itk/itkBSplineWeightsCalculator.h

   1 /*=========================================================================
   2   Program:   vv                     http://www.creatis.insa-lyon.fr/rio/vv
   3
   4   Authors belong to:
   5   - University of LYON              http://www.universite-lyon.fr/
   6   - Léon Bérard cancer center       http://oncora1.lyon.fnclcc.fr
   7   - CREATIS CNRS laboratory         http://www.creatis.insa-lyon.fr
   8
   9   This software is distributed WITHOUT ANY WARRANTY; without even
  10   the implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR
  11   PURPOSE.  See the copyright notices for more information.
  12
  13   It is distributed under dual licence
  14
  15   - BSD        See included LICENSE.txt file
  16   - CeCILL-B   http://www.cecill.info/licences/Licence_CeCILL-B_V1-en.html
  17 ======================================================================-====*/
  18 /* =========================================================================
  19
  20   @file   itkBSplineWeightsCalculator.h
  21   @author David Sarrut <david.sarrut@creatis.insa-lyon.fr>
  22
  23   Copyright (c)
  24   * CREATIS (Centre de Recherche et d'Applications en Traitement de l'Image).
  25     All rights reserved. See Doc/License.txt or
  26     http://www.creatis.insa-lyon.fr/Public/Gdcm/License.html for details.
  27   * Léon Bérard cancer center, 28 rue Laënnec, 69373 Lyon cedex 08, France
  28   * http://www.creatis.insa-lyon.fr/rio
  29
  30   This software is distributed WITHOUT ANY WARRANTY; without even the
  31   implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR
  32   PURPOSE.  See the above copyright notices for more information.
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  34 ========================================================================= */
  35
  36 #ifndef ITKBSPLINEWEIGHTSCALCULATOR_H
  37 #define ITKBSPLINEWEIGHTSCALCULATOR_H
  38
  39 #include <vector>
  40 #include <itkIndex.h>
  41 #include <itkContinuousIndex.h>
  42
  43 namespace itk {
  44
  45   //====================================================================
  46   template<int VDimension>
  47   typename Index<VDimension>::IndexValueType Index2Offset(const Index<VDimension> & index,
  48                                                           const Index<VDimension> & offsetTable);
  49
  50   //====================================================================
  51   template<class TCoefficientType, int VDimension>
  52   class BSplineWeightsCalculator {
  53
  54   public:
  55     // Some typedef
  56     typedef Index<VDimension> IndexType;
  57     typedef Size<VDimension>  SizeType;
  58     typedef ContinuousIndex<double, VDimension>         ContinuousIndexType;
  59     typedef typename IndexType::IndexValueType          IndexValueType;
  60     typedef typename SizeType::SizeValueType            SizeValueType;
  61     typedef std::vector<std::vector<TCoefficientType> > InitialWeightsType;
  62
  63     // Constructor
  64     BSplineWeightsCalculator();
  65
  66     // Set order of the spline (could be different in each dimension)
  67     void SetSplineOrder(int splineOrder);
  68     void SetSplineOrders(const SizeType & splineOrder);
  69
  70     // Set the sampling factor (could be different in each dimension)
  71     void SetSamplingFactor(int sampling);
  72     void SetSamplingFactors(const SizeType & sampling);
  73
  74     // Main function : compute the tensor product at sampling positions
  75     void ComputeTensorProducts();
  76
  77     // Must be used only after ComputeTensorProducts !
  78     const TCoefficientType * GetFirstTensorProduct(const IndexType & index) const;
  79
  80   protected:
  81     SizeType      mSplineOrders;
  82     SizeType      mSplineSupport;
  83     SizeType      mSamplingFactors;
  84
  85     // Number of points in the BSpline support
  86     int                    mSupportSize;
  87
  88     // nD Index of all points in the BSpline support
  89     std::vector<IndexType> mSupportIndex;
  90
  91     // mBasisFunctionCoefficientsMatrix : map of 2D matrix for basic function of arbitrary order
  92     // Could be computed once for all if needed.
  93     //       index map = BSpline order
  94     //               X = support size
  95     //               Y = support size
  96     std::map<int, InitialWeightsType> mBasisFunctionCoefficientsMatrix;
  97
  98     // mWeights : 3D array with  :
  99     //            X = dimension number
 100     //            Y = support position 1D index
 101     //            Z = sampling position 1D index
 102     std::vector<std::vector<std::vector<TCoefficientType> > > mWeights;
 103
 104     // mTensorProducts : 2D array with :
 105     //            X = sampling position 1D index
 106     //            Y = support position 1D index
 107     std::vector<std::vector<TCoefficientType> > mTensorProducts;
 108
 109
 110     IndexType mTensorProductMemoryOffset;
 111
 112     bool                mWeightsAreUpToDate;
 113     std::map<int, bool> mBasisFunctionCoefficientsMatrixAreUpToDate;
 114     bool                mTensorProductsAreUpToDate;
 115
 116     void ComputeSampledWeights();
 117     void ComputeSampledWeights1D(std::vector<std::vector<TCoefficientType> > & w, int order, int sampling);
 118     TCoefficientType BSplineEvaluate(int order, int b, double e);
 119     InitialWeightsType & GetInitialWeights(int order);
 120     void ComputeBasisFunctionCoefficientsMatrix(int order);
 121     double BinomialCoefficient(int i, int j);
 122
 123   }; // end class itkBSplineWeightsCalculator
 124
 125 #include "itkBSplineWeightsCalculator.txx"
 126
 127 } // end namespace
 128
 129 #endif /* end #define ITKBSPLINEWEIGHTSCALCULATOR_H */
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