lib/creaVtk/creaVtkHeartAngles.cpp

   1 /*
   2 # ---------------------------------------------------------------------
   3 #
   4 # Copyright (c) CREATIS (Centre de Recherche en Acquisition et Traitement de l'Image
   5 #                        pour la Sante)
   6 # Authors : Eduardo Davila, Frederic Cervenansky, Claire Mouton
   7 # Previous Authors : Laurent Guigues, Jean-Pierre Roux
   8 # CreaTools website : www.creatis.insa-lyon.fr/site/fr/creatools_accueil
   9 #
  10 #  This software is governed by the CeCILL-B license under French law and
  11 #  abiding by the rules of distribution of free software. You can  use,
  12 #  modify and/ or redistribute the software under the terms of the CeCILL-B
  13 #  license as circulated by CEA, CNRS and INRIA at the following URL
  14 #  http://www.cecill.info/licences/Licence_CeCILL-B_V1-en.html
  15 #  or in the file LICENSE.txt.
  16 #
  17 #  As a counterpart to the access to the source code and  rights to copy,
  18 #  modify and redistribute granted by the license, users are provided only
  19 #  with a limited warranty  and the software's author,  the holder of the
  20 #  economic rights,  and the successive licensors  have only  limited
  21 #  liability.
  22 #
  23 #  The fact that you are presently reading this means that you have had
  24 #  knowledge of the CeCILL-B license and that you accept its terms.
  25 # ------------------------------------------------------------------------
  26 */
  27
  28 #include "creaVtkHeartAngles.h"
  29 #include <math.h>
  30 #include <iostream>
  31 #include "vtkDoubleArray.h"
  32 #include "vtkStructuredPoints.h"
  33 #include "vtkPointData.h"
  34 #include "vtkDataArray.h"
  35
  36 creaVtkHeartAngles::creaVtkHeartAngles()
  37 {
  38 }
  39
  40 creaVtkHeartAngles::~creaVtkHeartAngles()
  41 {
  42 }
  43
  44 vtkImageData* creaVtkHeartAngles::getAlphaImage ()
  45 {
  46         return alphaImage;
  47 }
  48
  49 vtkImageData* creaVtkHeartAngles::getBetaImage ()
  50 {
  51         return betaImage;
  52 };
  53
  54 double creaVtkHeartAngles::alpha (double P0a, double P0b,double P0c, double vx, double vy, double vz, double vxp, double vyp, double vzp)
  55 {
  56         double a=P0a,b=P0b,c=P0c;
  57         double x=vx,y=vy,z=vz;
  58         double xp=vxp,yp=vyp,zp=vzp;
  59         double alpha;
  60
  61         //Calcular el ángulo que forman las rectas, sabiendo sus vectores directores.
  62         //double cosAlpha = ( ( (x-a)*(xp-a) )+( (y-b)*(yp-b) )+( (z-c)*(zp-c) ) )/sqrt((( (pow(x,2.0)-pow(a,2.0)) + (pow(y,2.0)-pow(b,2.0)) + (pow(z,2.0)-pow(c,2.0)) )*( (pow(xp,2.0)-pow(a,2.0)) + (pow(yp,2.0)-pow(b,2.0)) + (pow(zp,2.0)-pow(c,2.0)) ) ));
  63         double cosAlpha = ( ( x*xp )+( y*yp )+( z*zp ) )/(sqrt( pow(x,2.0) + pow(y,2.0) + pow(z,2.0) )*sqrt ( pow(xp,2.0) + pow(yp,2.0) + pow(zp,2.0) ) );
  64
  65         alpha = (180 * acos(fabs(cosAlpha)))/M_PI;
  66         /*if((alpha<=90)&&(alpha>=0)){
  67         std::cout << " " << a << " " << b <<" " << c <<" " << x <<" " << y <<" " << z <<" " << xp <<" " << yp <<" " << zp;
  68         std::cout << " cosAlpha: " << cosAlpha;
  69         std::cout << " acos(fabs(cosalpha)) " << acos(fabs(cosAlpha));
  70         std::cout << " Angulo Alpha: " << alpha << std::endl ; }*/
  71         double ent = floor(alpha);
  72         double al = alpha - ent;
  73         double min = al * 60;
  74         //std::cout << "minutos: " << min << std::endl;
  75         //std::cout << "Alpha grados: "<< ent <<" minutos: " << floor(min) << " cos: " << cosAlpha << std::endl;
  76         return alpha;
  77 }
  78
  79 double creaVtkHeartAngles::beta (double P0a, double P0b,double P0c, double P3x, double P3y, double P3z, double P4x, double P4y, double P4z)
  80 {
  81         double a=P0a,b=P0b,c=P0c;
  82         double x=P3x,y=P3y,z=P3z;
  83         double xp=P4x,yp=P4y,zp=P4z;
  84         double beta;
  85
  86         //Calcular el ángulo que forman las rectas, sabiendo sus vectores directores.
  87         //double cosBeta = ( ( (x-a)*(xp-a) )+( (y-b)*(yp-b) )+( (z-c)*(zp-c) ) )/sqrt((( (pow(x,2.0)-pow(a,2.0)) + (pow(y,2.0)-pow(b,2.0)) + (pow(z,2.0)-pow(c,2.0)) )*( (pow(xp,2.0)-pow(a,2.0)) + (pow(yp,2.0)-pow(b,2.0)) + (pow(zp,2.0)-pow(c,2.0)) ) ));
  88         double cosBeta = ( ( x*xp )+( y*yp )+( z*zp ) )/(sqrt( pow(x,2.0) + pow(y,2.0) + pow(z,2.0) )*sqrt ( pow(xp,2.0) + pow(yp,2.0) + pow(zp,2.0) ) );
  89         beta = (180 * acos(fabs(cosBeta)))/M_PI;
  90         //std::cout << "Angulo Beta: " << beta << std::endl;
  91         double ent = floor(beta);
  92         double al = beta - ent;
  93         double min = al * 60;
  94         //std::cout << "minutos: " << min << std::endl;
  95         //std::cout << "Beta grados: "<< ent <<" minutos: " << floor(min) << " cos: " << cosBeta << std::endl;
  96         return beta;
  97 }
  98
  99 double * creaVtkHeartAngles::vectorProjection (double nX, double nY, double nZ, double vX, double vY, double vZ)
 100 {
 101
 102         //normalPlano
 103         double nx=nX, ny=nY, nz=nZ;
 104         //vector V
 105         double vx=vX, vy=vY, vz=vZ;
 106
 107         //vector proyectado
 108         double proj [3];
 109
 110         proj[0]= vX - (nX*vX);
 111         proj[1]= vY - (nY*vY);
 112         proj[2]= vZ - (nZ*vZ);
 113
 114         return proj;
 115 }
 116
 117 double *creaVtkHeartAngles::intersectionPlaneLine(double plx1, double ply1, double plz1, double plx2, double ply2, double plz2, double plx3, double ply3, double plz3, double px1, double py1, double pz1,double px2, double py2, double pz2)
 118 {
 119         double puntoCorte[3];
 120
 121         double Plx1 = plx1, Ply1 = ply1, Plz1 = plz1, Plx2 = plx2, Ply2 = ply2, Plz2 = plz2, Plx3 = plx3, Ply3 = ply3, Plz3 = plz3;
 122         double Px1 = px1, Py1 = py1, Pz1 = pz1, Px2 = px2, Py2 = py2, Pz2 = pz2;
 123
 124         //Calculo del plano
 125
 126         double aX = ((Ply2-Ply1)*(Plz3-Plz1)-(Ply3-Ply1)*(Plz2-Plz1));
 127         double a = (Plx1)*((Ply2-Ply1)*(Plz3-Plz1)-(Ply3-Ply1)*(Plz2-Plz1));
 128
 129         double bX = ((Plx2-Plx1)*(Plz3-Plz1)-(Plx3-Plx1)*(Plz2-Plz1));
 130         double b = (Ply1)*((Plx2-Plx1)*(Plz3-Plz1)-(Plx3-Plx1)*(Plz2-Plz1));
 131
 132         double cX = ((Plx2-Plx1)*(Ply3-Ply1)-(Plx3-Plx1)*(Ply2-Ply1));
 133         double c = (Plz1)*((Plx2-Plx1)*(Ply3-Ply1)-(Plx3-Plx1)*(Ply2-Ply1));
 134
 135         double r = a + b + c;
 136         std::cout << "ecuacion: " << aX << "," << a << "," << bX << "," << b << "," << cX << "," << c << std::endl;
 137         std::cout << "r: " << r << std::endl;
 138
 139         //Calculo del vector director
 140
 141         double vdirx = Px2 - Px1;
 142         double vdiry = Py2 - Py1;
 143         double vdirz = Pz2 - Pz1;
 144
 145         std::cout << "vdirx: " << vdirx << " vdiry: " << vdiry << " vdirz: " << vdirz << std::endl;
 146
 147         //Se igualan las formulas del plano y la recta
 148         //x=Px1+vdirx, y=Py1+vdiry, z=Pz1+vdirz
 149
 150         double eRes = aX*Px1 + bX*Py1 + cX*Pz1;
 151         double eResT = aX*vdirx + bX*vdiry + cX*vdirz;
 152         std::cout << "eRes: " << eRes << " eResT: " << eResT << std::endl;
 153         //Calculo del punto solucion
 154         if(eResT == 0){
 155                 std::cout << "Soluciones infinitas... " << std::endl;
 156         }
 157         else {
 158                 double t = (((-1)*eRes)-r)/eResT;
 159
 160                 double Px = Px1 + (t * vdirx);
 161                 double Py = Py1 + (t * vdiry);
 162                 double Pz = Pz1 + (t * vdirz);
 163
 164                 std::cout << "px: " << Px << " py: " << Py << " pz: " << Pz << std::endl;
 165
 166                 puntoCorte[0] = Px;
 167                 puntoCorte[1] = Py;
 168                 puntoCorte[2] = Pz;
 169         }
 170         return puntoCorte;
 171 }
 172
 173 void creaVtkHeartAngles::calculateImages (vtkImageData* image, double Px, double Py, double Pz, double Nx, double Ny, double Nz, double p2x, double p2y, double p2z)
 174 {
 175 std::cout << "CFT creaVtkHeartAngles::calculateImages Start"<<std::endl;
 176
 177         alphaImage = vtkImageData::New();
 178   alphaImage->SetExtent( image->GetExtent() );
 179   alphaImage->SetOrigin( image->GetOrigin() );
 180   alphaImage->SetSpacing( image->GetSpacing() );
 181   alphaImage->SetScalarTypeToUnsignedChar();
 182   alphaImage->SetNumberOfScalarComponents( image->GetNumberOfScalarComponents() );
 183   alphaImage->AllocateScalars();
 184
 185         int ext[6];
 186         image->GetWholeExtent(ext);
 187         int dim[3];
 188   dim[0]=ext[1]-ext[0]+1;
 189   dim[1]=ext[3]-ext[2]+1;
 190   dim[2]=ext[5]-ext[4]+1;
 191
 192         std::cout<<"dim0 "<<dim[0]<<" dim1 "<<dim[1]<<" dim2 "<<dim[2]<<std::endl;
 193
 194         betaImage = vtkImageData::New();
 195   betaImage->SetExtent( image->GetExtent() );
 196   betaImage->SetWholeExtent( image->GetWholeExtent() );
 197   betaImage->SetOrigin( image->GetOrigin() );
 198   betaImage->SetSpacing( image->GetSpacing() );
 199   betaImage->SetScalarTypeToUnsignedChar();
 200   betaImage->SetNumberOfScalarComponents( image->GetNumberOfScalarComponents() );
 201   betaImage->AllocateScalars();
 202
 203         unsigned char* pPix;
 204         pPix = (unsigned char*)image->GetScalarPointer();
 205         double a;
 206         double b;
 207
 208         int numberOfPoints = dim[0]*dim[1]*dim[2];
 209
 210         vtkDoubleArray *array;
 211   array = (vtkDoubleArray*) image->GetPointData()->GetVectors();
 212         //for(int i = 0 ; i < 8600 ; i++) {
 213         //              std::cout<<" arreglo #"<< i << " "<< array->GetValue(i)<<" tuple3 "<< array->GetTuple3(i)[0]<<"  "<< array->GetTuple3(i)[1]<<"  "<<array->GetTuple3(i)[2]<< std::endl;
 214         //}
 215
 216         int i, j, k;
 217         int numTuple=0;
 218
 219
 220         for( k = 0 ; k < dim[2] ; k++ )
 221   {
 222     for( j = 0 ; j < dim[1] ; j++ )
 223         {
 224                         for( i = 0 ; i < dim[0] ; i++ )
 225                 {
 226                         //unsigned char* pPix = (unsigned char *)image->GetScalarPointer( i , j , k );
 227
 228                         double p1 = array->GetTuple3(numTuple)[0];
 229                         double p2 = array->GetTuple3(numTuple)[1];
 230                         double p3 = array->GetTuple3(numTuple)[2];
 231                         numTuple++;
 232
 233                         //std::cout << " p1: " << p1 << " p2: " << p2 <<" p3: " << p3 << std::endl;
 234                         //std::cout << " Px: " << Px << " Py: " << Py <<" Pz: " << Pz << std::endl;
 235                         //std::cout << " p2x: " << p2x << " p2y: " << p2y <<" p2z: " << p2z << std::endl;
 236
 237                         double* vecProj;
 238                         vecProj = vectorProjection (Nx, Ny, Nz,
 239                                                                                                                                         p1, p2, p3);
 240                         //std::cout << " vecProj[0]: " << vecProj[0] << " vecProj[1]: " << vecProj[1] <<" vecProj[2]: " << vecProj[2] << std::endl;
 241                         a = alpha (Px, Py, Pz,
 242                                                            p1, p2, p3,
 243                                                            vecProj[0], vecProj[1], vecProj[2]);
 244
 245                         b = beta  (Px, Py, Pz,
 246                                                            p2x, p2y, p2z,
 247                                                            vecProj[0], vecProj[1], vecProj[2]);
 248
 249                         //if(a>=90&&a<=360) { std::cout  << " numTuple: " << numTuple << "         a: " << a << "          b: " << b << std::endl; }
 250                         if(p1==0&&p2==0&&p3==0){
 251                                 unsigned char *zPtr1 = (unsigned char *) alphaImage->GetScalarPointer( i , j , k );
 252                                 *zPtr1 = (unsigned char)255;
 253                                 unsigned char *zPtr2 = (unsigned char *) betaImage->GetScalarPointer( i , j , k );
 254                                 *zPtr2 = (unsigned char)255;
 255                         }else{
 256                                 unsigned char *zPtr1 = (unsigned char *) alphaImage->GetScalarPointer( i , j , k );
 257                                 *zPtr1 = (unsigned char)a;
 258                                 unsigned char *zPtr2 = (unsigned char *) betaImage->GetScalarPointer( i , j , k );
 259                                 *zPtr2 = (unsigned char)b;
 260                         }
 261                         } //for i
 262         } // for j
 263   } // for k
 264
 265
 266 std::cout << "CFT creaVtkHeartAngles::calculateImages End"<<std::endl;
 267 }
 268
 269
 270