【ITK库学习】使用itk库进行图像配准:变换Transform(三)

2024-01-04 18:44

本文主要是介绍【ITK库学习】使用itk库进行图像配准:变换Transform(三),希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

目录

  • 1、itkAffineTransform 仿射变换
  • 2、itkBSplineDeformableTransform B样条可变形变换

1、itkAffineTransform 仿射变换

该类实现向量空间的仿射变换(例如空间坐标)

此类允许定义和操作n维仿射空间(及其关联的向量空间)对其自身的仿射变换,一种常见的用途是定义和操作二维和三维的欧几里得坐标变换,但其他用途也是可能的。

仿射变换在数学上定义为线性变换加上常数偏移,如果 A 是常数 n x n 矩阵,b 是常数 n 向量,则 y = Ax+b 定义从 n 向量 x 到 n 向量 y 的仿射变换。

两点之间的差异是一个向量,并且仅使用矩阵进行线性变换。 即:(y1-y2) = A*(x1-x2)。

变换公式为:
在这里插入图片描述

该类通过检查对象的类型来确定是将对象转换为点还是向量,Point 类型的对象变换为点,Vector 类型的对象转换为向量。

仿射变换的一种常见用途是定义二维和三维空间中的坐标转换。 在此应用中,x 是包含点的“源”坐标的二维或三维向量,y 是包含“目标”坐标的向量,矩阵 A 定义源坐标系的缩放和旋转到目标,b 定义原点从源到目标的转换。 更一般地,A 还可以定义各向异性缩放和剪切变换。 此类中的几个方法就是为此目的而设计的,并使用适合协调转换的语言。

任意两个仿射变换可以组合,结果是另一个仿射变换, 然而,顺序很重要。 给定两个仿射变换 T1 和 T2,我们会说“将 T1 与 T2 预组合”产生将 T1 应用于源的变换,然后将 T2 应用于该结果以获得目标。 相反,我们会说“将 T1 与 T2 进行后合成”会产生将 T2 应用于源的转换,然后将 T1 应用于该结果以获得目标。(T1 还是 T2 按字典顺序排在第一位取决于您是否选择从右到左编写映射,反之亦然;我们通过引用应用程序顺序而不是文本顺序来避免整个问题。)

该类有两个模板参数:

TParametersValueType 用于标量数值的类型,要么是浮动的,要么是双精度的。

VDimension 向量空间的维数。

此类提供了几种设置定义变换的矩阵和向量的方法。 为了支持配准框架,还可以使用方法SetParameters() 将变换参数设置为大小为 (VDimension + 1) * VDimensionArray<double>。 第一个 (VDimension x VDimension) 参数按行主序定义矩阵(其中列索引变化最快),最后一个 VDimension 参数定义每个维度的平移。

此类还支持旋转中心(中心)的规范以及针对该中心旋转应用的平移,默认情况下,旋转中心设置为原点。

2、itkBSplineDeformableTransform B样条可变形变换

BSplineTransform是此类的较新版本,且为首选。

此类封装了点从一个 N 维空间到另一个 N 维空间的可变形变换,变形场使用 B 样条建模,变形是在控制点的稀疏规则网格上定义的,并通过定义每个控制点的变形来改变,任意点 x处的变形 D(x) 是通过使用 B 样条插值核获得的。

变形场网格由用户指定的GridRegionGridSpacingGridOrigin 定义。 每个网格/控制点都有与其关联的 N 个变形系数,代表变形的 N 个方向分量,网格外的变形加上BSpline插值的支撑区域假定为零。

添加此函数是为了允许转换与 itkTransformReader/Writer I/O 过滤器一起使用。

  • Set/GetGridOrigin():设置/获取变换域原点
  • Set/GetGridDirection():设置/获取变换域方向
  • Set/GetGridRegion():设置/获取变换域网格大小
  • Set/GetGridSpacing():设置/获取网格间距或分辨率
  • SetFixedParameters():设置固定参数,该方法设置变换的固定参数,对于 BSpline 变形变换,参数如下:网格大小、网格原点和网格间距,固定参数是模板尺寸的三倍,该函数的作用是进行以下调用:transform->SetGridSpacing(spacing)变换->SetGridOrigin( 原点 )变换->SetGridDirection(方向)变换->SetGridRegion( bsplineRegion)
  • SetCoefficientImages():设置系数图像数组,这是用于将 BSpline 系数设置为 SpaceDimension 图像数组的替代 API,固定参数取自第一幅图像,假设所有后续图像的缓冲区域与第一图像相同,请注意,没有进行错误检查
  • Set/GetBulkTransform():设置要应用的批量变换,默认是恒等变换
typedef itk:: BSplineDeformableTransform<double,2,3> TransformType;
typename TransformType::Pointer transform = TransformType::New();transform->SetGridRegion( region );
transform->SetGridSpacing( spacing );
transform->SetGridOrigin( origin );TransformType::ParametersType parameters( transform->GetNumberOfParameters() );
// Fill the parameters with values
transform->SetParameters( parameters )
outputPoint = transform->TransformPoint( inputPoint );

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