, y1, x2, y2 are undefined)
+*/
 
 bool
 PhantomElement::clipLineNormalizedCoords (double& x1, double& y1, double& x2, double& y2) const
@@ -847,13 +955,13 @@ PhantomElement::clipLineNormalizedCoords (double& x1, double& y1, double& x2, do
 }
 
 
-// METHOD IDENTIFICATION 
-//    PhantomElement::isPointInside            Check if point is inside pelem
+// METHOD IDENTIFICATION
+//    PhantomElement::isPointInside             Check if point is inside pelem
 //
 // SYNOPSIS
 //    is_point_inside (pelem, x, y, coord_type)
-//    double x, y              Point to see if lies in pelem
-//    int coord_type           Coordinate type (PELEM_COORD or PHM_COORD)
+//    double x, y               Point to see if lies in pelem
+//    int coord_type            Coordinate type (PELEM_COORD or PHM_COORD)
 //
 // RETURNS
 //    true if point lies within pelem
@@ -885,37 +993,37 @@ PhantomElement::isPointInside (double x, double y, const CoordType coord_type) c
   case PELEM_ELLIPSE:
     if (x > 1. || x < -1. || y > 1. || y < -1.)
       return (false);
-    if (x * x + y * y > 1.)            // check if inside unit circle
+    if (x * x + y * y > 1.)             // check if inside unit circle
       return (false);
     else
       return (true);
     break;
 
     // for clipping segments & sectors, must NOT scale by (1/u, 1/v)
-    // because this destroys information about size of arc component 
+    // because this destroys information about size of arc component
 
   case PELEM_SEGMENT:
     if (x > 1. || x < -1. || y > 0.)
-       return (false);         // clip against y > 0 
-    x *= m_u;                  // put back u & v scale 
+      return (false);           // clip against y > 0
+    x *= m_u;                   // put back u & v scale
     y *= m_v;
     if (x * x + (y-m_v) * (y-m_v) > m_u * m_u + m_v * m_v)
-      return (false);          // clip against circle, r = sqrt(@)
+      return (false);           // clip against circle, r = sqrt(@)
     else
       return (true);
     break;
   case PELEM_SECTOR:
-      if (x > 1. || x < -1. || y > 1.)   // extent 
+    if (x > 1. || x < -1. || y > 1.)   // extent
       return (false);
-      if (y > 1. - x || y > 1. + x)      // triangle   
-         return (false);                      // clip against triangle 
-      x *= m_u;                       // circle: put back u & v scale 
+    if (y > 1. - x || y > 1. + x)      // triangle
+      return (false);                  // clip against triangle
+    x *= m_u;                  // circle: put back u & v scale
     y *= m_v;
     if (x * x + (y-m_v) * (y-m_v) > m_u * m_u + m_v * m_v)
-       return (false);                // clip against circle 
+      return (false);                  // clip against circle
     else
       return (true);
-  break;
+    break;
   default:
     sys_error (ERR_WARNING, "Illegal pelem type in pelem_is_point_inside()");
     break;