appli/CTArteries/algorithms/RandomWalkSegmentation.h

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   2 // @author Leonardo Florez-Valencia (florez-l@javeriana.edu.co)
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   4 #ifndef __RandomWalkSegmentation__h__
   5 #define __RandomWalkSegmentation__h__
   6
   7 #include <itkImageToImageFilter.h>
   8 #include <fpa/Config.h>
   9 #include <fpa/DataStructures/Image/Path.h>
  10
  11 /**
  12  */
  13 template< class _TInputImage, class _TOutputImage >
  14 class RandomWalkSegmentation
  15   : public itk::ImageToImageFilter< _TInputImage, _TOutputImage >
  16 {
  17 public:
  18   typedef _TInputImage  TInputImage;
  19   typedef _TOutputImage TOutputImage;
  20
  21   typedef itk::ImageToImageFilter< TInputImage, TOutputImage > Superclass;
  22   typedef RandomWalkSegmentation        Self;
  23   typedef itk::SmartPointer< Self >       Pointer;
  24   typedef itk::SmartPointer< const Self > ConstPointer;
  25
  26   typedef typename TInputImage::IndexType TIndex;
  27   typedef typename TInputImage::PointType TPoint;
  28
  29   struct TSeed
  30   {
  31     TIndex Index;
  32     TPoint Point;
  33     bool IsPoint;
  34   };
  35   typedef fpa::DataStructures::Image::Path< TInputImage::ImageDimension > TPath;
  36
  37 public:
  38   itkNewMacro( Self );
  39   itkTypeMacro( RandomWalkSegmentation, itk::ImageToImageFilter );
  40
  41   itkGetConstMacro( StartSeed, TSeed );
  42   itkGetConstMacro( EndSeed, TSeed );
  43
  44   itkGetConstMacro( Beta, double );
  45   itkSetMacro( Beta, double );
  46
  47   itkGetConstMacro( Sigma, double );
  48   itkSetMacro( Sigma, double );
  49
  50   itkGetConstMacro( Radius, double );
  51   itkSetMacro( Radius, double );
  52
  53   fpaFilterOutputMacro( OutputAxis, TPath );
  54
  55 public:
  56   void AddSeed( const TIndex& s );
  57   void AddSeed( const TPoint& s );
  58   void ClearSeeds( );
  59   unsigned long GetNumberOfSeeds( ) const;
  60
  61   void SetStartSeed( const TIndex& s );
  62   void SetStartSeed( const TPoint& s );
  63
  64   void SetEndSeed( const TIndex& s );
  65   void SetEndSeed( const TPoint& s );
  66
  67 protected:
  68   RandomWalkSegmentation( );
  69   virtual ~RandomWalkSegmentation( );
  70
  71   virtual void GenerateData( ) override;
  72
  73 private:
  74   template< class _TIn, class _TSeed >
  75   void _SynchSeed( const _TIn* in, _TSeed& seed );
  76
  77   template< class _TIn, class _TOutPtr >
  78   void _Smooth( const _TIn* in, _TOutPtr& out, double s );
  79
  80   template< class _TIn, class _TOutPtr, class _TAxisPtr, class _TSeeds >
  81   typename _TIn::RegionType _RawSegmentation(
  82     const _TIn* in, const _TSeeds& seeds,
  83     const typename _TIn::IndexType& s0,
  84     const typename _TIn::IndexType& s1,
  85     const typename _TOutPtr::ObjectType::PixelType& beta,
  86     _TOutPtr& out, _TAxisPtr& out_axis,
  87     typename _TOutPtr::ObjectType::PixelType& oMean,
  88     typename _TOutPtr::ObjectType::PixelType& oSTD
  89     );
  90
  91   template< class _TIn, class _TOutPtr >
  92   typename _TIn::RegionType _ROI(
  93     const _TIn* in, const typename _TIn::RegionType& roi, unsigned int pad,
  94     _TOutPtr& out
  95     );
  96
  97   template< class _TAxisPtr, class _TRegion >
  98   void _AxisROI(
  99     const typename _TAxisPtr::ObjectType* in, const _TRegion& roi,
 100     _TAxisPtr& out
 101     );
 102
 103   template< class _TInRaw, class _TInCosts, class _TAxis, class _TScalar, class _TOutPtr >
 104   void _Label(
 105     const _TInRaw* raw, const _TInCosts* costs, const _TAxis* axis,
 106     const _TScalar& mean, const _TScalar& dev, const _TScalar& radius,
 107     _TOutPtr& out
 108     );
 109
 110   template< class _TIn, class _TOutPtr >
 111   void _RandomWalker(
 112     const _TIn* in, const typename _TOutPtr::ObjectType* labels,
 113     const typename _TIn::PixelType& beta,
 114     _TOutPtr& out
 115     );
 116
 117   template< class _TIn, class _TSeeds, class _TSeed, class _TOutPtr, class _TAxisPtr >
 118   void _DistanceAndAxis(
 119     const _TIn* in, const _TSeeds& seeds,
 120     const _TSeed& p0, const _TSeed& p1,
 121     _TOutPtr& out_dist, _TAxisPtr& out_axis
 122     );
 123
 124   template< class _TInPtr >
 125   void _Save( const _TInPtr& in, const std::string& fname );
 126
 127 private:
 128   // Purposely not implemented
 129   RandomWalkSegmentation( const Self& other );
 130   Self& operator=( const Self& other );
 131
 132 protected:
 133   TSeed m_StartSeed;
 134   TSeed m_EndSeed;
 135   std::vector< TSeed > m_Seeds;
 136
 137   double m_Beta;
 138   double m_Sigma;
 139   double m_Radius;
 140 };
 141
 142 #ifndef ITK_MANUAL_INSTANTIATION
 143 #  include "RandomWalkSegmentation.hxx"
 144 #endif // ITK_MANUAL_INSTANTIATION
 145
 146 #endif // __RandomWalkSegmentation__h__
 147
 148 // eof - $RCSfile$