lib/fpa/Common/RandomWalker.h

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