/* ----------------------------------------------------------------------- Copyright: 2010-2021, imec Vision Lab, University of Antwerp 2014-2021, CWI, Amsterdam Contact: astra@astra-toolbox.com Website: http://www.astra-toolbox.com/ This file is part of the ASTRA Toolbox. The ASTRA Toolbox is free software: you can redistribute it and/or modify it under the terms of the GNU General Public License as published by the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or (at your option) any later version. The ASTRA Toolbox is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the GNU General Public License for more details. You should have received a copy of the GNU General Public License along with the ASTRA Toolbox. If not, see . ----------------------------------------------------------------------- */ #include "astra/GeometryUtil3D.h" #include namespace astra { SConeProjection* genConeProjections(unsigned int iProjAngles, unsigned int iProjU, unsigned int iProjV, double fOriginSourceDistance, double fOriginDetectorDistance, double fDetUSize, double fDetVSize, const float *pfAngles) { SConeProjection base; base.fSrcX = 0.0f; base.fSrcY = -fOriginSourceDistance; base.fSrcZ = 0.0f; base.fDetSX = iProjU * fDetUSize * -0.5f; base.fDetSY = fOriginDetectorDistance; base.fDetSZ = iProjV * fDetVSize * -0.5f; base.fDetUX = fDetUSize; base.fDetUY = 0.0f; base.fDetUZ = 0.0f; base.fDetVX = 0.0f; base.fDetVY = 0.0f; base.fDetVZ = fDetVSize; SConeProjection* p = new SConeProjection[iProjAngles]; #define ROTATE0(name,i,alpha) do { p[i].f##name##X = base.f##name##X * cos(alpha) - base.f##name##Y * sin(alpha); p[i].f##name##Y = base.f##name##X * sin(alpha) + base.f##name##Y * cos(alpha); p[i].f##name##Z = base.f##name##Z; } while(0) for (unsigned int i = 0; i < iProjAngles; ++i) { ROTATE0(Src, i, pfAngles[i]); ROTATE0(DetS, i, pfAngles[i]); ROTATE0(DetU, i, pfAngles[i]); ROTATE0(DetV, i, pfAngles[i]); } #undef ROTATE0 return p; } SPar3DProjection* genPar3DProjections(unsigned int iProjAngles, unsigned int iProjU, unsigned int iProjV, double fDetUSize, double fDetVSize, const float *pfAngles) { SPar3DProjection base; base.fRayX = 0.0f; base.fRayY = 1.0f; base.fRayZ = 0.0f; base.fDetSX = iProjU * fDetUSize * -0.5f; base.fDetSY = 0.0f; base.fDetSZ = iProjV * fDetVSize * -0.5f; base.fDetUX = fDetUSize; base.fDetUY = 0.0f; base.fDetUZ = 0.0f; base.fDetVX = 0.0f; base.fDetVY = 0.0f; base.fDetVZ = fDetVSize; SPar3DProjection* p = new SPar3DProjection[iProjAngles]; #define ROTATE0(name,i,alpha) do { p[i].f##name##X = base.f##name##X * cos(alpha) - base.f##name##Y * sin(alpha); p[i].f##name##Y = base.f##name##X * sin(alpha) + base.f##name##Y * cos(alpha); p[i].f##name##Z = base.f##name##Z; } while(0) for (unsigned int i = 0; i < iProjAngles; ++i) { ROTATE0(Ray, i, pfAngles[i]); ROTATE0(DetS, i, pfAngles[i]); ROTATE0(DetU, i, pfAngles[i]); ROTATE0(DetV, i, pfAngles[i]); } #undef ROTATE0 return p; } // (See declaration in header for (mathematical) description of these functions) void computeBP_UV_Coeffs(const SPar3DProjection& proj, double &fUX, double &fUY, double &fUZ, double &fUC, double &fVX, double &fVY, double &fVZ, double &fVC) { double denom = (proj.fRayX*proj.fDetUY*proj.fDetVZ - proj.fRayX*proj.fDetUZ*proj.fDetVY - proj.fRayY*proj.fDetUX*proj.fDetVZ + proj.fRayY*proj.fDetUZ*proj.fDetVX + proj.fRayZ*proj.fDetUX*proj.fDetVY - proj.fRayZ*proj.fDetUY*proj.fDetVX); fUX = ( - (proj.fRayY*proj.fDetVZ - proj.fRayZ*proj.fDetVY)) / denom; fUY = ( (proj.fRayX*proj.fDetVZ - proj.fRayZ*proj.fDetVX)) / denom; fUZ = (- (proj.fRayX*proj.fDetVY - proj.fRayY*proj.fDetVX) ) / denom; fUC = (-(proj.fDetSY*proj.fDetVZ - proj.fDetSZ*proj.fDetVY)*proj.fRayX + (proj.fRayY*proj.fDetVZ - proj.fRayZ*proj.fDetVY)*proj.fDetSX - (proj.fRayY*proj.fDetSZ - proj.fRayZ*proj.fDetSY)*proj.fDetVX) / denom; fVX = ((proj.fRayY*proj.fDetUZ - proj.fRayZ*proj.fDetUY) ) / denom; fVY = (- (proj.fRayX*proj.fDetUZ - proj.fRayZ*proj.fDetUX) ) / denom; fVZ = ((proj.fRayX*proj.fDetUY - proj.fRayY*proj.fDetUX) ) / denom; fVC = ((proj.fDetSY*proj.fDetUZ - proj.fDetSZ*proj.fDetUY)*proj.fRayX - (proj.fRayY*proj.fDetUZ - proj.fRayZ*proj.fDetUY)*proj.fDetSX + (proj.fRayY*proj.fDetSZ - proj.fRayZ*proj.fDetSY)*proj.fDetUX ) / denom; } void computeBP_UV_Coeffs(const SConeProjection& proj, double &fUX, double &fUY, double &fUZ, double &fUC, double &fVX, double &fVY, double &fVZ, double &fVC, double &fDX, double &fDY, double &fDZ, double &fDC) { fUX = (proj.fDetSZ - proj.fSrcZ)*proj.fDetVY - (proj.fDetSY - proj.fSrcY)*proj.fDetVZ; fUY = (proj.fDetSX - proj.fSrcX)*proj.fDetVZ -(proj.fDetSZ - proj.fSrcZ)*proj.fDetVX; fUZ = (proj.fDetSY - proj.fSrcY)*proj.fDetVX - (proj.fDetSX - proj.fSrcX)*proj.fDetVY; fUC = (proj.fDetSY*proj.fDetVZ - proj.fDetSZ*proj.fDetVY)*proj.fSrcX - (proj.fDetSX*proj.fDetVZ - proj.fDetSZ*proj.fDetVX)*proj.fSrcY + (proj.fDetSX*proj.fDetVY - proj.fDetSY*proj.fDetVX)*proj.fSrcZ; fVX = (proj.fDetSY - proj.fSrcY)*proj.fDetUZ-(proj.fDetSZ - proj.fSrcZ)*proj.fDetUY; fVY = (proj.fDetSZ - proj.fSrcZ)*proj.fDetUX - (proj.fDetSX - proj.fSrcX)*proj.fDetUZ; fVZ = (proj.fDetSX - proj.fSrcX)*proj.fDetUY-(proj.fDetSY - proj.fSrcY)*proj.fDetUX; fVC = -(proj.fDetSY*proj.fDetUZ - proj.fDetSZ*proj.fDetUY)*proj.fSrcX + (proj.fDetSX*proj.fDetUZ - proj.fDetSZ*proj.fDetUX)*proj.fSrcY - (proj.fDetSX*proj.fDetUY - proj.fDetSY*proj.fDetUX)*proj.fSrcZ; fDX = proj.fDetUY*proj.fDetVZ - proj.fDetUZ*proj.fDetVY; fDY = proj.fDetUZ*proj.fDetVX - proj.fDetUX*proj.fDetVZ; fDZ = proj.fDetUX*proj.fDetVY - proj.fDetUY*proj.fDetVX; fDC = -proj.fSrcX * (proj.fDetUY*proj.fDetVZ - proj.fDetUZ*proj.fDetVY) - proj.fSrcY * (proj.fDetUZ*proj.fDetVX - proj.fDetUX*proj.fDetVZ) - proj.fSrcZ * (proj.fDetUX*proj.fDetVY - proj.fDetUY*proj.fDetVX); } // TODO: Handle cases of rays parallel to coordinate planes void backprojectPointX(const SPar3DProjection& proj, double fU, double fV, double fX, double &fY, double &fZ) { double px = proj.fDetSX + fU * proj.fDetUX + fV * proj.fDetVX; double py = proj.fDetSY + fU * proj.fDetUY + fV * proj.fDetVY; double pz = proj.fDetSZ + fU * proj.fDetUZ + fV * proj.fDetVZ; double a = (fX - px) / proj.fRayX; fY = py + a * proj.fRayY; fZ = pz + a * proj.fRayZ; } void backprojectPointY(const SPar3DProjection& proj, double fU, double fV, double fY, double &fX, double &fZ) { double px = proj.fDetSX + fU * proj.fDetUX + fV * proj.fDetVX; double py = proj.fDetSY + fU * proj.fDetUY + fV * proj.fDetVY; double pz = proj.fDetSZ + fU * proj.fDetUZ + fV * proj.fDetVZ; double a = (fY - py) / proj.fRayY; fX = px + a * proj.fRayX; fZ = pz + a * proj.fRayZ; } void backprojectPointZ(const SPar3DProjection& proj, double fU, double fV, double fZ, double &fX, double &fY) { double px = proj.fDetSX + fU * proj.fDetUX + fV * proj.fDetVX; double py = proj.fDetSY + fU * proj.fDetUY + fV * proj.fDetVY; double pz = proj.fDetSZ + fU * proj.fDetUZ + fV * proj.fDetVZ; double a = (fZ - pz) / proj.fRayZ; fX = px + a * proj.fRayX; fY = py + a * proj.fRayY; } void backprojectPointX(const SConeProjection& proj, double fU, double fV, double fX, double &fY, double &fZ) { double px = proj.fDetSX + fU * proj.fDetUX + fV * proj.fDetVX; double py = proj.fDetSY + fU * proj.fDetUY + fV * proj.fDetVY; double pz = proj.fDetSZ + fU * proj.fDetUZ + fV * proj.fDetVZ; double a = (fX - proj.fSrcX) / (px - proj.fSrcX); fY = proj.fSrcY + a * (py - proj.fSrcY); fZ = proj.fSrcZ + a * (pz - proj.fSrcZ); } void backprojectPointY(const SConeProjection& proj, double fU, double fV, double fY, double &fX, double &fZ) { double px = proj.fDetSX + fU * proj.fDetUX + fV * proj.fDetVX; double py = proj.fDetSY + fU * proj.fDetUY + fV * proj.fDetVY; double pz = proj.fDetSZ + fU * proj.fDetUZ + fV * proj.fDetVZ; double a = (fY - proj.fSrcY) / (py - proj.fSrcY); fX = proj.fSrcX + a * (px - proj.fSrcX); fZ = proj.fSrcZ + a * (pz - proj.fSrcZ); } void backprojectPointZ(const SConeProjection& proj, double fU, double fV, double fZ, double &fX, double &fY) { double px = proj.fDetSX + fU * proj.fDetUX + fV * proj.fDetVX; double py = proj.fDetSY + fU * proj.fDetUY + fV * proj.fDetVY; double pz = proj.fDetSZ + fU * proj.fDetUZ + fV * proj.fDetVZ; double a = (fZ - proj.fSrcZ) / (pz - proj.fSrcZ); fX = proj.fSrcX + a * (px - proj.fSrcX); fY = proj.fSrcY + a * (py - proj.fSrcY); } }