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.matrix_given) {
 139     matrix= clitk::ReadMatrix<Dimension>(m_ArgsInfo.matrix_arg);
 140     if (m_Verbose) std::cout<<"Reading the matrix..."<<std::endl;
 141   } else {
 142     matrix.SetIdentity();
 143   }
 144   if (m_Verbose) std::cout<<"Using the following matrix:"<<std::endl;
 145   if (m_Verbose) std::cout<<matrix<<std::endl;
 146   typename itk::Matrix<double, Dimension, Dimension> rotationMatrix=clitk::GetRotationalPartMatrix(matrix);
 147   typename itk::Vector<double,Dimension> translationPart= clitk::GetTranslationPartMatrix(matrix);
 148
 149   // Transform
 150   typedef itk::AffineTransform<double, Dimension> AffineTransformType;
 151   typename AffineTransformType::Pointer affineTransform=AffineTransformType::New();
 152   affineTransform->SetMatrix(rotationMatrix);
 153   affineTransform->SetTranslation(translationPart);
 154
 155   // Interp
 156   typedef clitk::GenericInterpolator<args_info_type, InputImageType, double> GenericInterpolatorType;
 157   typename GenericInterpolatorType::Pointer genericInterpolator=GenericInterpolatorType::New();
 158   genericInterpolator->SetArgsInfo(m_ArgsInfo);
 159
 160   // Properties
 161   if (m_ArgsInfo.like_given) {
 162     typename InputReaderType::Pointer likeReader=InputReaderType::New();
 163     likeReader->SetFileName(m_ArgsInfo.like_arg);
 164     likeReader->Update();
 165     resampler->SetOutputParametersFromImage(likeReader->GetOutput());
 166   } else if(m_ArgsInfo.transform_grid_flag) {
 167     typename itk::Matrix<double, Dimension+1, Dimension+1> invMatrix( matrix.GetInverse() );
 168     typename itk::Matrix<double, Dimension, Dimension> invRotMatrix( clitk::GetRotationalPartMatrix(invMatrix) );
 169     typename itk::Vector<double,Dimension> invTrans =  clitk::GetTranslationPartMatrix(invMatrix);
 170
 171     // Spacing is influenced by affine transform matrix and input direction
 172     typename InputImageType::SpacingType outputSpacing;
 173     outputSpacing = invRotMatrix *
 174                     input->GetDirection() *
 175                     input->GetSpacing();
 176
 177     // Origin is influenced by translation but not by input direction
 178     typename InputImageType::PointType outputOrigin;
 179     outputOrigin = invRotMatrix *
 180                    input->GetOrigin() +
 181                    invTrans;
 182
 183     // Size is influenced by affine transform matrix and input direction
 184     // Size is converted to double, transformed and converted back to size type.
 185     vnl_vector<double> vnlOutputSize(Dimension);
 186     for(unsigned int i=0; i< Dimension; i++) {
 187       vnlOutputSize[i] = input->GetLargestPossibleRegion().GetSize()[i];
 188     }
 189     vnlOutputSize = invRotMatrix *
 190                     input->GetDirection().GetVnlMatrix() *
 191                     vnlOutputSize;
 192     typename OutputImageType::SizeType outputSize;
 193     for(unsigned int i=0; i< Dimension; i++) {
 194       // If the size is negative, we have a flip and we must modify
 195       // the origin and the spacing accordingly.
 196       if(vnlOutputSize[i]<0.) {
 197         vnlOutputSize[i] *= -1.;
 198         outputOrigin[i] = outputOrigin[i] + outputSpacing[i] * (vnlOutputSize[i]-1);
 199         outputSpacing[i] *= -1.;
 200       }
 201       outputSize[i] = lrint(vnlOutputSize[i]);
 202     }
 203     resampler->SetSize( outputSize );
 204     resampler->SetOutputSpacing( outputSpacing );
 205     resampler->SetOutputOrigin( outputOrigin );
 206   } else {
 207     //Size
 208     typename OutputImageType::SizeType outputSize;
 209     if (m_ArgsInfo.size_given) {
 210       for(unsigned int i=0; i< Dimension; i++)
 211         outputSize[i]=m_ArgsInfo.size_arg[i];
 212     } else outputSize=input->GetLargestPossibleRegion().GetSize();
 213
 214     //Spacing
 215     typename OutputImageType::SpacingType outputSpacing;
 216     if (m_ArgsInfo.spacing_given) {
 217       for(unsigned int i=0; i< Dimension; i++)
 218         outputSpacing[i]=m_ArgsInfo.spacing_arg[i];
 219     } else outputSpacing=input->GetSpacing();
 220
 221     //Origin
 222     typename OutputImageType::PointType outputOrigin;
 223     if (m_ArgsInfo.origin_given) {
 224       for(unsigned int i=0; i< Dimension; i++)
 225         outputOrigin[i]=m_ArgsInfo.origin_arg[i];
 226     } else outputOrigin=input->GetOrigin();
 227
 228     // Set
 229     resampler->SetSize( outputSize );
 230     resampler->SetOutputSpacing( outputSpacing );
 231     resampler->SetOutputOrigin(  outputOrigin );
 232
 233   }
 234
 235   if (m_ArgsInfo.verbose_flag) {
 236     std::cout << "Setting the output size to " << resampler->GetSize() << "..." << std::endl;
 237     std::cout << "Setting the output spacing to " << resampler->GetOutputSpacing() << "..." << std::endl;
 238     std::cout << "Setting the output origin to " << resampler->GetOutputOrigin() << "..." << std::endl;
 239   }
 240
 241   resampler->SetInput( input );
 242   resampler->SetTransform( affineTransform );
 243   resampler->SetInterpolator( genericInterpolator->GetInterpolatorPointer());
 244   resampler->SetDefaultPixelValue( static_cast<PixelType>(m_ArgsInfo.pad_arg) );
 245
 246   try {
 247     resampler->Update();
 248   } catch(itk::ExceptionObject) {
 249     std::cerr<<"Error resampling the image"<<std::endl;
 250   }
 251
 252   typename OutputImageType::Pointer output = resampler->GetOutput();
 253
 254   // Output
 255   typedef itk::ImageFileWriter<OutputImageType> WriterType;
 256   typename WriterType::Pointer writer = WriterType::New();
 257   writer->SetFileName(m_ArgsInfo.output_arg);
 258   writer->SetInput(output);
 259   writer->Update();
 260
 261 }
 262
 263 //-------------------------------------------------------------------
 264 // Update with the number of dimensions and the pixeltype (components)
 265 //-------------------------------------------------------------------
 266 template<class args_info_type>
 267 template<unsigned int Dimension, class PixelType>
 268 void AffineTransformGenericFilter<args_info_type>::UpdateWithDimAndVectorType()
 269 {
 270   // ImageTypes
 271   typedef itk::Image<PixelType, Dimension> InputImageType;
 272   typedef itk::Image<PixelType, Dimension> OutputImageType;
 273
 274   // Read the input
 275   typedef itk::ImageFileReader<InputImageType> InputReaderType;
 276   typename InputReaderType::Pointer reader = InputReaderType::New();
 277   reader->SetFileName( m_InputFileName);
 278   reader->Update();
 279   typename InputImageType::Pointer input= reader->GetOutput();
 280
 281   //Filter
 282   typedef  itk::VectorResampleImageFilter< InputImageType,OutputImageType, double >  ResampleFilterType;
 283   typename ResampleFilterType::Pointer resampler = ResampleFilterType::New();
 284
 285   // Matrix
 286   typename itk::Matrix<double, Dimension+1, Dimension+1> matrix;
 287   if (m_ArgsInfo.matrix_given)
 288     matrix= clitk::ReadMatrix<Dimension>(m_ArgsInfo.matrix_arg);
 289   else
 290     matrix.SetIdentity();
 291   if (m_Verbose) std::cout<<"Using the following matrix:"<<std::endl;
 292   if (m_Verbose) std::cout<<matrix<<std::endl;
 293   typename itk::Matrix<double, Dimension, Dimension> rotationMatrix=clitk::GetRotationalPartMatrix(matrix);
 294   typename itk::Vector<double, Dimension> translationPart= clitk::GetTranslationPartMatrix(matrix);
 295
 296   // Transform
 297   typedef itk::AffineTransform<double, Dimension> AffineTransformType;
 298   typename AffineTransformType::Pointer affineTransform=AffineTransformType::New();
 299   affineTransform->SetMatrix(rotationMatrix);
 300   affineTransform->SetTranslation(translationPart);
 301
 302   // Interp
 303   typedef clitk::GenericVectorInterpolator<args_info_type, InputImageType, double> GenericInterpolatorType;
 304   typename GenericInterpolatorType::Pointer genericInterpolator=GenericInterpolatorType::New();
 305   genericInterpolator->SetArgsInfo(m_ArgsInfo);
 306
 307   // Properties
 308   if (m_ArgsInfo.like_given) {
 309     typename InputReaderType::Pointer likeReader=InputReaderType::New();
 310     likeReader->SetFileName(m_ArgsInfo.like_arg);
 311     likeReader->Update();
 312     resampler->SetSize( likeReader->GetOutput()->GetLargestPossibleRegion().GetSize() );
 313     resampler->SetOutputSpacing( likeReader->GetOutput()->GetSpacing() );
 314     resampler->SetOutputOrigin(  likeReader->GetOutput()->GetOrigin() );
 315   } else {
 316     //Size
 317     typename OutputImageType::SizeType outputSize;
 318     if (m_ArgsInfo.size_given) {
 319       for(unsigned int i=0; i< Dimension; i++)
 320         outputSize[i]=m_ArgsInfo.size_arg[i];
 321     } else outputSize=input->GetLargestPossibleRegion().GetSize();
 322     std::cout<<"Setting the size to "<<outputSize<<"..."<<std::endl;
 323
 324     //Spacing
 325     typename OutputImageType::SpacingType outputSpacing;
 326     if (m_ArgsInfo.spacing_given) {
 327       for(unsigned int i=0; i< Dimension; i++)
 328         outputSpacing[i]=m_ArgsInfo.spacing_arg[i];
 329     } else outputSpacing=input->GetSpacing();
 330     std::cout<<"Setting the spacing to "<<outputSpacing<<"..."<<std::endl;
 331
 332     //Origin
 333     typename OutputImageType::PointType outputOrigin;
 334     if (m_ArgsInfo.origin_given) {
 335       for(unsigned int i=0; i< Dimension; i++)
 336         outputOrigin[i]=m_ArgsInfo.origin_arg[i];
 337     } else outputOrigin=input->GetOrigin();
 338     std::cout<<"Setting the origin to "<<outputOrigin<<"..."<<std::endl;
 339
 340     // Set
 341     resampler->SetSize( outputSize );
 342     resampler->SetOutputSpacing( outputSpacing );
 343     resampler->SetOutputOrigin(  outputOrigin );
 344
 345   }
 346
 347   resampler->SetInput( input );
 348   resampler->SetTransform( affineTransform );
 349   resampler->SetInterpolator( genericInterpolator->GetInterpolatorPointer());
 350   resampler->SetDefaultPixelValue( static_cast<PixelType>(m_ArgsInfo.pad_arg) );
 351
 352   try {
 353     resampler->Update();
 354   } catch(itk::ExceptionObject) {
 355     std::cerr<<"Error resampling the image"<<std::endl;
 356   }
 357
 358   typename OutputImageType::Pointer output = resampler->GetOutput();
 359
 360   // Output
 361   typedef itk::ImageFileWriter<OutputImageType> WriterType;
 362   typename WriterType::Pointer writer = WriterType::New();
 363   writer->SetFileName(m_ArgsInfo.output_arg);
 364   writer->SetInput(output);
 365   writer->Update();
 366
 367 }
 368
 369
 370 } //end clitk
 371
 372 #endif //#define clitkAffineTransformGenericFilter_txx