lib/fpa/Common/OriginalRandomWalker.h

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   2 // @author Leonardo Florez Valencia
   3 // @email florez-l@javeriana.edu.co
   4 // =========================================================================
   5 #ifndef __fpa__Common__OriginalRandomWalker__h__
   6 #define __fpa__Common__OriginalRandomWalker__h__
   7
   8 #include <fpa/Config.h>
   9 #include <map>
  10 #include <vector>
  11 #include <itkImage.h>
  12 #include <itkImageToImageFilter.h>
  13 #include <itkSimpleFastMutexLock.h>
  14
  15 namespace fpa
  16 {
  17   namespace Common
  18   {
  19     /**
  20      */
  21     template< class _TImage, class _TLabels, class _TScalar = float >
  22     class OriginalRandomWalker
  23       : public itk::ImageToImageFilter< _TImage, _TLabels >
  24     {
  25     public:
  26       typedef _TImage  TImage;
  27       typedef _TLabels TLabels;
  28       typedef _TScalar TScalar;
  29
  30       typedef OriginalRandomWalker                       Self;
  31       typedef itk::ImageToImageFilter< TImage, TLabels > Superclass;
  32       typedef itk::SmartPointer< Self >                  Pointer;
  33       typedef itk::SmartPointer< const Self >            ConstPointer;
  34
  35       typedef itk::Image< TScalar, TImage::ImageDimension > TScalarImage;
  36       typedef typename TImage::IndexType  TIndex;
  37       typedef typename TImage::PixelType  TPixel;
  38       typedef typename TImage::RegionType TRegion;
  39       typedef typename TLabels::PixelType TLabel;
  40
  41     protected:
  42       struct _TBoundaryThreadStruct
  43       {
  44         Pointer Filter;
  45         void* Triplets;
  46         std::map< TLabel, unsigned long >* Labels;
  47       };
  48
  49       struct _TLaplacianThreadStruct
  50       {
  51         Pointer Filter;
  52         void* A;
  53         void* R;
  54         const void* B;
  55       };
  56
  57       struct _TOutputThreadStruct
  58       {
  59         Pointer Filter;
  60         const void* X;
  61         const void* S;
  62         const std::vector< TLabel >* InvLabels;
  63       };
  64
  65     public:
  66       itkNewMacro( Self );
  67       itkTypeMacro(
  68         fpa::Common::OriginalRandomWalker, itk::ImageToImageFilter
  69         );
  70
  71       itkGetConstMacro( Beta, TScalar );
  72       itkSetMacro( Beta, TScalar );
  73
  74       itkGetConstMacro( Epsilon, TScalar );
  75       itkSetMacro( Epsilon, TScalar );
  76
  77       itkBooleanMacro( NormalizeWeights );
  78       itkGetConstMacro( NormalizeWeights, bool );
  79       itkSetMacro( NormalizeWeights, bool );
  80
  81       fpaFilterInputMacro( InputLabels, TLabels );
  82       fpaFilterOutputMacro( OutputProbabilities, TScalarImage );
  83
  84     public:
  85       void AddSeed( const TIndex& seed, const TLabel& label );
  86
  87     protected:
  88       OriginalRandomWalker( );
  89       virtual ~OriginalRandomWalker( );
  90
  91       virtual void GenerateData( ) override;
  92
  93       virtual TScalar _W( const TIndex& i, const TIndex& j );
  94       virtual TScalar _L( const TIndex& i, const TIndex& j );
  95
  96       // Boundary construction
  97       template< class _TTriplets >
  98       void _Boundary(
  99         _TTriplets& B,
 100         std::map< TLabel, unsigned long >& labels
 101         );
 102
 103       template< class _TTriplets >
 104       static ITK_THREAD_RETURN_TYPE _BoundaryCbk( void* arg );
 105
 106       template< class _TTriplets >
 107       void _ThreadedBoundary(
 108         const TRegion& region, const itk::ThreadIdType& id,
 109         _TTriplets* B,
 110         std::map< TLabel, unsigned long >* labels
 111         );
 112
 113       // Laplacian construction
 114       template< class _TTriplets >
 115       void _Laplacian(
 116         _TTriplets& A, _TTriplets& R, const _TTriplets& B
 117         );
 118
 119       template< class _TTriplets >
 120       static ITK_THREAD_RETURN_TYPE _LaplacianCbk( void* arg );
 121
 122       template< class _TTriplets >
 123       void _ThreadedLaplacian(
 124         const TRegion& region, const itk::ThreadIdType& id,
 125         _TTriplets* A, _TTriplets* R, const _TTriplets* B
 126         );
 127
 128       // Output filling
 129       template< class _TMatrix, class _TTriplets >
 130       void _Output(
 131         const _TMatrix& X, const _TTriplets& S,
 132         const std::vector< TLabel >& invLabels
 133         );
 134
 135       template< class _TMatrix, class _TTriplets >
 136       static ITK_THREAD_RETURN_TYPE _OutputCbk( void* arg );
 137
 138       template< class _TMatrix, class _TTriplets >
 139       void _ThreadedOutput(
 140         const TRegion& region, const itk::ThreadIdType& id,
 141         const _TMatrix* X, const _TTriplets* S,
 142         const std::vector< TLabel >* invLabels
 143         );
 144
 145       // Array-Image conversion
 146       static unsigned long _1D( const TIndex& idx, const TRegion& region );
 147
 148       template< class _TTriplets >
 149       static unsigned long _SeedIndex(
 150         const unsigned long& i, const _TTriplets& t
 151         );
 152
 153       template< class _TTriplets >
 154       static unsigned long _NearSeedIndex(
 155         const unsigned long& i, const _TTriplets& t
 156         );
 157
 158     private:
 159       // Purposely not implemented
 160       OriginalRandomWalker( const Self& other );
 161       Self& operator=( const Self& other );
 162
 163     protected:
 164       std::vector< TIndex > m_Seeds;
 165       std::vector< TLabel > m_Labels;
 166
 167       TScalar m_Beta;
 168       TScalar m_Epsilon;
 169       bool m_NormalizeWeights;
 170
 171       itk::SimpleFastMutexLock m_Mutex;
 172     };
 173
 174   } // ecapseman
 175
 176 } // ecapseman
 177
 178 #ifndef ITK_MANUAL_INSTANTIATION
 179 #  include <fpa/Common/OriginalRandomWalker.hxx>
 180 #endif // ITK_MANUAL_INSTANTIATION
 181 #endif // __fpa__Common__OriginalRandomWalker__h__
 182 // eof - $RCSfile$