SimuPBI_unknown_1D_func.m

   1 ## Copyright (C) 2016 Loriane Weber
   2 ##
   3 ## This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   4 ## it under the terms of the GNU General Public License as published by
   5 ## the Free Software Foundation; either version 3 of the License, or
   6 ## (at your option) any later version.
   7 ##
   8 ## This program is distributed in the hope that it will be useful,
   9 ## but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  10 ## MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  11 ## GNU General Public License for more details.
  12 ##
  13 ## You should have received a copy of the GNU General Public License
  14 ## along with Octave; see the file COPYING.  If not, see
  15 ## <http://www.gnu.org/licenses/>.
  16
  17 ## SimuPBI_unknown_1D: fonction that launches the phase-contrast simulation of a custom object.
  18
  19 ## Author: Loriane Weber <lweber@gpid16a-1802>
  20 ## Created: 2016-04-07
  21
  22 ## Example of use :
  23 ## SimuPBI_unknown_1D('star', 2, [0 0.1 0.5], 26, 2.7, 300, 180, 1, 1, '/users/lweber/Matlab/SimulationsPBI/mu_star.edf', '/users/lweber/Matlab/SimulationsPBI/delta_star.edf', '', 'gaussian', 35)
  24
  25 ## Please note that dir_out, noise_type, noise_amount are optional arguments.
  26
  27 function [ ret ] = SimuPBI_unknown_1D_func(basename_output, oversamp, dist, energy, ps, nbProj, range_angle, model_ctf, model_Fresnel, attenuation_file, phase_file, dir_out, noise_type, noise_amount)
  28 addpath('utilities_ESRF')
  29 addpath('utilities_LW')
  30 addpath(genpath('octave_packages'))
  31 ################################################
  32 ############### INPUT parameters ###############
  33 ################################################
  34
  35
  36 ################################
  37 ######### Parameter related to the computation - and names of the result
  38 ################################
  39 ## vers does not exist anymore; the projections are calculated using the Radon transform
  40
  41 ## Oversampling of the projections : use 2 or 4
  42 %oversamp=2
  43
  44 ## Basename of the result file. Is a string.
  45 %basename_output='Test-1D';
  46
  47 ################################
  48 ######### Parameter related to the physics
  49 ################################
  50
  51 ## Distances of propagation (in m)
  52 %dist=[0 0.01 0.20];
  53
  54 ## Energy of the incoming X-ray beam (in keV)
  55 %energy=19
  56
  57 ## Pixel size of the detector (in um)
  58 %ps=1;
  59
  60 # Number of projections
  61 %nbProj=360
  62
  63 ## Range of the tomography : 180 or 360 degrees
  64 %range_angle=180;
  65
  66 ## Which model do you want to use for the propagation? use 1 or 0
  67 %model_ctf=1;
  68 %model_Fresnel=1;
  69
  70 ################################
  71 ############# Parameters related to the object
  72 ################################
  73
  74 ## attenuation map (in cm^-1)
  75 %attenuation_file='mu_star.edf'
  76
  77 ## Refrcative index decrement map (delta)
  78 %phase_file='delta_star.edf'
  79
  80 ################################
  81 ############# OPTIONAL Parameters
  82 ################################
  83
  84 ## Output directory
  85 % dir_out='/mntdirect/_users/lweber/Matlab/SimulationsPBI/Results_CustomObject'
  86 % default value if '', i.e. the working directory
  87
  88 ## Noise-related part
  89 ## Noise addition to the simulated data?
  90 ## Use noise='gaussian' (addition of gaussian noise) or noise='poisson' ( generation of Poisson noise) or '' (no noise is added).
  91
  92 %noise_type='gaussian'
  93 % default value is '' (no noise)
  94
  95 ## Amount of noise
  96 ## If 'gaussian' (additive noise), please specify the Peak-to-peak Signe-to-noise ratio (PPSNR, in dB)
  97 % noise_amount=40;
  98 %default value is 35 dB
  99 ## if 'poisson', please specify the amount of noise
 100 %noise_amount=0.05;
 101 % default value is 5%.
 102
 103 %noise=0; % O (no noise) or 1 (noise)
 104 %PPSNR=24; % noise, in dB
 105
 106
 107 #######################################################
 108 ############### End of INPUT parameters ###############
 109 #######################################################
 110
 111 #################################################
 112 ############### OUTPUT parameters ###############
 113 #################################################
 114
 115 ## None, files are directly save
 116
 117 ########################################################
 118 ############### End of OUTPUT parameters ###############
 119 ########################################################
 120
 121 ############################# check varargin - optional arguments ###########################
 122  if nargin<11
 123        error("Some arguments are missing.\n");
 124  elseif nargin==11
 125     dir_out='';
 126     noise_type='';
 127  elseif nargin==12
 128         noise_type='';
 129  elseif nargin==13
 130         if strcmp(noise_type, 'gaussian')
 131                 noise_amount=35;
 132         else strcmp(noise_type, 'poisson')
 133         noise_amount=0.05;
 134     endif
 135 endif
 136
 137
 138 ############################# Unchanged parameters ###########################
 139 basename_output=strcat(basename_output, '_');
 140
 141 z1=145; % source to sample distance, in meter.
 142
 143 % calcul des angles
 144 angles=[0:1:nbProj-1];
 145 delta_angle=range_angle/nbProj;
 146 angles=angles*delta_angle;
 147
 148 lambda=12.4*10^-10/energy; % in meter
 149 ps=ps*10^-6; % put the pixel size in meter
 150
 151 D = (z1*dist)./(z1+dist);
 152 betash = lambda*D; % in meter^2
 153 pad_method='extend';
 154
 155 if !strcmp(dir_out, '')
 156         dir_out= strcat(dir_out, '/'); % add underscore at the end
 157 end
 158
 159
 160 % absorption and phase maps
 161 mu=edfread(attenuation_file); % in cm-1
 162 mu=mu*100; % convert into m-1
 163
 164 delta=edfread(phase_file);
 165
 166
 167 ## NOISE
 168 if(strcmp(noise_type, 'gaussian'))
 169         PPSNR=noise_amount;
 170         noise_str=strcat(noise_type, num2str(PPSNR), 'dB_');
 171 elseif(strcmp(noise_type, 'poisson'))
 172         scale_fact=noise_amount;
 173         noise_str=strcat(noise_type, num2str(scale_fact), '_');
 174 elseif(strcmp(noise_type, ''))
 175         noise_str='';
 176 else
 177         error("Unknown type of noise")
 178 end
 179
 180 ############################# END OF Unchanged parameters ###########################
 181
 182 ############################# Beginning of SIMULATIONS ###################################
 183 ps=ps/oversamp;
 184
 185 %%Create the sinograms
 186 sino_abs=radon(mu, angles)*ps*oversamp; % to get rif of oversamp in the pixelsize
 187 sino_delta=radon(delta, angles)*ps*oversamp;
 188
 189 %% creation of projections, mu et B, taking into account the oversampling
 190 disp('create projections');
 191 abs_proj=cell(1, nbProj);
 192 B_proj=cell(1, nbProj);
 193 Phi_proj=cell(1, nbProj);
 194
 195         for j=1:nbProj
 196                 abs_proj{j}=interp(sino_abs(:,j), oversamp);
 197                 B_proj{j}=(1/2)*abs_proj{j};
 198                 Phi_proj{j}=(-2*pi/lambda)*interp(sino_delta(:,j), oversamp);
 199         end
 200
 201 clear abs_proj
 202
 203 %% Fourier domain
 204 [mp np]=size(Phi_proj{j});
 205 [ftot]=FrequencySpace1(2*mp, ps);
 206
 207 ###################### CTF model ################
 208 if(model_ctf==1)
 209         disp('CTF model')
 210         IdCTF=cell(length(D), nbProj);
 211         sino_IdCTF=cell(length(D),1);
 212
 213         for k=1:length(D)
 214         k
 215                 for j=1:nbProj
 216                         sino_IdCTF{k}(:,j)=CTFPropagation_1D(Phi_proj{j}, B_proj{j}, D(k), lambda, oversamp, ftot);
 217                 end
 218
 219                 if(strcmp(noise_type, 'gaussian'))
 220                         ampsignal=max(max(sino_IdCTF{k}))-min(min(sino_IdCTF{k})); %add the amount of noise wrt the amplitude at the first dist
 221                         bruit=randn(size(sino_IdCTF{k})); % gaussian white noise
 222                         bruit=bruit/max(max(bruit));
 223                         bruit=bruit*ampsignal*10^(-PPSNR/20); %/2;
 224                         sino_IdCTF{k}=sino_IdCTF{k}+bruit;
 225                 elseif(strcmp(noise_type, 'poisson'))
 226                         noisy=scale_fact*poissrnd(sino_IdCTF{k}/scale_fact);
 227                         sino_IdCTF{k}=noisy;
 228                 end
 229
 230                 name_ctf=strcat(basename_output, 'CTF_oversamp', num2str(oversamp), '_', noise_str, num2str(nbProj), 'proj_', num2str(k),  '_.edf')
 231                 edfwrite(strcat(dir_out, name_ctf), sino_IdCTF{k}, 'float32');
 232         end
 233 end % end of model CTF
 234
 235
 236 ###################### Fresnel model ################
 237
 238 if(model_Fresnel==1)
 239         disp('Fresnel model')
 240
 241         IdFresnel=cell(length(D), nbProj);
 242         sino_IdFresnel=cell(length(D),1);
 243
 244         for k=1:length(D)
 245                 for j=1:nbProj
 246
 247                         tmp=FresnelTransform_1D(Phi_proj{j}, B_proj{j}, D(k), lambda, oversamp, ftot);
 248
 249                         IdFresnel{k, j}=tmp;
 250                         sino_IdFresnel{k}(:,j)=tmp;
 251                 end
 252
 253                 if(strcmp(noise_type, 'gaussian'))
 254                         ampsignal=max(max(sino_IdFresnel{k}))-min(min(sino_IdFresnel{k})); %add the amount of noise wrt the amplitude at the first dist
 255                         bruit=randn(size(sino_IdFresnel{k})); % gaussian white noise
 256                         bruit=bruit/max(max(bruit));
 257                         bruit=bruit*ampsignal*10^(-PPSNR/20); %/2;
 258                         sino_IdFresnel{k}=sino_IdFresnel{k}+bruit;
 259                 elseif(strcmp(noise_type, 'poisson'))
 260                         noisy=scale_fact*poissrnd(sino_IdFresnel{k}/scale_fact);
 261                         sino_IdFresnel{k}=noisy;
 262                 end
 263
 264                 name_fre=strcat(basename_output, 'Fresnel_oversamp', num2str(oversamp), '_', noise_str, num2str(nbProj), 'proj_', num2str(k), '_.edf')
 265                 edfwrite(name_fre, sino_IdFresnel{k}, 'float32');
 266         end
 267 end % end of Fresnel model
 268
 269
 270 endfunction