itk/itkBSplineWeightsCalculator.h

   1 /* =========================================================================
   2
   3   @file   itkBSplineWeightsCalculator.h
   4   @author David Sarrut <david.sarrut@creatis.insa-lyon.fr>
   5
   6   Copyright (c)
   7   * CREATIS (Centre de Recherche et d'Applications en Traitement de l'Image).
   8     All rights reserved. See Doc/License.txt or
   9     http://www.creatis.insa-lyon.fr/Public/Gdcm/License.html for details.
  10   * Léon Bérard cancer center, 28 rue Laënnec, 69373 Lyon cedex 08, France
  11   * http://www.creatis.insa-lyon.fr/rio
  12
  13   This software is distributed WITHOUT ANY WARRANTY; without even the
  14   implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR
  15   PURPOSE.  See the above copyright notices for more information.
  16
  17 ========================================================================= */
  18
  19 #ifndef ITKBSPLINEWEIGHTSCALCULATOR_H
  20 #define ITKBSPLINEWEIGHTSCALCULATOR_H
  21
  22 #include <vector>
  23 #include <itkIndex.h>
  24 #include <itkContinuousIndex.h>
  25
  26 namespace itk {
  27
  28   //====================================================================
  29   template<int VDimension>
  30   typename Index<VDimension>::IndexValueType Index2Offset(const Index<VDimension> & index,
  31                                                           const Index<VDimension> & offsetTable);
  32
  33   //====================================================================
  34   template<class TCoefficientType, int VDimension>
  35   class BSplineWeightsCalculator {
  36
  37   public:
  38     // Some typedef
  39     typedef Index<VDimension> IndexType;
  40     typedef Size<VDimension>  SizeType;
  41     typedef ContinuousIndex<double, VDimension>         ContinuousIndexType;
  42     typedef typename IndexType::IndexValueType          IndexValueType;
  43     typedef typename SizeType::SizeValueType            SizeValueType;
  44     typedef std::vector<std::vector<TCoefficientType> > InitialWeightsType;
  45
  46     // Constructor
  47     BSplineWeightsCalculator();
  48
  49     // Set order of the spline (could be different in each dimension)
  50     void SetSplineOrder(int splineOrder);
  51     void SetSplineOrders(const SizeType & splineOrder);
  52
  53     // Set the sampling factor (could be different in each dimension)
  54     void SetSamplingFactor(int sampling);
  55     void SetSamplingFactors(const SizeType & sampling);
  56
  57     // Main function : compute the tensor product at sampling positions
  58     void ComputeTensorProducts();
  59
  60     // Must be used only after ComputeTensorProducts !
  61     const TCoefficientType * GetFirstTensorProduct(const IndexType & index) const;
  62
  63   protected:
  64     SizeType      mSplineOrders;
  65     SizeType      mSplineSupport;
  66     SizeType      mSamplingFactors;
  67
  68     // Number of points in the BSpline support
  69     int                    mSupportSize;
  70
  71     // nD Index of all points in the BSpline support
  72     std::vector<IndexType> mSupportIndex;
  73
  74     // mBasisFunctionCoefficientsMatrix : map of 2D matrix for basic function of arbitrary order
  75     // Could be computed once for all if needed.
  76     //       index map = BSpline order
  77     //               X = support size
  78     //               Y = support size
  79     std::map<int, InitialWeightsType> mBasisFunctionCoefficientsMatrix;
  80
  81     // mWeights : 3D array with  :
  82     //            X = dimension number
  83     //            Y = support position 1D index
  84     //            Z = sampling position 1D index
  85     std::vector<std::vector<std::vector<TCoefficientType> > > mWeights;
  86
  87     // mTensorProducts : 2D array with :
  88     //            X = sampling position 1D index
  89     //            Y = support position 1D index
  90     std::vector<std::vector<TCoefficientType> > mTensorProducts;
  91
  92
  93     IndexType mTensorProductMemoryOffset;
  94
  95     bool                mWeightsAreUpToDate;
  96     std::map<int, bool> mBasisFunctionCoefficientsMatrixAreUpToDate;
  97     bool                mTensorProductsAreUpToDate;
  98
  99     void ComputeSampledWeights();
 100     void ComputeSampledWeights1D(std::vector<std::vector<TCoefficientType> > & w, int order, int sampling);
 101     TCoefficientType BSplineEvaluate(int order, int b, double e);
 102     InitialWeightsType & GetInitialWeights(int order);
 103     void ComputeBasisFunctionCoefficientsMatrix(int order);
 104     double BinomialCoefficient(int i, int j);
 105
 106   }; // end class itkBSplineWeightsCalculator
 107
 108 #include "itkBSplineWeightsCalculator.txx"
 109
 110 } // end namespace
 111
 112 #endif /* end #define ITKBSPLINEWEIGHTSCALCULATOR_H */
 113