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Images Discussion :

infos méthode fast marching


Sujet :

Images

  1. #1
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    Par défaut infos méthode fast marching
    Voila, alors si quelqu'un connait un peu cette méthode, j'utilise un algorithme pris sur le site de mathworks, développé par Gabriel Peyré, mais je pense que c'est toujours plus ou moins le meme principe.

    Je cherche à savoir dans l’algorithme à quoi correspond exactement le nombre d'itérations maximales (merci de pas me répondre au nombre de fois que la boucle est répétée! ^^ )
    En fait j'utilise l'algo pour de la segmentation sur des images IRM, et selon le nombre d'itération max, le résultat change COMPLETEMENT. Et du coup j'ai des résultats probablement aberrant, mais je ne sais pas comment déterminer le nombre le plus approprié.

    Si j’ai bien saisi, dans l’algo ca correspond en quelques sortes au point le plus éloigné ?! Si oui, cela veut dire qu’il faut choisir ce point manuellement pour chaque image ?!

    Merci de votre aide en tout cas…

  2. #2
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    Par défaut
    Bonjour,

    Pourrais-tu nous poster le code?

    Merci,
    Bonne journée,
    Duf

  3. #3
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    Par défaut
    bah, je pourrais, mais il y a 6 programmes différents qui s'entrapellent, avec certains en MATLAB, d'autres en C etc..., c'est pour ca que je ne l'ai pas fait direct. Donc je faisais plutôt appel à des personnes qui connaissaient le principe de l'algo...
    après si ça peut aider, la page dans laquelle on utilise principalement (mais qui est en c

    Code C : Sélectionner tout - Visualiser dans une fenêtre à part
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    /*=================================================================
    % perform_front_propagation_3d - perform a Fast Marching front propagation.
    %
    %   [D,S] = perform_front_propagation_2d(W,start_points,end_points,nb_iter_max,H);
    %
    %   'D' is a 2D array containing the value of the distance function to seed.
    %	'S' is a 2D array containing the state of each point : 
    %		-1 : dead, distance have been computed.
    %		 0 : open, distance is being computed but not set.
    %		 1 : far, distance not already computed.
    %	'W' is the weight matrix (inverse of the speed).
    %	'start_points' is a 3 x num_start_points matrix where k is the number of starting points.
    %	'H' is an heuristic (distance that remains to goal). This is a 2D matrix.
    %   
    %   Copyright (c) 2004 Gabriel Peyré
    *=================================================================*/
     
     
    #include <math.h>
    #include "mex.h"
    #include "config.h"
    #include "fheap/fib.h"
    #include "fheap/fibpriv.h"
    #include <stdio.h>
    #include <string.h>
    #include <vector>
    #include <algorithm>
     
    #define kDead -1
    #define kOpen 0
    #define kFar 1
     
    #define ACCESS_ARRAY(a,i,j,k) a[(i)+n*(j)+n*p*(k)]
    #define D_(i,j,k) ACCESS_ARRAY(D,i,j,k)
    #define S_(i,j,k) ACCESS_ARRAY(S,i,j,k)
    #define W_(i,j,k) ACCESS_ARRAY(W,i,j,k)
    #define H_(i,j,k) ACCESS_ARRAY(H,i,j,k)
    #define heap_pool_(i,j,k) ACCESS_ARRAY(heap_pool,i,j,k)
    #define start_points_(i,s) start_points[(i)+3*(s)]
    #define end_points_(i,s) end_points[(i)+3*(s)]
     
    /* Global variables */
    int n;			// size on X
    int p;			// size on Y
    int q;			// size on Z
    double* D = NULL;
    double* S = NULL;
    double* W = NULL;
    double* start_points = NULL;
    double* end_points = NULL;
    double* H = NULL;
    int nb_iter_max = 100000;
    int nb_start_points = 0;
    int nb_end_points = 0;
    fibheap_el** heap_pool = NULL;
     
    struct point
    {
    	point( int ii, int jj, int kk )
    	{ i = ii; j = jj; k = kk; }
    	int i,j,k;
    };
    typedef std::vector<point*> point_list;
     
    inline bool end_points_reached(const int i, const int j, const int k )
    {
    	for( int s=0; s<nb_end_points; ++s )
    	{
    		if( i==((int)end_points_(0,s)) && j==((int)end_points_(1,s)) && k==((int)end_points_(2,s)) )
    			return true;
    	}
    	return false;
    }
     
    inline 
    int compare_points(void *x, void *y)
    {
    	point& a = *( (point*) x );
    	point& b = *( (point*) y );
    	if( H==NULL )
    		return cmp( D_(a.i,a.j,a.k), D_(b.i,b.j,b.k) );
    	else
    		return cmp( D_(a.i,a.j,a.k)+H_(a.i,a.j,a.k), D_(b.i,b.j,b.k)+H_(b.i,b.j,b.k) );
    }
     
    // test the heap validity
    void check_heap( int i, int j, int k )
    {
    	for( int x=0; x<n; ++x )
    	for( int y=0; y<p; ++y )
    	for( int z=0; z<p; ++z )
    	{
    		if( heap_pool_(x,y,z)!=NULL )
    		{
    			point& pt = * ((point*) heap_pool_(x,y,z)->fhe_data );
    			if( H==NULL )
    			{
    				if( D_(i,j,k)>D_(pt.i,pt.j,pt.k) )
    					mexErrMsgTxt("Problem with heap.\n");
    			}
    			else
    			{
    				if( D_(i,j,k)+H_(i,j,k)>D_(pt.i,pt.j,pt.k)+H_(pt.i,pt.j,pt.k) )
    					mexErrMsgTxt("Problem with heap.\n");
    			}
    		}
    	}
    }
     
    // select to test or not to test (debug purpose)
    // #define CHECK_HEAP check_heap(i,j,k);
    #define CHECK_HEAP
     
    void mexFunction(	int nlhs, mxArray *plhs[], 
    					int nrhs, const mxArray*prhs[] ) 
    { 
    	/* retrive arguments */
    	if( nrhs<4 ) 
    		mexErrMsgTxt("4 or 5 input arguments are required."); 
    	if( nlhs<1 ) 
    		mexErrMsgTxt("1 or 2 output arguments are required."); 
     
    	// first argument : weight list
    	if( mxGetNumberOfDimensions(prhs[0])!= 3 )
    		mexErrMsgTxt("W must be a 3D array.");
    	n = mxGetDimensions(prhs[0])[0];
    	p = mxGetDimensions(prhs[0])[1];
    	q = mxGetDimensions(prhs[0])[2];
    	W = mxGetPr(prhs[0]);
    	// second argument : start_points
    	start_points = mxGetPr(prhs[1]);
    	int tmp = mxGetM(prhs[1]); 
    	nb_start_points = mxGetN(prhs[1]);
    	if( nb_start_points==0 || tmp!=3 )
    		mexErrMsgTxt("start_points must be of size 3 x nb_start_poins."); 
    	// third argument : end_points
    	end_points = mxGetPr(prhs[2]);
    	tmp = mxGetM(prhs[2]); 
    	nb_end_points = mxGetN(prhs[2]);
    	if( nb_end_points!=0 && tmp!=3 )
    		mexErrMsgTxt("end_points must be of size 3 x nb_end_poins."); 
    	// third argument : nb_iter_max
    	nb_iter_max = (int) *mxGetPr(prhs[3]);
    	// second argument : heuristic
    	if( nrhs==5 )
    	{
    		H = mxGetPr(prhs[4]);
    		if( mxGetNumberOfDimensions(prhs[4])!= 3 )
    			mexErrMsgTxt("H must be a 3D array.");
    		if( mxGetDimensions(prhs[4])[0]!=n || mxGetDimensions(prhs[4])[1]!=p || mxGetDimensions(prhs[4])[2]!=q )
    			mexErrMsgTxt("H must be of size n x p x q."); 
    	}
    	else
    		H = NULL;
    	// first ouput : distance
    	int dims[3] = {n,p,q};
    	plhs[0] = mxCreateNumericArray(3, dims, mxDOUBLE_CLASS, mxREAL );
    	D = mxGetPr(plhs[0]);
    	// second output : state
    	if( nlhs>=2 )
    	{
    		plhs[1] = mxCreateNumericArray(3, dims, mxDOUBLE_CLASS, mxREAL );
    		S = mxGetPr(plhs[1]);
    	}
    	else
    	{
    		S = new double[n*p*q];
    	}
     
    	// create the Fibonacci heap
    	struct fibheap* open_heap = fh_makeheap();
    	fh_setcmp(open_heap, compare_points);
     
    	double h = 1.0/n;
     
    	// initialize points
    	for( int i=0; i<n; ++i )
    	for( int j=0; j<p; ++j )
    	for( int k=0; k<q; ++k )
    	{
    		D_(i,j,k) = GW_INFINITE;
    		S_(i,j,k) = kFar;
    	}
     
    	// record all the points
    	heap_pool = new fibheap_el*[n*p*q]; 
    	memset( heap_pool, NULL, n*p*q*sizeof(fibheap_el*) );
     
    	// initalize open list
    	point_list existing_points;
    	for( int s=0; s<nb_start_points; ++s )
    	{
    		int i = (int) start_points_(0,s);
    		int j = (int) start_points_(1,s);
    		int k = (int) start_points_(2,s);
     
    		if( D_( i,j,k )==0 )
    			mexErrMsgTxt("start_points should not contain duplicates.");
     
    		point* pt = new point( i,j,k );
    		existing_points.push_back( pt );			// for deleting at the end
    		heap_pool_(i,j,k) = fh_insert( open_heap, pt );			// add to heap
    		D_( i,j,k ) = 0;
    		S_( i,j,k ) = kOpen;
    	}
     
    	// perform the front propagation
    	int num_iter = 0;
    	bool stop_iteration = GW_False;
    	while( !fh_isempty(open_heap) && num_iter<nb_iter_max && !stop_iteration )
    	{
    		num_iter++;
     
     
    		// remove from open list and set up state to dead
    		point& cur_point = * ((point*) fh_extractmin( open_heap )); // current point
    		int i = cur_point.i;
    		int j = cur_point.j;
    		int k = cur_point.k;
    		heap_pool_(i,j,k) = NULL;
    		S_(i,j,k) = kDead;
    		stop_iteration = end_points_reached(i,j,k);
     
    		CHECK_HEAP;
     
    		// recurse on each neighbor
    		int nei_i[6] = {i+1,i,i-1,i,i,i};
    		int nei_j[6] = {j,j+1,j,j-1,j,j};
    		int nei_k[6] = {k,k,k,k,k-1,k+1};
    		for( int s=0; s<6; ++s )
    		{
    			int ii = nei_i[s];
    			int jj = nei_j[s];
    			int kk = nei_k[s];
    			if( ii>=0 && jj>=0 && ii<n && jj<p && kk>=0 && kk<q  )
    			{
    				double P = h/W_(ii,jj,kk);
    				// compute its neighboring values
    				double a1 = GW_INFINITE;
    				if( ii<n-1 )
    					a1 = D_(ii+1,jj,kk);
    				if( ii>0 )
    					a1 = GW_MIN( a1, D_(ii-1,jj,kk) );
    				double a2 = GW_INFINITE;
    				if( jj<p-1 )
    					a2 = D_(ii,jj+1,kk);
    				if( jj>0 )
    					a2 = GW_MIN( a2, D_(ii,jj-1,kk) );
    				double a3 = GW_INFINITE;
    				if( kk<q-1 )
    					a3 = D_(ii,jj,kk+1);
    				if( kk>0 )
    					a3 = GW_MIN( a3, D_(ii,jj,kk-1) );
    				// order so that a1<a2<a3
    				double tmp = 0;
    				#define SWAP(a,b) tmp = a; a = b; b = tmp
    				#define SWAPIF(a,b) if(a>b) { SWAP(a,b); }
    				SWAPIF(a2,a3)
    				SWAPIF(a1,a2)
    				SWAPIF(a2,a3)
    				// update its distance
    				// now the equation is   (a-a1)^2+(a-a2)^2+(a-a3)^2 - P^2 = 0, with a >= a3 >= a2 >= a1.
    				// =>    3*a^2 - 2*(a2+a1+a3)*a - P^2 + a1^2 + a3^2 + a2^2
    				// => delta = (a2+a1+a3)^2 - 3*(a1^2 + a3^2 + a2^2 - P^2)
    				double delta = (a2+a1+a3)*(a2+a1+a3) - 3*(a1*a1 + a2*a2 + a3*a3 - P*P);
    				double A1 = 0;
    				if( delta>=0 )
    					A1 = ( a2+a1+a3 + sqrt(delta) )/3.0;
    				if( A1<=a3 )
    				{
    					// at least a3 is too large, so we have
    					// a >= a2 >= a1  and  a<a3 so the equation is 
    					//		(a-a1)^2+(a-a2)^2 - P^2 = 0
    					//=> 2*a^2 - 2*(a1+a2)*a + a1^2+a2^2-P^2
    					// delta = (a2+a1)^2 - 2*(a1^2 + a2^2 - P^2)
    					delta = (a2+a1)*(a2+a1) - 2*(a1*a1 + a2*a2 - P*P);
    					A1 = 0;
    					if( delta>=0 )
    						A1 = 0.5 * ( a2+a1 +sqrt(delta) );
    					if( A1<=a2 )
    						A1 = a1 + P;
    				}
    				// update the value
    				if( ((int) S_(ii,jj,kk)) == kDead )
    				{
    					// check if action has change. Should not appen for FM
    					// if( A1<D_(ii,jj,kk) )
    					//	mexWarnMsgTxt("The update is not monotone");
    					if( A1<D_(ii,jj,kk) )	// should not happen for FM
    						D_(ii,jj,kk) = A1;
    				}
    				else if( ((int) S_(ii,jj,kk)) == kOpen )
    				{
    					// check if action has change.
    					if( A1<D_(ii,jj,kk) )
    					{
    						D_(ii,jj,kk) = A1;
    						// Modify the value in the heap
    						fibheap_el* cur_el = heap_pool_(ii,jj,kk);
    						if( cur_el!=NULL )
    							fh_replacedata( open_heap, cur_el, cur_el->fhe_data );	// use same data for update
    						else
    							mexErrMsgTxt("Error in heap pool allocation."); 
    					}
    				}
    				else if( ((int) S_(ii,jj,kk)) == kFar )
    				{
    					if( D_(ii,jj,kk)!=GW_INFINITE )
    						mexWarnMsgTxt("Distance must be initialized to Inf");  
    					S_(ii,jj,kk) = kOpen;
    					// distance must have change.
    					D_(ii,jj,kk) = A1;
    					// add to open list
    					point* pt = new point(ii,jj,kk);
    					existing_points.push_back( pt );
    					heap_pool_(ii,jj,kk) = fh_insert( open_heap, pt );			// add to heap	
    				}
    				else 
    					mexErrMsgTxt("Unkwnown state."); 
    			}	// end swich
    		}		// end for 
    	}			// end while
     
    	// free heap
    	fh_deleteheap(open_heap);
    	// free point pool
    	for( point_list::iterator it = existing_points.begin(); it!=existing_points.end(); ++it )
    		GW_DELETE( *it );
    	// free fibheap pool
    	GW_DELETEARRAY(heap_pool);
     
    	if( nlhs<2 )
    		GW_DELETEARRAY(S);
     
    	return;
    }

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