source: trunk/src/SDPol.cc @ 540

Last change on this file since 540 was 540, checked in by mar637, 19 years ago

Bug fix: missing break;

  • Property svn:eol-style set to native
  • Property svn:keywords set to Author Date Id Revision
File size: 13.4 KB
Line 
1//#---------------------------------------------------------------------------
2//# SDPol.cc: Polarimetric functionality
3//#---------------------------------------------------------------------------
4//# Copyright (C) 2004
5//# ATNF
6//#
7//# This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
8//# under the terms of the GNU General Public License as published by the Free
9//# Software Foundation; either version 2 of the License, or (at your option)
10//# any later version.
11//#
12//# This program is distributed in the hope that it will be useful, but
13//# WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14//# MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General
15//# Public License for more details.
16//#
17//# You should have received a copy of the GNU General Public License along
18//# with this program; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
19//# 675 Massachusetts Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
20//#
21//# Correspondence concerning this software should be addressed as follows:
22//#        Internet email: Malte.Marquarding@csiro.au
23//#        Postal address: Malte Marquarding,
24//#                        Australia Telescope National Facility,
25//#                        P.O. Box 76,
26//#                        Epping, NSW, 2121,
27//#                        AUSTRALIA
28//#
29//# $Id:
30//#---------------------------------------------------------------------------
31
32#include "SDPol.h"
33#include "SDDefs.h"
34
35#include <casa/Arrays/Array.h>
36#include <casa/Arrays/ArrayMath.h>
37#include <casa/Arrays/ArrayLogical.h>
38#include <casa/Arrays/VectorIter.h>
39#include <casa/Containers/Record.h>
40#include <casa/BasicSL/Constants.h>
41#include <casa/BasicSL/String.h>
42#include <casa/Utilities/Assert.h>
43
44#include <tables/Tables/Table.h>
45#include <tables/Tables/ScalarColumn.h>
46#include <tables/Tables/ArrayColumn.h>
47#include <tables/Tables/ColumnDesc.h>
48#include <tables/Tables/TableRecord.h>
49#include <tables/Tables/DataManError.h>
50
51
52using namespace casa;
53using namespace asap;
54
55
56
57SDStokesEngine::SDStokesEngine (const String& outputColumnName,
58                           const String& inputColumnName)
59: BaseMappedArrayEngine<Float,Float> (outputColumnName, inputColumnName)
60{
61   setWritable(False);
62}
63
64
65SDStokesEngine::SDStokesEngine (const Record& spec)
66: BaseMappedArrayEngine<Float,Float> ()
67{
68    setWritable(False);
69    if (spec.isDefined("OUTPUTNAME")  &&  spec.isDefined("INPUTNAME")) {
70        setNames (spec.asString("OUTPUTNAME"), spec.asString("INPUTNAME"));
71    }
72}
73
74SDStokesEngine::SDStokesEngine (const SDStokesEngine& that)
75: BaseMappedArrayEngine<Float,Float> (that)
76{}
77
78SDStokesEngine::~SDStokesEngine()
79{}
80
81
82DataManager* SDStokesEngine::clone() const
83{
84    DataManager* dmPtr = new SDStokesEngine (*this);
85    return dmPtr;
86}
87
88
89String SDStokesEngine::dataManagerType() const
90{
91    return className();
92}
93
94String SDStokesEngine::className()
95{
96    return "SDStokesEngine";
97}
98
99String SDStokesEngine::dataManagerName() const
100{
101    return virtualName();
102}
103
104Record SDStokesEngine::dataManagerSpec() const
105{
106    Record spec;
107    spec.define ("OUTPUTNAME", virtualName());
108    spec.define ("INPUTNAME", storedName());
109    return spec;
110}
111
112DataManager* SDStokesEngine::makeObject (const String&, const Record& spec)
113{
114    DataManager* dmPtr = new SDStokesEngine(spec);
115    return dmPtr;
116}
117
118
119void SDStokesEngine::registerClass()
120{
121    DataManager::registerCtor (className(), makeObject);
122}
123
124
125void SDStokesEngine::create (uInt initialNrrow)
126{
127    BaseMappedArrayEngine<Float,Float>::create (initialNrrow);
128}
129
130void SDStokesEngine::prepare()
131{
132    BaseMappedArrayEngine<Float,Float>::prepare();
133}
134
135Bool SDStokesEngine::canAccessArrayColumnCells (Bool& reask) const
136{
137    reask = False;
138    return True;
139}
140
141
142void SDStokesEngine::getArray (uInt rownr, Array<Float>& output)
143{
144    Array<Float> input;
145    roColumn().get(rownr, input);
146//
147    computeOnGet (output, input);
148}
149
150void SDStokesEngine::putArray (uInt rownr, const Array<Float>& input)
151{
152    throw(AipsError("This Virtual Column is not writable"));
153}
154
155   
156IPosition SDStokesEngine::shape (uInt rownr)
157{
158   IPosition inputShape = roColumn().shape (rownr);
159   return findOutputShape(inputShape);
160}
161
162
163
164void SDStokesEngine::computeOnGet(Array<Float>& output,
165                                 const Array<Float>& input)
166//
167// array of shape (nBeam,nIF,nPol,nChan)
168//
169// We use the scaling convention I=(XX+YY)/2
170
171{
172
173// Checks
174
175   const uInt nDim = input.ndim();
176   AlwaysAssert(nDim==4,AipsError);
177   AlwaysAssert(output.ndim()==4,AipsError);
178//
179   const IPosition inputShape = input.shape();
180   const uInt polAxis = asap::PolAxis;
181   const uInt nPol = inputShape(polAxis);
182   AlwaysAssert(nPol==1 || nPol==2 || nPol==4, AipsError);
183
184// The silly Array slice operator does not give me back
185// a const reference so have to caste it away
186
187   Array<Float>& input2 = const_cast<Array<Float>&>(input);
188
189// Slice coordnates
190
191   IPosition start(nDim,0);
192   IPosition end(input.shape()-1);
193
194// Generate Slices
195
196   start(polAxis) = 0;
197   end(polAxis) = 0;
198   Array<Float> C1 = input2(start,end);          // Input : C1
199//
200   start(polAxis) = 0;
201   end(polAxis) = 0;
202   Array<Float> I = output(start,end);           // Output : I
203//
204   if (nPol==1) {
205      I = C1;
206      return;
207   }
208//
209   start(polAxis) = 1;
210   end(polAxis) = 1;
211   Array<Float> C2 = input2(start,end);          // Input : C1
212//
213   I = Float(0.5) * (C1 + C2);
214   if (nPol <= 2) return;
215//
216   start(polAxis) = 2;
217   end(polAxis) = 2;
218   Array<Float> C3 = input2(start,end);          // Input : C3
219//
220   start(polAxis) = 3;
221   end(polAxis) = 3;
222   Array<Float> C4 = input2(start,end);          // Input : C4
223//
224   start(polAxis) = 1;
225   end(polAxis) = 1;
226   Array<Float> Q = output(start,end);           // Output : Q
227   Q = Float(0.5) * (C1 - C2);
228//
229   start(polAxis) = 2;
230   end(polAxis) = 2;
231   Array<Float> U = output(start,end);           // Output : U
232   U = C3;
233//
234   start(polAxis) = 3;
235   end(polAxis) = 3;
236   Array<Float> V = output(start,end);           // Output : V
237   V = C4;
238}
239
240
241
242IPosition SDStokesEngine::findOutputShape (const IPosition& inputShape) const
243{
244   uInt axis = 2;
245   uInt nPol = inputShape(axis);
246   IPosition outputShape = inputShape;
247   if (nPol==1) {
248      outputShape(axis) = 1;            // XX -> I
249   } else if (nPol==2) {
250      outputShape(axis) = 1;            // XX YY -> I
251   } else if (nPol==4) {
252      outputShape(axis) = 4;            // XX YY R(XY) I(XY) -> I Q U V
253   }
254   return outputShape;
255}
256
257
258
259// SDPolUtil
260
261Array<Float> SDPolUtil::polarizedIntensity (const Array<Float>& Q,
262                                            const Array<Float>& U)
263{
264   Array<Float> t1 = pow(Q,Double(2.0));
265   Array<Float> t2 = pow(U,Double(2.0));
266   return sqrt(t1+t2);
267}
268
269
270Array<Float> SDPolUtil::positionAngle (const Array<Float>& Q,
271                                       const Array<Float>& U)
272{
273   return Float(180.0/C::pi/2.0)*atan2(U,Q);       // Degrees
274}
275
276
277void SDPolUtil::rotatePhase (Array<Float>& R,
278                             Array<Float>& I,
279                             Float phase)
280//
281// Apply phase rotation to Z = (R + iI)
282//
283{
284   Float cosVal = cos(C::pi/180.0*phase);
285   Float sinVal = sin(C::pi/180.0*phase);
286//
287   Array<Float> R2 = R*cosVal - I*sinVal;
288   I =  R*sinVal + I*cosVal;
289   R = R2;
290}
291
292
293void SDPolUtil::rotateLinPolPhase (Array<Float>& C1,
294                                   Array<Float>& C2,
295                                   Array<Float>& C3,
296                                   Array<Float>& I,
297                                   Array<Float>& Q,
298                                   Array<Float>& U,
299                                   Float phase)
300//
301// Rotate P = Q + iU but do it directly on the  linear
302// correlations.
303//
304// We are using I=(XX+YY)/2 convention
305// C1 = XX; C2 = YY, C3 = Real(XY)
306//
307{
308// Rotate Q & U (factor of 2 for polarization)
309
310   rotatePhase(Q, U, 2.0*phase);
311
312// Now recompute C1,C2,C3
313// C4 unchanged
314
315   C1 = I + Q;
316   C2 = I - Q;
317   C3 = U;
318}
319
320
321
322
323
324Array<Float> SDPolUtil::getStokesSlice (Array<Float>& in, const IPosition& start,
325                                        const IPosition& end, const String& stokes)
326{
327   IPosition s(start);
328   IPosition e(end);
329//
330   if (stokes=="I") {
331      s(asap::PolAxis) = 0;
332      e(asap::PolAxis) = 0;
333   } else if (stokes=="Q") {
334      s(asap::PolAxis) = 1;
335      e(asap::PolAxis) = 1;
336   } else if (stokes=="U") {
337      s(asap::PolAxis) = 2;
338      e(asap::PolAxis) = 2;
339   } else if (stokes=="V") {
340      s(asap::PolAxis) = 3;
341      e(asap::PolAxis) = 3;
342   }
343//
344   return in(s,e);
345}
346 
347
348Array<Float> SDPolUtil::circularPolarizationFromStokes (Array<Float>& I,
349                                                        Array<Float>& V,
350                                                        Bool doRR)
351//
352// We use the convention
353//  I = (RR+LL)/2
354//
355{
356   if (doRR) {
357      return I + V;
358   } else {
359      return I - V;
360   }
361}
362
363Stokes::StokesTypes SDPolUtil::convertStokes(Int val, Bool toStokes, Bool linear)
364{   
365   Stokes::StokesTypes stokes = Stokes::Undefined;
366   if (toStokes) {
367      if (val==0) {
368          stokes = Stokes::I;
369      } else if (val==1) {
370         stokes = Stokes::Q;
371      } else if (val==2) {
372         stokes = Stokes::U;
373      } else if (val==3) {
374         stokes = Stokes::V;
375      }   
376   } else if (linear) {
377      if (val==0) {
378         stokes = Stokes::XX;
379      } else if (val==1) {
380         stokes = Stokes::YY;
381      } else if (val==2) {
382         stokes = Stokes::XY;         // Real(XY)
383      } else if (val==3) {
384         stokes = Stokes::XY;         // Imag(XY)
385      }
386   } else {
387      if (val==0) {
388         stokes = Stokes::RR;
389      } else if (val==1) {
390         stokes = Stokes::LL;
391      } else if (val==2) {
392         stokes = Stokes::RL;
393      } else if (val==3) {
394         stokes = Stokes::RL;
395      }
396   }
397//
398   return stokes;
399}
400
401
402
403String SDPolUtil::polarizationLabel (uInt polIdx, Bool linear, Bool stokes, Bool linPol)
404{   
405   Stokes::StokesTypes type = Stokes::Undefined;
406   if (stokes) {
407      switch (polIdx) {
408         case 0:
409           {
410              type = Stokes::I;
411           }
412           break;
413         case 1:
414           {
415              if (linPol) {
416                 type = Stokes::Plinear;
417              } else {
418                 type = Stokes::Q;
419              }
420           }
421           break;
422         case 2:
423           {
424              if (linPol) {
425                 type = Stokes::Pangle;
426              } else {
427                 type = Stokes::U;
428              }
429           }
430           break;
431         case 3:
432           {
433              type = Stokes::V;
434           }
435           break;
436         default: 
437           {
438               throw(AipsError("Unknown Stokes type"));
439           }
440      }
441   } else {
442      if (linear) {
443         switch (polIdx) {
444            case 0:
445              {
446                 type = Stokes::XX;
447              }
448              break;
449            case 1:
450              {
451                 type = Stokes::YY;
452              }
453              break;
454            case 2:
455              {
456                 type = Stokes::XY;              // Really Real(XY)
457                 return String("Real(XY)");
458              }
459              break;
460            case 3:
461              {
462                 type = Stokes::YX;              // Really Imag(XY)
463                 return String("Imag(XY)");
464              }
465              break;
466            default: 
467              {
468                  throw(AipsError("Unknown linear polarization type"));
469              }
470         }
471      } else { 
472         switch (polIdx) {
473            case 0:
474              {
475                 type = Stokes::RR;
476              }
477              break;
478            case 1:
479              {
480                 type = Stokes::LL;
481              }
482              break;
483            case 2:
484              {
485                 type = Stokes::RL;               // Really Real(RL)
486                 return String("Real(RL)");
487              }
488              break;
489            case 3:
490              {
491                 type = Stokes::LR;               // Really Imag(RL)
492                 return String("Imag(RL)");
493              }
494              break;
495            default: 
496              {
497                  throw(AipsError("Unknown circular polarization type"));
498              }
499         }
500      }
501   }
502//
503   return SDPolUtil::stokesString(type);
504}
505
506
507
508
509// private
510
511String SDPolUtil::stokesString (Stokes::StokesTypes type)
512{
513  return Stokes::name (type);
514}
515
516
517Array<casa::uChar> SDPolUtil::andArrays (const Array<casa::uChar>& in1,
518                                         const Array<casa::uChar>& in2)
519{
520   Array<uChar> out(in1.shape());
521//
522   Array<uChar>::const_iterator in1Iter;
523   Array<uChar>::const_iterator in2Iter;
524   Array<uChar>::iterator outIter;
525//
526   for (in1Iter=in1.begin(),in2Iter=in2.begin(),outIter=out.begin();
527        in1Iter!=in1.end(); ++in1Iter,++in2Iter,++outIter) { 
528      *outIter = *in1Iter & *in2Iter;
529   }
530   return out;
531}
532
533
534Array<Float> SDPolUtil::extractStokesForWriter (Array<Float>& in, const IPosition& start, const IPosition& end)
535//
536// start/end must already have applied the cursor selection of beam and IF
537// Extract specified Stokes for beam/IF and flip nChan and nPol for bloody SDwriter
538//
539{
540   IPosition shapeIn = in.shape();
541   uInt nChan = shapeIn(asap::ChanAxis);
542   uInt nPol = shapeIn(asap::PolAxis);
543//
544   IPosition shapeOut(2,nChan,nPol);
545   Array<Float> out(shapeOut);
546//
547   Array<Float> sliceRef = in(start,end);                        // Beam and IF now degenerate axes
548   ReadOnlyVectorIterator<Float> itIn(sliceRef, asap::ChanAxis);
549   VectorIterator<Float> itOut(out,0);
550   while (!itIn.pastEnd()) {
551      itOut.vector() = itIn.vector();
552//
553      itIn.next();
554      itOut.next();
555   }
556//
557   return out;
558}
559
560
561
562
563
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.