vv/vvDeformableRegistration.cxx

   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 #include <sstream>
  19 #include <cstdlib>
  20 #include <string>
  21 #include <ctime>
  22
  23 #include <QThread>
  24 #include <QApplication>
  25 #include <QDir>
  26 #include <QMutexLocker>
  27
  28 #include "vtkVOXImageWriter.h"
  29 #include <vtkImageData.h>
  30
  31 #include "clitkCommon.h"
  32 #include "vvSlicerManager.h"
  33 #include "vvDeformableRegistration.h"
  34 #include "vvImage.h"
  35 #include "vvImage.h"
  36 #include "vvImageReader.h"
  37
  38 vvDeformableRegistration::vvDeformableRegistration(vvImage::Pointer image,unsigned int ref,\
  39     unsigned int iter,  unsigned int nthread,double a, double s,std::string output_f,unsigned int stop) :
  40   mImage(image),
  41   refimage(ref),
  42   nb_iter(iter),
  43   n_thread(nthread),
  44   progress(0),
  45   stop(stop),
  46   alpha(a),
  47   sigma(s),
  48   output_filename(output_f),
  49   aborted(false)
  50 {
  51 }
  52
  53 void vvDeformableRegistration::abort()
  54 {
  55   aborted=true;
  56   std::system("killall deformableregistration");
  57   std::system("killall clitkVFMerge");
  58 }
  59
  60 unsigned int vvDeformableRegistration::getProgress()
  61 {
  62   QMutexLocker locker(&progress_mutex);
  63   unsigned int retval=progress;
  64   return retval;
  65 }
  66
  67 void vvDeformableRegistration::cleanup(int frame_number) //remove temporary files
  68 {
  69   std::string temp_dir=mTempPath.toStdString();
  70   for (int i=0; i<frame_number; i++) {
  71     std::stringstream filename;
  72     filename << temp_dir << "/deformation_" << i << ".vf";
  73     std::system((std::string("rm ") + filename.str()).c_str());
  74   }
  75   for (int i=0; i<frame_number; i++) {
  76     std::stringstream filename;
  77     filename << temp_dir << "/temp_" << i << ".vox";
  78     std::system(("rm " + filename.str()).c_str());
  79   }
  80   std::stringstream filename;
  81   filename << temp_dir;
  82   std::system(("rm -r " + filename.str()).c_str());
  83 }
  84
  85 void vvDeformableRegistration::partial_run(int low_index,int high_index,int refimage,std::string ref_file)
  86 {
  87   std::string temp_dir=mTempPath.toStdString();
  88   DD(ref_file);
  89   DD(low_index);
  90   DD(high_index);
  91   for (int i=low_index; i<high_index; i++) {
  92     if (aborted)
  93       break;
  94     if (i==refimage)
  95       continue;
  96     std::stringstream filename;
  97     std::stringstream registration_command;
  98     filename << temp_dir << "/temp_" << i << ".vox";
  99     std::stringstream output_vf;
 100     output_vf << temp_dir << "/deformation_" << i << ".vf";
 101     registration_command << "deformableregistration -r " << ref_file
 102                          << " -d " << filename.str() << " -o " << output_vf.str()
 103                          << " --alpha=" << alpha
 104                          << " --sigma=" << sigma
 105                          << " --stop=" << stop
 106                          << " --iter=" << nb_iter;
 107     if (i>low_index && i-1 != refimage) { //if possible, use the previous computations to speed up the process
 108       std::stringstream old_vf;
 109       old_vf << temp_dir << "/deformation_" << i-1 << ".vf";
 110       registration_command << " --vf=" << old_vf.str();
 111     }
 112     DD(registration_command.str());
 113     std::system(registration_command.str().c_str());
 114     progress_mutex.lock();
 115     progress++;
 116     progress_mutex.unlock();
 117   }
 118 }
 119
 120 void vvDeformableRegistration::run()
 121 {
 122   clock_t start,finish;
 123   start=clock();
 124   vtkVOXImageWriter * vox = vtkVOXImageWriter::New();
 125   std::stringstream command;
 126   std::string ref_file;
 127   mTempPath=QDir::tempPath()+QString("/vv-")+QString::number(qApp->applicationPid());
 128   QDir temp_qt_dir;
 129   DD(temp_qt_dir.mkpath(mTempPath));
 130   std::string temp_dir=mTempPath.toStdString();
 131   DD(temp_dir);
 132   std::vector<vtkImageData*> images=mImage->GetVTKImages();
 133   for (unsigned int i=0; i<images.size(); i++) {
 134     std::stringstream filename;
 135     filename << temp_dir << "/temp_" << i << ".vox";
 136     vox->SetInput(images[i]);
 137     vox->SetFileName(filename.str().c_str());
 138     if (i==refimage)
 139       ref_file=filename.str();
 140     vox->Write();
 141   }
 142   vox->Delete();
 143   progress++;
 144   int reg_per_thread=static_cast<int>(images.size()-1)/n_thread;
 145   int remainder=static_cast<int>(images.size()-1) - reg_per_thread*n_thread;
 146 #pragma omp parallel for num_threads(n_thread) schedule(static)
 147   for (int i=0; i<static_cast<int>(n_thread); i++) {
 148     ///Static scheduling
 149     int remainder_shift=((i<remainder)?i:remainder);
 150     unsigned int start_image=i*reg_per_thread+remainder_shift;
 151     unsigned int end_image=((i+1)*reg_per_thread+remainder_shift+((i<remainder)?1:0));
 152     if (end_image<=refimage)
 153       partial_run(start_image,end_image,refimage,ref_file);
 154     else if (start_image<=refimage)
 155       partial_run(start_image,end_image+1,refimage,ref_file);
 156     else
 157       partial_run(start_image+1,end_image+1,refimage,ref_file);
 158   }
 159   if (aborted) {
 160     cleanup(images.size());
 161     return;
 162   }
 163   command.str("");
 164   int computed_vf=(refimage==0)?1:0; //index of an image that isn't the reference image
 165   command << "clitkZeroVF -i " << temp_dir << "/deformation_" << computed_vf << ".vf -o "  << temp_dir <<
 166           "/deformation_" << refimage << ".vf";
 167   DD(command.str()); //create zero VF for the ref image
 168   std::system(command.str().c_str());
 169   command.str("");
 170   command << "clitkVFMerge ";
 171   for (unsigned int i=0; i<images.size(); i++) command << temp_dir << "/deformation_" << i << ".vf ";
 172   command << " --xorigin " << images[0]->GetOrigin()[0];
 173   command << " --yorigin " << images[0]->GetOrigin()[1];
 174   command << " --zorigin " << images[0]->GetOrigin()[2];
 175   command << " -o " << output_filename << std::endl;
 176   DD(command.str());
 177   std::system(command.str().c_str());
 178   cleanup(images.size());
 179   if (aborted) {
 180     std::system(("rm " + output_filename).c_str());
 181     return;
 182   }
 183   vvImageReader::Pointer reader = vvImageReader::New();
 184   reader->SetInputFilename(output_filename);
 185   reader->Update(vvImageReader::VECTORFIELD);
 186   finish=clock();
 187   DD((finish - start)/static_cast<double>(CLOCKS_PER_SEC));
 188   mOutput = reader->GetOutput();
 189 }