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     transformParameters.Fill(0.0);
 147     if (m_ArgsInfo.rotate_given)
 148     {
 149       if (Dimension == 2)
 150         transformParameters[0] = m_ArgsInfo.rotate_arg[0];
 151       else
 152         for (unsigned int i = 0; i < 3; i++)
 153           transformParameters[i] = m_ArgsInfo.rotate_arg[i];
 154     }
 155     if (m_ArgsInfo.translate_given)
 156     {
 157       int pos = 3;
 158       if (Dimension == 2)
 159         pos = 1;
 160       for (unsigned int i = 0; i < Dimension && i < 3; i++)
 161         transformParameters[pos++] = m_ArgsInfo.translate_arg[i];
 162     }
 163     if (Dimension == 4)
 164     {
 165       matrix.SetIdentity();
 166       itk::Matrix<double, 4, 4> tmp = GetForwardAffineMatrix3D(transformParameters);
 167       for (unsigned int i = 0; i < 3; ++i)
 168         for (unsigned int j = 0; j < 3; ++j)
 169           matrix[i][j] = tmp[i][j];
 170       for (unsigned int i = 0; i < 3; ++i)
 171         matrix[i][4] = tmp[i][3];
 172     }
 173     else
 174       matrix = GetForwardAffineMatrix<Dimension>(transformParameters);
 175   }
 176   else
 177   {
 178     if (m_ArgsInfo.matrix_given)
 179     {
 180       matrix= clitk::ReadMatrix<Dimension>(m_ArgsInfo.matrix_arg);
 181       if (m_Verbose) std::cout << "Reading the matrix..." << std::endl;
 182     }
 183     else
 184       matrix.SetIdentity();
 185   }
 186   if (m_Verbose)
 187     std::cout << "Using the following matrix:" << std::endl
 188               << matrix << std::endl;
 189   typename itk::Matrix<double, Dimension, Dimension> rotationMatrix = clitk::GetRotationalPartMatrix(matrix);
 190   typename itk::Vector<double, Dimension> translationPart = clitk::GetTranslationPartMatrix(matrix);
 191
 192   // Transform
 193   typedef itk::AffineTransform<double, Dimension> AffineTransformType;
 194   typename AffineTransformType::Pointer affineTransform=AffineTransformType::New();
 195   affineTransform->SetMatrix(rotationMatrix);
 196   affineTransform->SetTranslation(translationPart);
 197
 198   // Interp
 199   typedef clitk::GenericInterpolator<args_info_type, InputImageType, double> GenericInterpolatorType;
 200   typename GenericInterpolatorType::Pointer genericInterpolator=GenericInterpolatorType::New();
 201   genericInterpolator->SetArgsInfo(m_ArgsInfo);
 202
 203   // Properties
 204   if (m_ArgsInfo.like_given) {
 205     typename InputReaderType::Pointer likeReader=InputReaderType::New();
 206     likeReader->SetFileName(m_ArgsInfo.like_arg);
 207     likeReader->Update();
 208     resampler->SetOutputParametersFromImage(likeReader->GetOutput());
 209   } else if(m_ArgsInfo.transform_grid_flag) {
 210     typename itk::Matrix<double, Dimension+1, Dimension+1> invMatrix( matrix.GetInverse() );
 211     typename itk::Matrix<double, Dimension, Dimension> invRotMatrix( clitk::GetRotationalPartMatrix(invMatrix) );
 212     typename itk::Vector<double,Dimension> invTrans =  clitk::GetTranslationPartMatrix(invMatrix);
 213
 214     // Spacing is influenced by affine transform matrix and input direction
 215     typename InputImageType::SpacingType outputSpacing;
 216     outputSpacing = invRotMatrix *
 217                     input->GetDirection() *
 218                     input->GetSpacing();
 219
 220     // Origin is influenced by translation but not by input direction
 221     typename InputImageType::PointType outputOrigin;
 222     outputOrigin = invRotMatrix *
 223                    input->GetOrigin() +
 224                    invTrans;
 225
 226     // Size is influenced by affine transform matrix and input direction
 227     // Size is converted to double, transformed and converted back to size type.
 228     vnl_vector<double> vnlOutputSize(Dimension);
 229     for(unsigned int i=0; i< Dimension; i++) {
 230       vnlOutputSize[i] = input->GetLargestPossibleRegion().GetSize()[i];
 231     }
 232     vnlOutputSize = invRotMatrix *
 233                     input->GetDirection().GetVnlMatrix() *
 234                     vnlOutputSize;
 235     typename OutputImageType::SizeType outputSize;
 236     for(unsigned int i=0; i< Dimension; i++) {
 237       // If the size is negative, we have a flip and we must modify
 238       // the origin and the spacing accordingly.
 239       if(vnlOutputSize[i]<0.) {
 240         vnlOutputSize[i] *= -1.;
 241         outputOrigin[i] = outputOrigin[i] + outputSpacing[i] * (vnlOutputSize[i]-1);
 242         outputSpacing[i] *= -1.;
 243       }
 244       outputSize[i] = lrint(vnlOutputSize[i]);
 245     }
 246     resampler->SetSize( outputSize );
 247     resampler->SetOutputSpacing( outputSpacing );
 248     resampler->SetOutputOrigin( outputOrigin );
 249   } else {
 250     //Size
 251     typename OutputImageType::SizeType outputSize;
 252     if (m_ArgsInfo.size_given) {
 253       for(unsigned int i=0; i< Dimension; i++)
 254         outputSize[i]=m_ArgsInfo.size_arg[i];
 255     } else outputSize=input->GetLargestPossibleRegion().GetSize();
 256
 257     //Spacing
 258     typename OutputImageType::SpacingType outputSpacing;
 259     if (m_ArgsInfo.spacing_given) {
 260       for(unsigned int i=0; i< Dimension; i++)
 261         outputSpacing[i]=m_ArgsInfo.spacing_arg[i];
 262     } else outputSpacing=input->GetSpacing();
 263
 264     //Origin
 265     typename OutputImageType::PointType outputOrigin;
 266     if (m_ArgsInfo.origin_given) {
 267       for(unsigned int i=0; i< Dimension; i++)
 268         outputOrigin[i]=m_ArgsInfo.origin_arg[i];
 269     } else outputOrigin=input->GetOrigin();
 270
 271     // Set
 272     resampler->SetSize( outputSize );
 273     resampler->SetOutputSpacing( outputSpacing );
 274     resampler->SetOutputOrigin(  outputOrigin );
 275
 276   }
 277
 278   if (m_ArgsInfo.verbose_flag) {
 279     std::cout << "Setting the output size to " << resampler->GetSize() << "..." << std::endl;
 280     std::cout << "Setting the output spacing to " << resampler->GetOutputSpacing() << "..." << std::endl;
 281     std::cout << "Setting the output origin to " << resampler->GetOutputOrigin() << "..." << std::endl;
 282   }
 283
 284   resampler->SetInput( input );
 285   resampler->SetTransform( affineTransform );
 286   resampler->SetInterpolator( genericInterpolator->GetInterpolatorPointer());
 287   resampler->SetDefaultPixelValue( static_cast<PixelType>(m_ArgsInfo.pad_arg) );
 288
 289   try {
 290     resampler->Update();
 291   } catch(itk::ExceptionObject) {
 292     std::cerr<<"Error resampling the image"<<std::endl;
 293   }
 294
 295   typename OutputImageType::Pointer output = resampler->GetOutput();
 296
 297   // Output
 298   typedef itk::ImageFileWriter<OutputImageType> WriterType;
 299   typename WriterType::Pointer writer = WriterType::New();
 300   writer->SetFileName(m_ArgsInfo.output_arg);
 301   writer->SetInput(output);
 302   writer->Update();
 303
 304 }
 305
 306 //-------------------------------------------------------------------
 307 // Update with the number of dimensions and the pixeltype (components)
 308 //-------------------------------------------------------------------
 309 template<class args_info_type>
 310 template<unsigned int Dimension, class PixelType>
 311 void AffineTransformGenericFilter<args_info_type>::UpdateWithDimAndVectorType()
 312 {
 313   // ImageTypes
 314   typedef itk::Image<PixelType, Dimension> InputImageType;
 315   typedef itk::Image<PixelType, Dimension> OutputImageType;
 316
 317   // Read the input
 318   typedef itk::ImageFileReader<InputImageType> InputReaderType;
 319   typename InputReaderType::Pointer reader = InputReaderType::New();
 320   reader->SetFileName( m_InputFileName);
 321   reader->Update();
 322   typename InputImageType::Pointer input= reader->GetOutput();
 323
 324   //Filter
 325   typedef  itk::VectorResampleImageFilter< InputImageType,OutputImageType, double >  ResampleFilterType;
 326   typename ResampleFilterType::Pointer resampler = ResampleFilterType::New();
 327
 328   // Matrix
 329   typename itk::Matrix<double, Dimension+1, Dimension+1> matrix;
 330   if (m_ArgsInfo.rotate_given || m_ArgsInfo.translate_given)
 331   {
 332     if (m_ArgsInfo.matrix_given)
 333     {
 334       std::cerr << "You must use either rotate/translate or matrix options" << std::cout;
 335       return;
 336     }
 337     itk::Array<double> transformParameters(2 * Dimension);
 338     transformParameters.Fill(0.0);
 339     if (m_ArgsInfo.rotate_given)
 340     {
 341       if (Dimension == 2)
 342         transformParameters[0] = m_ArgsInfo.rotate_arg[0];
 343       else
 344         for (unsigned int i = 0; i < 3; i++)
 345           transformParameters[i] = m_ArgsInfo.rotate_arg[i];
 346     }
 347     if (m_ArgsInfo.translate_given)
 348     {
 349       int pos = 3;
 350       if (Dimension == 2)
 351         pos = 1;
 352       for (unsigned int i = 0; i < Dimension && i < 3; i++)
 353         transformParameters[pos++] = m_ArgsInfo.translate_arg[i];
 354     }
 355     if (Dimension == 4)
 356     {
 357       matrix.SetIdentity();
 358       itk::Matrix<double, 4, 4> tmp = GetForwardAffineMatrix3D(transformParameters);
 359       for (unsigned int i = 0; i < 3; ++i)
 360         for (unsigned int j = 0; j < 3; ++j)
 361           matrix[i][j] = tmp[i][j];
 362       for (unsigned int i = 0; i < 3; ++i)
 363         matrix[i][4] = tmp[i][3];
 364     }
 365     else
 366       matrix = GetForwardAffineMatrix<Dimension>(transformParameters);
 367   }
 368   else
 369   {
 370     if (m_ArgsInfo.matrix_given)
 371     {
 372       matrix= clitk::ReadMatrix<Dimension>(m_ArgsInfo.matrix_arg);
 373       if (m_Verbose) std::cout << "Reading the matrix..." << std::endl;
 374     }
 375     else
 376       matrix.SetIdentity();
 377   }
 378   if (m_Verbose)
 379     std::cout << "Using the following matrix:" << std::endl
 380               << matrix << std::endl;
 381   typename itk::Matrix<double, Dimension, Dimension> rotationMatrix = clitk::GetRotationalPartMatrix(matrix);
 382   typename itk::Vector<double, Dimension> translationPart = clitk::GetTranslationPartMatrix(matrix);
 383
 384   // Transform
 385   typedef itk::AffineTransform<double, Dimension> AffineTransformType;
 386   typename AffineTransformType::Pointer affineTransform=AffineTransformType::New();
 387   affineTransform->SetMatrix(rotationMatrix);
 388   affineTransform->SetTranslation(translationPart);
 389
 390   // Interp
 391   typedef clitk::GenericVectorInterpolator<args_info_type, InputImageType, double> GenericInterpolatorType;
 392   typename GenericInterpolatorType::Pointer genericInterpolator=GenericInterpolatorType::New();
 393   genericInterpolator->SetArgsInfo(m_ArgsInfo);
 394
 395   // Properties
 396   if (m_ArgsInfo.like_given) {
 397     typename InputReaderType::Pointer likeReader=InputReaderType::New();
 398     likeReader->SetFileName(m_ArgsInfo.like_arg);
 399     likeReader->Update();
 400     resampler->SetSize( likeReader->GetOutput()->GetLargestPossibleRegion().GetSize() );
 401     resampler->SetOutputSpacing( likeReader->GetOutput()->GetSpacing() );
 402     resampler->SetOutputOrigin(  likeReader->GetOutput()->GetOrigin() );
 403   } else {
 404     //Size
 405     typename OutputImageType::SizeType outputSize;
 406     if (m_ArgsInfo.size_given) {
 407       for(unsigned int i=0; i< Dimension; i++)
 408         outputSize[i]=m_ArgsInfo.size_arg[i];
 409     } else outputSize=input->GetLargestPossibleRegion().GetSize();
 410     std::cout<<"Setting the size to "<<outputSize<<"..."<<std::endl;
 411
 412     //Spacing
 413     typename OutputImageType::SpacingType outputSpacing;
 414     if (m_ArgsInfo.spacing_given) {
 415       for(unsigned int i=0; i< Dimension; i++)
 416         outputSpacing[i]=m_ArgsInfo.spacing_arg[i];
 417     } else outputSpacing=input->GetSpacing();
 418     std::cout<<"Setting the spacing to "<<outputSpacing<<"..."<<std::endl;
 419
 420     //Origin
 421     typename OutputImageType::PointType outputOrigin;
 422     if (m_ArgsInfo.origin_given) {
 423       for(unsigned int i=0; i< Dimension; i++)
 424         outputOrigin[i]=m_ArgsInfo.origin_arg[i];
 425     } else outputOrigin=input->GetOrigin();
 426     std::cout<<"Setting the origin to "<<outputOrigin<<"..."<<std::endl;
 427
 428     // Set
 429     resampler->SetSize( outputSize );
 430     resampler->SetOutputSpacing( outputSpacing );
 431     resampler->SetOutputOrigin(  outputOrigin );
 432
 433   }
 434
 435   resampler->SetInput( input );
 436   resampler->SetTransform( affineTransform );
 437   resampler->SetInterpolator( genericInterpolator->GetInterpolatorPointer());
 438   resampler->SetDefaultPixelValue( static_cast<PixelType>(m_ArgsInfo.pad_arg) );
 439
 440   try {
 441     resampler->Update();
 442   } catch(itk::ExceptionObject) {
 443     std::cerr<<"Error resampling the image"<<std::endl;
 444   }
 445
 446   typename OutputImageType::Pointer output = resampler->GetOutput();
 447
 448   // Output
 449   typedef itk::ImageFileWriter<OutputImageType> WriterType;
 450   typename WriterType::Pointer writer = WriterType::New();
 451   writer->SetFileName(m_ArgsInfo.output_arg);
 452   writer->SetInput(output);
 453   writer->Update();
 454
 455 }
 456
 457
 458 } //end clitk
 459
 460 #endif //#define clitkAffineTransformGenericFilter_txx