closest_point_transformclosest_point_transformClosestPointTransformclosest_point_transformClosestPointTransformClosestPointTransform (Operator)

Name

closest_point_transformclosest_point_transformClosestPointTransformclosest_point_transformClosestPointTransformClosestPointTransform — Berechnen der Nächste-Punkte-Transformation einer Region.

Signatur

Beschreibung

closest_point_transformclosest_point_transformClosestPointTransformclosest_point_transformClosestPointTransformClosestPointTransform berechnet für jedes Pixel der Eingaberegion RegionRegionRegionRegionRegionregion (bzw. deren Komplement) den Abstand zum nächstgelegenen Pixel außerhalb der Region (d.h. zu dem Pixel auf dem äußeren Rand der Region) und gibt diese Information in DistancesDistancesDistancesDistancesDistancesdistances zurück. Zusätzlich zum Abstand wird noch das zugehörige nächstgelegenen Pixel in ClosestPointsClosestPointsClosestPointsClosestPointsClosestPointsclosestPoints zurückgeliefert.

Die Auswahl der Pixel, für die der Abstand berechnet werden soll, kann mit dem Parameter ForegroundForegroundForegroundForegroundForegroundforeground gesteuert werden. Falls ForegroundForegroundForegroundForegroundForegroundforeground = 'true'"true""true""true""true""true", werden die Abstände nur für die Pixel innerhalb der Region berechnet. Falls ForegroundForegroundForegroundForegroundForegroundforeground = 'false'"false""false""false""false""false", werden die Abstände der Pixel außerhalb der Regionen zu deren Rand berechnet. Die Abstände und nächstgelegenen Pixel werden für alle Punkte der Ausgabebilder DistancesDistancesDistancesDistancesDistancesdistances und ClosestPointsClosestPointsClosestPointsClosestPointsClosestPointsclosestPoints berechnet. Die Größe der Ausgabebilder wird durch WidthWidthWidthWidthWidthwidth und HeightHeightHeightHeightHeightheight bestimmt. Die Eingaberegion wird auf die Größe der Ausgabebilder beschnitten. Falls es wichtig ist, dass die Abstände innerhalb der gesamten Region berechnet werden, sollte die Region so verschoben werden (siehe move_regionmove_regionMoveRegionmove_regionMoveRegionMoveRegion), dass sie nur positive Koordinaten besitzt und die Breite und Höhe des Ausgabebildes sollten groß genug gewählt werden, dass die Region vollständig darin enthalten ist. Die entsprechende Information kann mit smallest_rectangle1smallest_rectangle1SmallestRectangle1smallest_rectangle1SmallestRectangle1SmallestRectangle1 bestimmt werden.

Welche Metrik zur Berechnung des Abstandes verwendet wird, wird mit Hilfe des Parameters MetricMetricMetricMetricMetricmetric festgelegt. Falls MetricMetricMetricMetricMetricmetric = 'city-block'"city-block""city-block""city-block""city-block""city-block" wird der Abstand aus dem kürzesten Pfad eines Punktes zum Rand der Region berechnet, wobei nur horizontale und vertikale „Bewegungen“ erlaubt sind. Diese werden mit einem Gewicht von 1 bewertet. Falls MetricMetricMetricMetricMetricmetric = 'chessboard'"chessboard""chessboard""chessboard""chessboard""chessboard" wird der Abstand aus dem kürzesten Pfad eines Punktes zum Rand der Region berechnet, wobei horizontale, vertikale und diagonale „Bewegungen“ erlaubt sind. Diese werden mit einem Gewicht von 1 bewertet. Falls MetricMetricMetricMetricMetricmetric = 'octagonal'"octagonal""octagonal""octagonal""octagonal""octagonal" wird eine Kombination der beiden Verfahren verwendet, so dass diagonale Pfade ein etwas größeres Gewicht erhalten. Falls MetricMetricMetricMetricMetricmetric = 'chamfer-3-4'"chamfer-3-4""chamfer-3-4""chamfer-3-4""chamfer-3-4""chamfer-3-4" werden horizontale und vertikale Bewegungen mit einem Gewicht von 3 und diagonale Bewegungen mit einem Gewicht von 4 bewertet. Zur Normierung wird das resultierende Distanzbild durch 3 geteilt. Da diese Normierung Zeit kostet und man normalerweise nur an den relativen Abständen mehrerer Punkte interessiert ist, kann die Normierung mit MetricMetricMetricMetricMetricmetric = 'chamfer-3-4-unnormalized'"chamfer-3-4-unnormalized""chamfer-3-4-unnormalized""chamfer-3-4-unnormalized""chamfer-3-4-unnormalized""chamfer-3-4-unnormalized" unterdrückt werden. Schließlich wird für MetricMetricMetricMetricMetricmetric = 'euclidean'"euclidean""euclidean""euclidean""euclidean""euclidean" eine annähernd euklidische Distanz berechnet.

Der Parameter ClosestPointModeClosestPointModeClosestPointModeClosestPointModeClosestPointModeclosestPointMode legt fest, wie die nächstgelegenen Punkte abgelegt werden. Für ClosestPointModeClosestPointModeClosestPointModeClosestPointModeClosestPointModeclosestPointMode = 'absolute'"absolute""absolute""absolute""absolute""absolute" werden in ClosestPointsClosestPointsClosestPointsClosestPointsClosestPointsclosestPoints absolute Koordinaten abgespeichert. Für ClosestPointModeClosestPointModeClosestPointModeClosestPointModeClosestPointModeclosestPointMode = 'relative'"relative""relative""relative""relative""relative" wird in ClosestPointsClosestPointsClosestPointsClosestPointsClosestPointsclosestPoints der Versatz zur Koordinate des jeweiligen Pixels abgespeichert.

Achtung

Es ist zu beachten, dass im Normalfall die nächstgelegenen Punkte nicht eindeutig sind, d.h. dass für den in DistancesDistancesDistancesDistancesDistancesdistances im jeweiligen Pixel des Ausgabebildes zurückgelieferten Abstand typischerweise mehrere Punkte auf dem äußeren Rand der Region existieren, die diesen Abstand zu dem Pixel besitzen. So haben zum Beispiel alle Punkten auf dem Skelett der Region in der verwendeten Mektik zu mindestens zwei verschiedenen Punkten auf dem äußeren Rand der Region denselben Abstand. closest_point_transformclosest_point_transformClosestPointTransformclosest_point_transformClosestPointTransformClosestPointTransform liefert in diesem Fall einen dieser Punkte zurück, der durch die Implementierung des Algorithmus bestimmt ist. Insbesondere sollten keine Invarianzen bezüglich Rotation oder Spiegelung der Region erwartet werden.

Weiterhin ist zu beachten, dass für ForegroundForegroundForegroundForegroundForegroundforeground = 'true'"true""true""true""true""true" auch Punktkoordinaten zurückgeliefert werden, die außerhalb des Bildes liegen, falls die Eingaberegion RegionRegionRegionRegionRegionregion den Rand des durch WidthWidthWidthWidthWidthwidth und HeightHeightHeightHeightHeightheight bestimmten Bildes berührt, denn der äußere Rand der Region liegt in diesem Fall ein Pixel außerhalb des Bildes. Falls die zurückgelieferten Koordinaten zum direkten Zugriff auf ein Bild verwendet werden sollen, ist also auf geeignete Randbehandlung zu achten.

Parallelisierung

• Multithreading-Typ: reentrant (läuft parallel zu nicht-exklusiven Operatoren).
• Multithreading-Bereich: global (kann von jedem Thread aufgerufen werden).
• Wird ohne Parallelisierung verarbeitet.

Parameter

Komplexität

Die Laufzeit-Komplexität ist O(WidthWidthWidthWidthWidthwidth*HeightHeightHeightHeightHeightheight).

Ergebnis

closest_point_transformclosest_point_transformClosestPointTransformclosest_point_transformClosestPointTransformClosestPointTransform liefert 2 (H_MSG_TRUE) zurück, wenn alle Parameter korrekt sind.

Vorgänger

thresholdthresholdThresholdthresholdThresholdThreshold, dyn_thresholddyn_thresholdDynThresholddyn_thresholdDynThresholdDynThreshold, regiongrowingregiongrowingRegiongrowingregiongrowingRegiongrowingRegiongrowing

Nachfolger

thresholdthresholdThresholdthresholdThresholdThreshold, vector_field_to_realvector_field_to_realVectorFieldToRealvector_field_to_realVectorFieldToRealVectorFieldToReal

Alternativen

distance_transformdistance_transformDistanceTransformdistance_transformDistanceTransformDistanceTransform

Siehe auch

skeletonskeletonSkeletonskeletonSkeletonSkeleton

Literatur

Y. Ge, C.R. Maurer, Jr., J.M. Fitzpatrick: „Surface-based 3-D image registration using the Iterative Closest Point algorithm with a closest point transform“; in: „Medical Imaging 1996: Image Processing“, M.H. Loew, K.M. Hanson, Editors, Proc. SPIE 2710, pages 358--367, 1996.
P. Soille: „Morphological Image Analysis, Principles and Applications“; Springer Verlag Berlin Heidelberg New York, 1999.
G. Borgefors: „Distance Transformations in Arbitrary Dimensions“; Computer Vision, Graphics, and Image Processing, Vol. 27, pages 321--345, 1984.
P.E. Danielsson: „Euclidean Distance Mapping“; Computer Graphics and Image Processing, Vol. 14, pages 227--248, 1980.

Modul

Foundation