tools/clitkAffineTransformGenericFilter.txx

   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://www.centreleonberard.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 #ifndef clitkAffineTransformGenericFilter_txx
  19 #define clitkAffineTransformGenericFilter_txx
  20
  21 /* =================================================
  22  * @file   clitkAffineTransformGenericFilter.txx
  23  * @author
  24  * @date
  25  *
  26  * @brief
  27  *
  28  ===================================================*/
  29
  30
  31 namespace clitk
  32 {
  33
  34 //-----------------------------------------------------------
  35 // Constructor
  36 //-----------------------------------------------------------
  37 template<class args_info_type>
  38 AffineTransformGenericFilter<args_info_type>::AffineTransformGenericFilter()
  39 {
  40   m_Verbose=false;
  41   m_InputFileName="";
  42 }
  43
  44
  45 //-----------------------------------------------------------
  46 // Update
  47 //-----------------------------------------------------------
  48 template<class args_info_type>
  49 void AffineTransformGenericFilter<args_info_type>::Update()
  50 {
  51   // Read the Dimension and PixelType
  52   int Dimension, Components;
  53   std::string PixelType;
  54   ReadImageDimensionAndPixelType(m_InputFileName, Dimension, PixelType, Components);
  55
  56
  57   // Call UpdateWithDim
  58   if(Dimension==2) UpdateWithDim<2>(PixelType, Components);
  59   else if(Dimension==3) UpdateWithDim<3>(PixelType, Components);
  60   else if (Dimension==4)UpdateWithDim<4>(PixelType, Components);
  61   else {
  62     std::cout<<"Error, Only for 2, 3 or 4  Dimensions!!!"<<std::endl ;
  63     return;
  64   }
  65 }
  66
  67 //-------------------------------------------------------------------
  68 // Update with the number of dimensions
  69 //-------------------------------------------------------------------
  70 template<class args_info_type>
  71 template<unsigned int Dimension>
  72 void
  73 AffineTransformGenericFilter<args_info_type>::UpdateWithDim(std::string PixelType, int Components)
  74 {
  75   if (m_Verbose) std::cout << "Image was detected to be "<<Dimension<<"D and "<<Components<<" component(s) of "<<  PixelType<<"..."<<std::endl;
  76
  77   if (Components==1) {
  78     if(PixelType == "short") {
  79       if (m_Verbose) std::cout << "Launching filter in "<< Dimension <<"D and signed short..." << std::endl;
  80       UpdateWithDimAndPixelType<Dimension, signed short>();
  81     }
  82     //    else if(PixelType == "unsigned_short"){
  83     //       if (m_Verbose) std::cout  << "Launching filter in "<< Dimension <<"D and unsigned_short..." << std::endl;
  84     //       UpdateWithDimAndPixelType<Dimension, unsigned short>();
  85     //     }
  86
  87     else if (PixelType == "unsigned_char") {
  88       if (m_Verbose) std::cout  << "Launching filter in "<< Dimension <<"D and unsigned_char..." << std::endl;
  89       UpdateWithDimAndPixelType<Dimension, unsigned char>();
  90     }
  91
  92     //     else if (PixelType == "char"){
  93     //       if (m_Verbose) std::cout  << "Launching filter in "<< Dimension <<"D and signed_char..." << std::endl;
  94     //       UpdateWithDimAndPixelType<Dimension, signed char>();
  95     //     }
  96     else {
  97       if (m_Verbose) std::cout  << "Launching filter in "<< Dimension <<"D and float..." << std::endl;
  98       UpdateWithDimAndPixelType<Dimension, float>();
  99     }
 100   }
 101
 102   else if (Components==3) {
 103     if (m_Verbose) std::cout  << "Launching transform in "<< Dimension <<"D and 3D float (DVF)" << std::endl;
 104     UpdateWithDimAndVectorType<Dimension, itk::Vector<float, Dimension> >();
 105   }
 106
 107   else std::cerr<<"Number of components is "<<Components<<", not supported!"<<std::endl;
 108
 109 }
 110
 111
 112 //-------------------------------------------------------------------
 113 // Update with the number of dimensions and the pixeltype
 114 //-------------------------------------------------------------------
 115 template<class args_info_type>
 116 template <unsigned int Dimension, class  PixelType>
 117 void
 118 AffineTransformGenericFilter<args_info_type>::UpdateWithDimAndPixelType()
 119 {
 120
 121   // ImageTypes
 122   typedef itk::Image<PixelType, Dimension> InputImageType;
 123   typedef itk::Image<PixelType, Dimension> OutputImageType;
 124
 125   // Read the input
 126   typedef itk::ImageFileReader<InputImageType> InputReaderType;
 127   typename InputReaderType::Pointer reader = InputReaderType::New();
 128   reader->SetFileName( m_InputFileName);
 129   reader->Update();
 130   typename InputImageType::Pointer input= reader->GetOutput();
 131
 132   //Filter
 133   typedef  itk::ResampleImageFilter< InputImageType,OutputImageType >  ResampleFilterType;
 134   typename ResampleFilterType::Pointer resampler = ResampleFilterType::New();
 135
 136   // Matrix
 137   typename itk::Matrix<double, Dimension+1, Dimension+1> matrix;
 138   if (m_ArgsInfo.rotate_given || m_ArgsInfo.translate_given)
 139   {
 140     if (m_ArgsInfo.matrix_given)
 141     {
 142       std::cerr << "You must use either rotate/translate or matrix options" << std::cout;
 143       return;
 144     }
 145     itk::Array<double> transformParameters(2 * Dimension);
 146     int pos = 0;
 147     if (Dimension == 2)
 148       transformParameters[pos++] = m_ArgsInfo.rotate_arg[0];
 149     else
 150       for (unsigned int i = 0; i < 3; i++)
 151         transformParameters[pos++] = m_ArgsInfo.rotate_arg[i];
 152     for (unsigned int i = 0; i < Dimension && i < 3; i++)
 153       transformParameters[pos++] = m_ArgsInfo.translate_arg[i];
 154     if (Dimension == 4)
 155     {
 156       matrix.SetIdentity();
 157       itk::Matrix<double, 4, 4> tmp = GetForwardAffineMatrix3D(transformParameters);
 158       for (unsigned int i = 0; i < 3; ++i)
 159         for (unsigned int j = 0; j < 3; ++j)
 160           matrix[i][j] = tmp[i][j];
 161       for (unsigned int i = 0; i < 3; ++i)
 162         matrix[i][4] = tmp[i][3];
 163     }
 164     else
 165       matrix = GetForwardAffineMatrix<Dimension>(transformParameters);
 166   }
 167   else
 168   {
 169     if (m_ArgsInfo.matrix_given)
 170     {
 171       matrix= clitk::ReadMatrix<Dimension>(m_ArgsInfo.matrix_arg);
 172       if (m_Verbose) std::cout << "Reading the matrix..." << std::endl;
 173     }
 174     else
 175       matrix.SetIdentity();
 176   }
 177   if (m_Verbose)
 178     std::cout << "Using the following matrix:" << std::endl
 179               << matrix << std::endl;
 180   typename itk::Matrix<double, Dimension, Dimension> rotationMatrix = clitk::GetRotationalPartMatrix(matrix);
 181   typename itk::Vector<double, Dimension> translationPart = clitk::GetTranslationPartMatrix(matrix);
 182
 183   // Transform
 184   typedef itk::AffineTransform<double, Dimension> AffineTransformType;
 185   typename AffineTransformType::Pointer affineTransform=AffineTransformType::New();
 186   affineTransform->SetMatrix(rotationMatrix);
 187   affineTransform->SetTranslation(translationPart);
 188
 189   // Interp
 190   typedef clitk::GenericInterpolator<args_info_type, InputImageType, double> GenericInterpolatorType;
 191   typename GenericInterpolatorType::Pointer genericInterpolator=GenericInterpolatorType::New();
 192   genericInterpolator->SetArgsInfo(m_ArgsInfo);
 193
 194   // Properties
 195   if (m_ArgsInfo.like_given) {
 196     typename InputReaderType::Pointer likeReader=InputReaderType::New();
 197     likeReader->SetFileName(m_ArgsInfo.like_arg);
 198     likeReader->Update();
 199     resampler->SetOutputParametersFromImage(likeReader->GetOutput());
 200   } else if(m_ArgsInfo.transform_grid_flag) {
 201     typename itk::Matrix<double, Dimension+1, Dimension+1> invMatrix( matrix.GetInverse() );
 202     typename itk::Matrix<double, Dimension, Dimension> invRotMatrix( clitk::GetRotationalPartMatrix(invMatrix) );
 203     typename itk::Vector<double,Dimension> invTrans =  clitk::GetTranslationPartMatrix(invMatrix);
 204
 205     // Spacing is influenced by affine transform matrix and input direction
 206     typename InputImageType::SpacingType outputSpacing;
 207     outputSpacing = invRotMatrix *
 208                     input->GetDirection() *
 209                     input->GetSpacing();
 210
 211     // Origin is influenced by translation but not by input direction
 212     typename InputImageType::PointType outputOrigin;
 213     outputOrigin = invRotMatrix *
 214                    input->GetOrigin() +
 215                    invTrans;
 216
 217     // Size is influenced by affine transform matrix and input direction
 218     // Size is converted to double, transformed and converted back to size type.
 219     vnl_vector<double> vnlOutputSize(Dimension);
 220     for(unsigned int i=0; i< Dimension; i++) {
 221       vnlOutputSize[i] = input->GetLargestPossibleRegion().GetSize()[i];
 222     }
 223     vnlOutputSize = invRotMatrix *
 224                     input->GetDirection().GetVnlMatrix() *
 225                     vnlOutputSize;
 226     typename OutputImageType::SizeType outputSize;
 227     for(unsigned int i=0; i< Dimension; i++) {
 228       // If the size is negative, we have a flip and we must modify
 229       // the origin and the spacing accordingly.
 230       if(vnlOutputSize[i]<0.) {
 231         vnlOutputSize[i] *= -1.;
 232         outputOrigin[i] = outputOrigin[i] + outputSpacing[i] * (vnlOutputSize[i]-1);
 233         outputSpacing[i] *= -1.;
 234       }
 235       outputSize[i] = lrint(vnlOutputSize[i]);
 236     }
 237     resampler->SetSize( outputSize );
 238     resampler->SetOutputSpacing( outputSpacing );
 239     resampler->SetOutputOrigin( outputOrigin );
 240   } else {
 241     //Size
 242     typename OutputImageType::SizeType outputSize;
 243     if (m_ArgsInfo.size_given) {
 244       for(unsigned int i=0; i< Dimension; i++)
 245         outputSize[i]=m_ArgsInfo.size_arg[i];
 246     } else outputSize=input->GetLargestPossibleRegion().GetSize();
 247
 248     //Spacing
 249     typename OutputImageType::SpacingType outputSpacing;
 250     if (m_ArgsInfo.spacing_given) {
 251       for(unsigned int i=0; i< Dimension; i++)
 252         outputSpacing[i]=m_ArgsInfo.spacing_arg[i];
 253     } else outputSpacing=input->GetSpacing();
 254
 255     //Origin
 256     typename OutputImageType::PointType outputOrigin;
 257     if (m_ArgsInfo.origin_given) {
 258       for(unsigned int i=0; i< Dimension; i++)
 259         outputOrigin[i]=m_ArgsInfo.origin_arg[i];
 260     } else outputOrigin=input->GetOrigin();
 261
 262     // Set
 263     resampler->SetSize( outputSize );
 264     resampler->SetOutputSpacing( outputSpacing );
 265     resampler->SetOutputOrigin(  outputOrigin );
 266
 267   }
 268
 269   if (m_ArgsInfo.verbose_flag) {
 270     std::cout << "Setting the output size to " << resampler->GetSize() << "..." << std::endl;
 271     std::cout << "Setting the output spacing to " << resampler->GetOutputSpacing() << "..." << std::endl;
 272     std::cout << "Setting the output origin to " << resampler->GetOutputOrigin() << "..." << std::endl;
 273   }
 274
 275   resampler->SetInput( input );
 276   resampler->SetTransform( affineTransform );
 277   resampler->SetInterpolator( genericInterpolator->GetInterpolatorPointer());
 278   resampler->SetDefaultPixelValue( static_cast<PixelType>(m_ArgsInfo.pad_arg) );
 279
 280   try {
 281     resampler->Update();
 282   } catch(itk::ExceptionObject) {
 283     std::cerr<<"Error resampling the image"<<std::endl;
 284   }
 285
 286   typename OutputImageType::Pointer output = resampler->GetOutput();
 287
 288   // Output
 289   typedef itk::ImageFileWriter<OutputImageType> WriterType;
 290   typename WriterType::Pointer writer = WriterType::New();
 291   writer->SetFileName(m_ArgsInfo.output_arg);
 292   writer->SetInput(output);
 293   writer->Update();
 294
 295 }
 296
 297 //-------------------------------------------------------------------
 298 // Update with the number of dimensions and the pixeltype (components)
 299 //-------------------------------------------------------------------
 300 template<class args_info_type>
 301 template<unsigned int Dimension, class PixelType>
 302 void AffineTransformGenericFilter<args_info_type>::UpdateWithDimAndVectorType()
 303 {
 304   // ImageTypes
 305   typedef itk::Image<PixelType, Dimension> InputImageType;
 306   typedef itk::Image<PixelType, Dimension> OutputImageType;
 307
 308   // Read the input
 309   typedef itk::ImageFileReader<InputImageType> InputReaderType;
 310   typename InputReaderType::Pointer reader = InputReaderType::New();
 311   reader->SetFileName( m_InputFileName);
 312   reader->Update();
 313   typename InputImageType::Pointer input= reader->GetOutput();
 314
 315   //Filter
 316   typedef  itk::VectorResampleImageFilter< InputImageType,OutputImageType, double >  ResampleFilterType;
 317   typename ResampleFilterType::Pointer resampler = ResampleFilterType::New();
 318
 319   // Matrix
 320   typename itk::Matrix<double, Dimension+1, Dimension+1> matrix;
 321   if (m_ArgsInfo.rotate_given || m_ArgsInfo.translate_given)
 322   {
 323     if (m_ArgsInfo.matrix_given)
 324     {
 325       std::cerr << "You must use either rotate/translate or matrix options" << std::cout;
 326       return;
 327     }
 328     itk::Array<double> transformParameters(2 * Dimension);
 329     int pos = 0;
 330     if (Dimension == 2)
 331       transformParameters[pos++] = m_ArgsInfo.rotate_arg[0];
 332     else
 333       for (unsigned int i = 0; i < 3; i++)
 334         transformParameters[pos++] = m_ArgsInfo.rotate_arg[i];
 335     for (unsigned int i = 0; i < Dimension && i < 3; i++)
 336       transformParameters[pos++] = m_ArgsInfo.translate_arg[i];
 337     if (Dimension == 4)
 338     {
 339       matrix.SetIdentity();
 340       itk::Matrix<double, 4, 4> tmp = GetForwardAffineMatrix3D(transformParameters);
 341       for (unsigned int i = 0; i < 3; ++i)
 342         for (unsigned int j = 0; j < 3; ++j)
 343           matrix[i][j] = tmp[i][j];
 344       for (unsigned int i = 0; i < 3; ++i)
 345         matrix[i][4] = tmp[i][3];
 346     }
 347     else
 348       matrix = GetForwardAffineMatrix<Dimension>(transformParameters);
 349   }
 350   else
 351   {
 352     if (m_ArgsInfo.matrix_given)
 353     {
 354       matrix= clitk::ReadMatrix<Dimension>(m_ArgsInfo.matrix_arg);
 355       if (m_Verbose) std::cout << "Reading the matrix..." << std::endl;
 356     }
 357     else
 358       matrix.SetIdentity();
 359   }
 360   if (m_Verbose)
 361     std::cout << "Using the following matrix:" << std::endl
 362               << matrix << std::endl;
 363   typename itk::Matrix<double, Dimension, Dimension> rotationMatrix = clitk::GetRotationalPartMatrix(matrix);
 364   typename itk::Vector<double, Dimension> translationPart = clitk::GetTranslationPartMatrix(matrix);
 365
 366   // Transform
 367   typedef itk::AffineTransform<double, Dimension> AffineTransformType;
 368   typename AffineTransformType::Pointer affineTransform=AffineTransformType::New();
 369   affineTransform->SetMatrix(rotationMatrix);
 370   affineTransform->SetTranslation(translationPart);
 371
 372   // Interp
 373   typedef clitk::GenericVectorInterpolator<args_info_type, InputImageType, double> GenericInterpolatorType;
 374   typename GenericInterpolatorType::Pointer genericInterpolator=GenericInterpolatorType::New();
 375   genericInterpolator->SetArgsInfo(m_ArgsInfo);
 376
 377   // Properties
 378   if (m_ArgsInfo.like_given) {
 379     typename InputReaderType::Pointer likeReader=InputReaderType::New();
 380     likeReader->SetFileName(m_ArgsInfo.like_arg);
 381     likeReader->Update();
 382     resampler->SetSize( likeReader->GetOutput()->GetLargestPossibleRegion().GetSize() );
 383     resampler->SetOutputSpacing( likeReader->GetOutput()->GetSpacing() );
 384     resampler->SetOutputOrigin(  likeReader->GetOutput()->GetOrigin() );
 385   } else {
 386     //Size
 387     typename OutputImageType::SizeType outputSize;
 388     if (m_ArgsInfo.size_given) {
 389       for(unsigned int i=0; i< Dimension; i++)
 390         outputSize[i]=m_ArgsInfo.size_arg[i];
 391     } else outputSize=input->GetLargestPossibleRegion().GetSize();
 392     std::cout<<"Setting the size to "<<outputSize<<"..."<<std::endl;
 393
 394     //Spacing
 395     typename OutputImageType::SpacingType outputSpacing;
 396     if (m_ArgsInfo.spacing_given) {
 397       for(unsigned int i=0; i< Dimension; i++)
 398         outputSpacing[i]=m_ArgsInfo.spacing_arg[i];
 399     } else outputSpacing=input->GetSpacing();
 400     std::cout<<"Setting the spacing to "<<outputSpacing<<"..."<<std::endl;
 401
 402     //Origin
 403     typename OutputImageType::PointType outputOrigin;
 404     if (m_ArgsInfo.origin_given) {
 405       for(unsigned int i=0; i< Dimension; i++)
 406         outputOrigin[i]=m_ArgsInfo.origin_arg[i];
 407     } else outputOrigin=input->GetOrigin();
 408     std::cout<<"Setting the origin to "<<outputOrigin<<"..."<<std::endl;
 409
 410     // Set
 411     resampler->SetSize( outputSize );
 412     resampler->SetOutputSpacing( outputSpacing );
 413     resampler->SetOutputOrigin(  outputOrigin );
 414
 415   }
 416
 417   resampler->SetInput( input );
 418   resampler->SetTransform( affineTransform );
 419   resampler->SetInterpolator( genericInterpolator->GetInterpolatorPointer());
 420   resampler->SetDefaultPixelValue( static_cast<PixelType>(m_ArgsInfo.pad_arg) );
 421
 422   try {
 423     resampler->Update();
 424   } catch(itk::ExceptionObject) {
 425     std::cerr<<"Error resampling the image"<<std::endl;
 426   }
 427
 428   typename OutputImageType::Pointer output = resampler->GetOutput();
 429
 430   // Output
 431   typedef itk::ImageFileWriter<OutputImageType> WriterType;
 432   typename WriterType::Pointer writer = WriterType::New();
 433   writer->SetFileName(m_ArgsInfo.output_arg);
 434   writer->SetInput(output);
 435   writer->Update();
 436
 437 }
 438
 439
 440 } //end clitk
 441
 442 #endif //#define clitkAffineTransformGenericFilter_txx