r186: *** empty log message ***
[ctsim.git] / libctsim / projections.cpp
index 54f8f7d66cce47b12657f9509ac39ad667718ab9..be8e82941f9a47b30fe1946905fa9fba96bc7f0c 100644 (file)
@@ -8,7 +8,7 @@
 **  This is part of the CTSim program
 **  Copyright (C) 1983-2000 Kevin Rosenberg
 **
-**  $Id: projections.cpp,v 1.3 2000/06/20 17:54:51 kevin Exp $
+**  $Id: projections.cpp,v 1.24 2000/08/31 08:38:58 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
@@ -80,9 +80,17 @@ Projections::initFromScanner (const Scanner& scanner)
   m_phmLen = scanner.phmLen();
   m_rotInc = scanner.rotInc();
   m_detInc = scanner.detInc();
+  m_geometry = scanner.geometry();
+  m_focalLength = scanner.focalLength();
+  m_fieldOfView = scanner.fieldOfView();
   m_rotStart = 0;
-  m_detStart =  -scanner.radius() + (scanner.detInc() / 2);
-  m_phmLen = scanner.phmLen();
+  m_detStart =  -(scanner.detLen() / 2);
+#if 0
+  if (m_geometry == Scanner::GEOMETRY_EQUILINEAR) {
+    m_detInc /= 2;
+    cout << "Kludge: detInc /= 2 in Projections::initFromScanner" << endl;
+  }
+#endif
 }
 
 void
@@ -132,30 +140,41 @@ Projections::deleteProjData (void)
 
 
 /* NAME
- *    projections_write_header         Write data header for projections file
+ *    Projections::headerWwrite         Write data header for projections file
  *
  */
 
 bool 
 Projections::headerWrite (fnetorderstream& fs)
 {
-  kuint32 _hsize = m_headerSize;
+  kuint16 _hsize = m_headerSize;
+  kuint16 _signature = m_signature;
   kuint32 _nView = m_nView;
   kuint32 _nDet = m_nDet;
   kuint32 _geom = m_geometry;
-  kuint32 _remarksize = m_remark.length();
+  kuint16 _remarksize = m_remark.length();
+  kuint16 _year = m_year;
+  kuint16 _month = m_month;
+  kuint16 _day = m_day;
+  kuint16 _hour = m_hour;
+  kuint16 _minute = m_minute;
+  kuint16 _second = m_second;
+
   kfloat64 _calcTime = m_calcTime;
   kfloat64 _rotStart = m_rotStart;
   kfloat64 _rotInc = m_rotInc;
   kfloat64 _detStart = m_detStart;
   kfloat64 _detInc = m_detInc;
   kfloat64 _phmLen = m_phmLen;
-  
+  kfloat64 _fieldOfView = m_fieldOfView;
+  kfloat64 _focalLength = m_focalLength;
+
   fs.seekp(0);
   if (! fs)
     return false;
 
-  fs.writeInt32 (_hsize);
+  fs.writeInt16 (_hsize);
+  fs.writeInt16 (_signature);
   fs.writeInt32 (_nView);
   fs.writeInt32 (_nDet);
   fs.writeInt32 (_geom);
@@ -165,13 +184,21 @@ Projections::headerWrite (fnetorderstream& fs)
   fs.writeFloat64 (_detStart);
   fs.writeFloat64 (_detInc);
   fs.writeFloat64 (_phmLen);
-  fs.writeInt32 (_remarksize);
+  fs.writeFloat64 (_focalLength);
+  fs.writeFloat64 (_fieldOfView);
+  fs.writeInt16 (_year);
+  fs.writeInt16 (_month);
+  fs.writeInt16 (_day);
+  fs.writeInt16 (_hour);
+  fs.writeInt16 (_minute);
+  fs.writeInt16 (_second);
+  fs.writeInt16 (_remarksize);
   fs.write (m_remark.c_str(), _remarksize);
 
   m_headerSize = fs.tellp();
   _hsize = m_headerSize;
   fs.seekp(0);
-  fs.writeInt32 (_hsize);
+  fs.writeInt16 (_hsize);
   if (! fs)
       return false;
   
@@ -185,24 +212,16 @@ Projections::headerWrite (fnetorderstream& fs)
 bool
 Projections::headerRead (fnetorderstream& fs)
 {
-  kuint32 _hsize;
-  kuint32 _nView;
-  kuint32 _nDet;
-  kuint32 _geom;
-  kuint32 _remarksize = 0;
-  kfloat64 _calcTime;
-  kfloat64 _rotStart;
-  kfloat64 _rotInc;
-  kfloat64 _detStart;
-  kfloat64 _detInc;
-  kfloat64 _phmLen;
+  kuint16 _hsize, _signature, _year, _month, _day, _hour, _minute, _second, _remarksize = 0;
+  kuint32 _nView, _nDet, _geom;
+  kfloat64 _calcTime, _rotStart, _rotInc, _detStart, _detInc, _phmLen, _focalLength, _fieldOfView;
   
   fs.seekg(0);
   if (! fs)
       return false;
 
-  off_t testPos;
-  fs.readInt32 (_hsize);
+  fs.readInt16 (_hsize);
+  fs.readInt16 (_signature);
   fs.readInt32 (_nView);
   fs.readInt32 (_nDet);
   fs.readInt32 (_geom);
@@ -212,17 +231,26 @@ Projections::headerRead (fnetorderstream& fs)
   fs.readFloat64 (_detStart);
   fs.readFloat64 (_detInc);
   fs.readFloat64 (_phmLen);
-  fs.readInt32 (_remarksize);
-  if (_remarksize > 100000) {
-    sys_error (ERR_SEVERE, "Insane _remarksize %d [projections::headerRead]", _remarksize);
-    return false;
-  }
+  fs.readFloat64 (_focalLength);
+  fs.readFloat64 (_fieldOfView);
+  fs.readInt16 (_year);
+  fs.readInt16 (_month);
+  fs.readInt16 (_day);
+  fs.readInt16 (_hour);
+  fs.readInt16 (_minute);
+  fs.readInt16 (_second);
+  fs.readInt16 (_remarksize);
 
   if (! fs) {
       sys_error (ERR_SEVERE, "Error reading header information , _remarksize=%d [projections_read_header]", _remarksize);
       return false;
   }
 
+  if (_signature != m_signature) {
+    sys_error (ERR_SEVERE, "File %s does not have a valid projection file signature", m_filename.c_str());
+    return false;
+  }
+
   char remarkStorage[_remarksize+1];
   fs.read (remarkStorage, _remarksize);
   if (! fs) {
@@ -248,14 +276,35 @@ Projections::headerRead (fnetorderstream& fs)
   m_detStart = _detStart;
   m_detInc = _detInc;
   m_phmLen = _phmLen;
+  m_focalLength = _focalLength;
+  m_fieldOfView = _fieldOfView;
+  m_year = _year;
+  m_month = _month;
+  m_day = _day;
+  m_hour = _hour;
+  m_minute = _minute;
+  m_second = _second;
+
+  m_label.setLabelType (Array2dFileLabel::L_HISTORY);
+  m_label.setLabelString (m_remark);
+  m_label.setCalcTime (m_calcTime);
+  m_label.setDateTime (m_year, m_month, m_day, m_hour, m_minute, m_second);
 
   return true;
 }
 
+bool
+Projections::read (const string& filename)
+{
+  return read (filename.c_str());
+}
+
+
 bool
 Projections::read (const char* filename)
 {
   frnetorderstream fileRead (filename, ios::in | ios::binary);
+  m_filename = filename;
 
   if (! fileRead)
     return false;
@@ -276,15 +325,31 @@ Projections::read (const char* filename)
 }
 
 
+bool
+Projections::write (const string& filename)
+{
+  return write (filename.c_str());
+}
+
 bool
 Projections::write (const char* filename)
 {
   frnetorderstream fs (filename, ios::out | ios::binary | ios::trunc | ios::ate);
-
+  m_filename = filename;
   if (! fs) {
     sys_error (ERR_SEVERE, "Error opening file %s for output [projections_create]", filename);
     return false;
   }
+
+  time_t t = time(NULL);
+  tm* lt = localtime(&t);
+  m_year = lt->tm_year;
+  m_month = lt->tm_mon;
+  m_day = lt->tm_mday;
+  m_hour = lt->tm_hour;
+  m_minute = lt->tm_min;
+  m_second = lt->tm_sec;
+
   if (! headerWrite (fs))
       return false;
 
@@ -329,7 +394,7 @@ Projections::detarrayRead (fnetorderstream& fs, DetectorArray& darray, const int
   darray.setViewAngle (view_angle);
   //  darray.setNDet ( nDet);
   
-  for (int i = 0; i < nDet; i++) {
+  for (unsigned int i = 0; i < nDet; i++) {
       kfloat32 detval;
       fs.readFloat32 (detval);
       detval_ptr[i] = detval;
@@ -375,7 +440,7 @@ Projections::detarrayWrite (fnetorderstream& fs, const DetectorArray& darray, co
   fs.writeFloat64 (view_angle);
   fs.writeInt32 (nDet);
 
-  for (int i = 0; i < nDet; i++) {
+  for (unsigned int i = 0; i < nDet; i++) {
     kfloat32 detval = detval_ptr[i];
     fs.writeFloat32 (detval);
   }
@@ -397,14 +462,16 @@ Projections::detarrayWrite (fnetorderstream& fs, const DetectorArray& darray, co
 void
 Projections::printProjectionData (void)
 {
-  printf("Projections Print\n\n");
+  printf("Projections Data\n\n");
   printf("Description: %s\n", m_remark.c_str());
-  printf("nView = %d  nDet = %d\n", m_nView, m_nDet);
-  printf("rotStart = %8.4f   rotInc = %8.4f\n", m_rotStart, m_rotInc);
-  printf("detStart = %8.4f   detInc = %8.4f\n", m_detStart, m_detInc);
-
+  printf("Geometry: %s\n", Scanner::convertGeometryIDToName (m_geometry));
+  printf("nView       = %8d           nDet = %8d\n", m_nView, m_nDet);
+  printf("focalLength = %8.4f  fieldOfView = %8.4f\n", m_focalLength, m_fieldOfView);
+  printf("rotStart    = %8.4f       rotInc = %8.4f\n", m_rotStart, m_rotInc);
+  printf("detStart    = %8.4f       detInc = %8.4f\n", m_detStart, m_detInc);
   if (m_projData != NULL) {
       for (int ir = 0; ir < m_nView; ir++) {
+         printf("View %d: angle %f\n", ir, m_projData[ir]->viewAngle());
          DetectorValue* detval = m_projData[ir]->detValues();
          for (int id = 0; id < m_projData[ir]->nDet(); id++)
              printf("%8.4f  ", detval[id]);
@@ -414,16 +481,166 @@ Projections::printProjectionData (void)
 }
 
 void 
-Projections::printScanInfo (void) const
+Projections::printScanInfo (ostringstream& os) const
 {
-  printf ("Number of detectors: %d\n", m_nDet);
-  printf ("    Number of views: %d\n", m_nView);
-  printf ("             Remark: %s\n", m_remark.c_str());
-  printf ("             phmLen: %f\n", m_phmLen);
-  printf ("           detStart: %f\n", m_detStart);
-  printf ("             detInc: %f\n", m_detInc);
-  printf ("           rotStart: %f\n", m_rotStart);
-  printf ("             rotInc: %f\n", m_rotInc);
+  os << "Number of detectors: " << m_nDet << "\n";
+  os << "    Number of views: " << m_nView<< "\n";
+  os << "             Remark: " << m_remark.c_str()<< "\n";
+  os << "           Geometry: " << Scanner::convertGeometryIDToName (m_geometry)<< "\n";
+  os << "       Focal Length: " << m_focalLength<< "\n";
+  os << "      Field Of View: " << m_fieldOfView<< "\n";
+  os << "             phmLen: " << m_phmLen<< "\n";
+  os << "           detStart: " << m_detStart<< "\n";
+  os << "             detInc: " << m_detInc<< "\n";
+  os << "           rotStart: " << m_rotStart<< "\n";
+  os << "             rotInc: " << m_rotInc<< "\n";
 }
 
 
+
+/* NAME
+ *   Projections::reconstruct      Reconstruct Image from Projections
+ *
+ * SYNOPSIS
+ *   im = proj.reconstruct (im, filt_type, filt_param, interp_type)
+ *   IMAGE *im                 Output image
+ *   int filt_type             Type of convolution filter to use
+ *   double filt_param         Filter specific parameter
+ *                             Currently, used only with Hamming filters
+ *   int interp_type           Type of interpolation method to use
+ *
+ * ALGORITHM
+ *
+ *     Calculate one-dimensional filter in spatial domain
+ *     Allocate & clear (zero) the 2d output image array
+ *      For each projection view
+ *         Convolve raysum array with filter
+ *         Backproject raysums and add (summate) to image array
+ *      end
+ */
+
+bool
+Projections::reconstruct (ImageFile& im, const char* const filterName, double filt_param, const char* const filterMethodName, const int zeropad, const char* filterGenerationName, const char* const interpName, int interpFactor, const char* const backprojectName, const int trace) const
+{
+  double detInc = m_detInc;
+  int n_filteredProj = m_nDet * interpFactor;
+  double filteredProj [n_filteredProj];   // filtered projections
+
+#ifdef HAVE_BSPLINE_INTERP
+  int spline_order = 0, zoom_factor = 0;
+  if (interp_type == I_BSPLINE) {
+    zoom_factor = interpFactor;
+    spline_order = 3;
+    zoom_factor = 3;
+    n_filteredProj = (m_nDet - 1) * (zoom_factor + 1) + 1;
+  }
+#endif
+
+  double filterBW = 1. / detInc;
+  ProcessSignal processSignal (filterName, filterMethodName, filterBW, m_detInc, m_nDet, filt_param, "spatial", filterGenerationName, zeropad, interpFactor, trace, m_geometry, m_focalLength);
+
+  if (processSignal.fail()) {
+      sys_error (ERR_SEVERE, "%s [Projections::reconstruct]", processSignal.failMessage().c_str());
+      return false;
+  }
+
+  if (trace)
+    cout << "Reconstruct: filter="<<filterName<< ", interp="<<interpName<<", backproject="<<backprojectName<<endl;
+
+#if HAVE_SGP
+  int nVecFilter = processSignal.getNFilterPoints();
+  double plot_xaxis [nVecFilter];                      // array for plotting 
+
+  if (trace > Trace::TRACE_CONSOLE && nVecFilter > 0)  {
+    int i;
+    double f;
+    double filterInc = processSignal.getFilterIncrement();
+    for (i = 0, f = processSignal.getFilterMin(); i < nVecFilter; i++, f += filterInc)
+      plot_xaxis[i] = f;
+
+    if (processSignal.getFilter()) {
+      SGPDriver sgpDriver ("Filter Function");
+      SGP sgp (sgpDriver);
+      EZPlot ezplot (sgp);
+
+      ezplot.ezset ("title Filter Response");
+      ezplot.addCurve (plot_xaxis, processSignal.getFilter(), nVecFilter);
+      ezplot.plot();
+      cio_put_str ("Press any key to continue");
+      cio_kb_getc ();
+    }
+  }
+  if (trace >= Trace::TRACE_CONSOLE) {
+    printf ("nview=%d, ndet=%d, det_start=%.4f, detInc=%.4f\n", m_nView, m_nDet, m_detStart, m_detInc);
+  }
+#endif  //HAVE_SGP
+
+  Backprojector bj (*this, im, backprojectName, interpName, interpFactor);
+  if (bj.fail()) {
+    sys_error (ERR_SEVERE, "%s [Projections::reconstruct]", bj.failMessage().c_str());
+    return false;
+  }
+
+  for (int iview = 0; iview < m_nView; iview++)  {
+    if (trace >= Trace::TRACE_CONSOLE) 
+      cout <<"Reconstructing view " << iview << "(last = " << m_nView - 1 << ")\n";
+      
+    const DetectorArray& darray = getDetectorArray (iview);
+    const DetectorValue* detval = darray.detValues();
+
+    processSignal.filterSignal (detval, filteredProj);
+
+#ifdef HAVE_BSPLINE_INTERP
+    if (interp_type == I_BSPLINE) 
+       bspline (m_nDet, zoom_factor, spline_order, filteredProj, filteredProj);
+    
+#ifdef HAVE_SGP
+    if (trace >= Trace::TRACE_PLOT && interp_type == I_BSPLINE) {
+       bspline (m_nDet, zoom_factor, spline_order, filteredProj, filteredProj);
+      ezplot_1d (filteredProj, n_filteredProj);
+    }
+#endif
+#endif
+
+    bj.BackprojectView (filteredProj, darray.viewAngle());
+
+#ifdef HAVE_SGP
+    if (trace >= Trace::TRACE_PLOT) {
+      SGPDriver sgpDriverProj ("Projection");
+      SGP sgpProj (sgpDriverProj);
+      EZPlot ezplotProj (sgpProj);
+
+      ezplotProj.ezset  ("clear");
+      ezplotProj.ezset ("title Filtered Projection");
+      ezplotProj.ezset  ("xticks major 5.");
+      ezplotProj.ezset  ("xlabel ");
+      ezplotProj.ezset  ("ylabel ");
+      ezplotProj.ezset  ("yporigin .5.");
+      ezplotProj.ezset  ("ylength .5.");
+      ezplotProj.ezset  ("box.");
+      ezplotProj.ezset  ("grid.");
+      ezplotProj.addCurve (plot_xaxis, detval, m_nDet);
+      ezplotProj.plot();
+      ezplotProj.ezset  ("clear");
+      ezplotProj.ezset  ("xticks major 5.");
+      ezplotProj.ezset  ("xlabel ");
+      ezplotProj.ezset  ("ylabel ");
+      ezplotProj.ezset  ("ylength .5.");
+      ezplotProj.ezset ("box");
+      ezplotProj.ezset ("grid");
+      ezplotProj.addCurve (plot_xaxis, filteredProj,  n_filteredProj);
+      ezplotProj.plot();
+
+      cout << "Do you want to exit with current pic (y/n)? " << flush;
+      char str[256];
+      fgets(str, sizeof(str), stdin);
+      if (tolower(str[0]) == 'y') {
+       break;
+      }
+    } 
+#endif  //HAVE_SGP
+  }
+
+  return true;
+}
+