Stationary Cone Beam Generalized CT

1 개요

고정된 콘빔 CT 시스템에서 프로젝션마다 임의의 물체 움직임을 허용하는 단면 재구성 알고리즘

2 알고리즘 상세 설명

Source Images	Destination Image

Object Voxel Count 와 일치하는 크기의 단면 이미지들을 출력합니다.
Slicing Plane 지정함으로써 단면 종류를 선택할 수 있습니다.
Output Format 을 지정함으로써 출력 단면 이미지의 타입을 지정할 수 있습니다. Output Format 이 F32 인 경우 unlimited 타입이며, Sigmoid 가 적용되기 전의 복셀 값을 출력합니다. U8 과 U16 은 F32 의 수치에 Sigmoid 가 적용된 이후의 값이며, 저장 및 시각화에 유리합니다.

Destination 3D Object

3 파라미터 설정 및 사용 방법

Scan Geometry 설정 (Load CSV)

• const CResult LoadCSV(const Base::CFLString<wchar_t>& flsFileName)
  예제와 동일한 양식의 CSV 데이터를 로드하여 Scan Geometry 를 지정할 수 있습니다.
  • flsFileName : CSV file path

Scan Geometry 설정 (API)

• const CResult SetDetectorCount(int64_t i64DetectorCount)
  Detector 수를 지정합니다. 디텍터 셀 사이즈 또는 측정치의 스케일이 다른 경우에 별도로 처리할 수 있습니다.
  • i64DetectorCount : Detector 수
• const CResult SetDetectorPageCounts(const Base::CFLArray<int32_t>& flaDetectorPageCounts)
  Detector 별 source image 에서 점유하고 있는 page 수를 지정합니다.
  • flaDetectorPageCounts : Detector 별 페이지 수
• const CResult SetDetectorCellXSizes(const Base::CFLArray<double>& flaDetectorCellXSizes)
  Detector 별 X 방향 셀사이즈를 지정합니다.
  • flaDetectorCellXSizes : Detector 별 X 방향 셀사이즈 [unit]
• const CResult SetDetectorCellYSizes(const Base::CFLArray<double>& flaDetectorCellYSizes)
  Detector 별 Y 방향 셀사이즈를 지정합니다.
  • flaDetectorCellYSizes : Detector 별 Y 방향 셀사이즈 [unit]
• const CResult SetDetectorNormalizers(const Base::CFLArray<double>& flaDetectorNormalizers)
  Detector 별 수치 정규화용 값을 지정합니다. 곱한 이후 1 을 넘어서는 값은 1 로 클램핑 됩니다.
  • flaDetectorNormalizers : Detector 별 수치 정규화용 값
• const CResult SetSourceLocations(const Base::CFLArray<Base::TPoint3<float>>& flaSourceLocations)
  페이지 별 Source Location 을 지정합니다.
  • flaSourceLocations : 페이지 별 Source Location [unit]
• const CResult SetObjectLocations(const Base::CFLArray<Base::TPoint3<float>>& flaObjectLocations)
  페이지 별 Object Location 을 지정합니다.
  • flaObjectLocations : 페이지 별 Object Location [unit]
• const CResult SetDetectorLocations(const Base::CFLArray<Base::TPoint3<float>>& flaDetectorLocations)
  페이지 별 Detector Location 을 지정합니다.
  • flaDetectorLocations : 페이지 별 Detector Location [unit]
• const CResult SetSourceEulerAngles(const Base::CFLArray<Base::TPoint3<float>>& flaSourceEulerAngles)
  페이지 별 Source Euler Angle 을 지정합니다. AngleUnit 과 Euler Sequence 를 참고하여 해석됩니다. Source 는 점광원을 가정하므로 0 으로 설정해도 무관합니다.
  • flaSourceEulerAngles : 페이지 별 Source Euler Angle [AngleUnit]
• const CResult SetObjectEulerAngles(const Base::CFLArray<Base::TPoint3<float>>& flaObjectEulerAngles)
  페이지 별 Object Euler Angle 을 지정합니다. AngleUnit 과 Euler Sequence 를 참고하여 해석됩니다.
  • flaObjectEulerAngles : 페이지 별 Object Euler Angle [AngleUnit]
• const CResult SetDetectorEulerAngles(const Base::CFLArray<Base::TPoint3<float>>& flaDetectorEulerAngles)
  페이지 별 Detector Euler Angle 을 지정합니다. AngleUnit 과 Euler Sequence 를 참고하여 해석됩니다.
  • flaDetectorEulerAngles : 페이지 별 Detector Euler Angle [AngleUnit]
• const CResult SetSourceEulerSequences(const Base::CFLArray<int32_t>& flaSourceEulerSequences)
  페이지 별 Source Euler Sequence 를 지정합니다.
  • flaSourceEulerSequences : 페이지 별 Source Euler Sequence
• const CResult SetObjectEulerSequences(const Base::CFLArray<int32_t>& flaObjectEulerSequences)
  페이지 별 Object Euler Sequence 를 지정합니다.
  • flaObjectEulerSequences : 페이지 별 Object Euler Sequence
• const CResult SetDetectorEulerSequences(const Base::CFLArray<int32_t>& flaDetectorEulerSequences)
  페이지 별 Detector Euler Sequence 를 지정합니다.
  • flaDetectorEulerSequences : 페이지 별 Detector Euler Sequence
• const CResult SetFilteringAngles(const Base::CFLArray<float>& flaFilteringAngles)
  페이지 별 이미지의 주파수 필터링 각도를 지정합니다. AngleUnit 을 참고하여 해석됩니다.
  • flaFilteringAngles : 페이지 별 이미지의 주파수 필터링 각도 [AngleUnit]

공통 파라미터 설정

• const CResult SetAngleUnit(ImageProcessing::EAngleUnit eAngleUnit)
  사용되는 각도들의 단위를 지정합니다.
  • eAngleUnit : 사용되는 각도들의 단위
    Default: EAngleUnit_Radian
    • EAngleUnit_Degree
    • EAngleUnit_Radian
• const CResult SetObjectVoxelSize(const Base::TPoint3<double> tp3ObjectVoxelSize)
  Object voxel size 를 지정합니다. 출력 복셀 당 크기를 의미합니다.
  • tp3ObjectVoxelSize : Object voxel size [unit]
    Default: { 0.1, 0.1, 0.1 }
• const CResult SetObjectVoxelCount(const Base::TPoint3<int32_t>& tpObjectVoxelCount)
  Object voxel count 를 지정합니다. 출력 이미지의 크기 및 페이지 수와 일치합니다.
  • tpObjectVoxelCount : Object voxel count
    Default: { 1024, 200, 1024 }
• const CResult SetObjectVoxelSubdivisionCount(const Base::TPoint3<int32_t>& tpObjectVoxelSubdivisionCount)
  Object voxel subdivision count 를 지정합니다. 역투영 시 sub voxel 로 분할하여 연산합니다.
  • tpObjectVoxelSubdivisionCount : Object voxel subdivision count
    Default: { 1, 1, 1 }
• const CResult SetObjectVoxelOffset(const Base::TPoint3<int32_t>& tpObjectVoxelOffset)
  Object voxel offset 을 지정합니다. 복원하고 싶은 복셀의 위치를 복셀 단위로 이동하는데 사용됩니다.
  • tpObjectVoxelOffset : Object voxel offset
    Default: { 0, 0, 0 }

입력 데이터 처리 방식 설정

• const CResult EnableFrequencyRampFilter(bool bEnableFrequencyRampFilter)
  FDK 에서 저주파를 억제하기 위하여 주파수 필터링 시 Ramp Filter 의 적용 여부를 설정합니다. 일반적으로 적용하는 것이 권장됩니다.
  • bEnableFrequencyRampFilter : 주파수 필터링 시 Ramp Filter 의 적용 여부
    Default: true
• const CResult SetFrequencyWindow(EFrequencyWindow eFrequencyWindow)
  FDK 에서 고주파를 억제하기 위하여 주파수 필터링 시 추가적으로 적용할 window 를 설정합니다.
  • eFrequencyWindow : 주파수 필터링 시 추가적으로 적용할 window
    Default: EFrequencyWindow_Gaussian
    • EFrequencyWindow_None: window 없음
    • EFrequencyWindow_Hann: Hann window
    • EFrequencyWindow_Hamming: Hamming window
    • EFrequencyWindow_Blackman: Blackman window
    • EFrequencyWindow_BlackmanNuttall: Blackman Nuttall window
    • EFrequencyWindow_BlackmanHarris: Blackman Harris window
    • EFrequencyWindow_Gaussian: sigma 를 파라미터로 사용하는 Gaussin window
• const CResult SetSigma(double f64Sigma)
  Frequency window 가 Gaussian 인 경우 사용 될 sigma 를 설정합니다.
  • f64Sigma : Frequency window 가 Gaussian 인 경우 사용 될 sigma
    Default: 0.5 (0.00, 0.50]

출력 데이터 처리 방식 설정

• const CResult SetOutputFormat(EOutputFormat eOutputFormat)
  Slicing plane 의 출력 형식을 지정합니다. F32 는 unlimited 타입이며 수치를 확인하고 적절한 Sigmoid 값을 지정할 때 유용합니다.
  U8 과 U16 은 실행 시간 절감 및 데이터 저장 용량 감소와 시각화에 유리합니다.
  • eOutputFormat : 출력 형식
    Default: EOutputFormat_U8
    • EOutputFormat_U8: unsigned 8 bit 타입
    • EOutputFormat_U16: unsigned 16 bit 타입
    • EOutputFormat_F32: floating point 32 bit 타입, unlimited
• const CResult SetSigmoidB(double f64SigmoidB)
  Destination 3D object 와 U8/U16 destination image 에서 Object Voxel 에 적용할 generalized sigmoid 의 growth rate B 파라미터를 설정합니다.
  • f64SigmoidB : generalized sigmoid 의 growth rate B
    Default: 1000.00
• const CResult SetSigmoidM(double f64SigmoidM)
  Destination 3D object 와 U8/U16 destination image 에서 Object Voxel 에 적용할 generalized sigmoid 의 horizontal translation M 파라미터를 설정합니다.
  • f64SigmoidM : generalized sigmoid 의 horizontal translation M
    Default: 0.00
• const CResult SetIntensityThreshold(int64_t i64IntensityThreshold)
  Destination 3D object 에서 Object Voxel 에 generalized sigmoid 를 적용한 이후 intensity threshold 를 설정합니다.
  • i64IntensityThreshold : intensity threshold
    Default: 180, [0, 255]
• const CResult SetSlicingPlane(ESlicingPlane eSlicingPlane)
  Destination image 에 출력할 slicing plane 을 설정합니다.
  • eSlicingPlane : slicing plane
    Default: ESlicingPlane_Transverse
    • ESlicingPlane_Transverse: transverse 단면, 이미지의 +x, +y 축은 각각 object local coordinates 의 +x, -z 축과 대응됩니다. +page 축은 +y 축에 대응됩니다.
    • ESlicingPlane_Coronal: coronal 단면, 이미지의 +x, +y 축은 각각 object local coordinates 의 +x, +y 축과 대응됩니다. +page 축은 +z 축에 대응됩니다.
    • ESlicingPlane_Sagittal: sagittal 단면, 이미지의 +x, +y 축은 각각 object local coordinates 의 -z, +y 축과 대응됩니다. +page 축은 +x 축에 대응됩니다.

4 예제 코드

CStationaryConeBeamGeneralizedCT stationaryConeBeamGeneralizedCT;

CFLImage fliSrcImage;
CFLImage fliDstImage;
CFL3DObject floDstObject;

stationaryConeBeamGeneralizedCT.LoadCSV(L"../../ExampleImages/StationaryConeBeamGeneralizedCT/geometry.csv");
stationaryConeBeamGeneralizedCT.SetSourceImage(&fliSrcImage);
stationaryConeBeamGeneralizedCT.SetDestinationImage(&fliDstImage);
stationaryConeBeamGeneralizedCT.SetDestinationObject(&floDstObject);
stationaryConeBeamGeneralizedCT.SetAngleUnit(ImageProcessing::EAngleUnit_Degree);
Base::TPoint3<double> tpObjectVoxelSize;
tpObjectVoxelSize.x = 0.02;
tpObjectVoxelSize.y = 0.02;
tpObjectVoxelSize.z = 0.02;
stationaryConeBeamGeneralizedCT.SetObjectVoxelSize(tpObjectVoxelSize);
Base::TPoint3<int32_t> tpObjectVoxelCount;
tpObjectVoxelCount.x = 150;
tpObjectVoxelCount.y = 150;
tpObjectVoxelCount.z = 150;
stationaryConeBeamGeneralizedCT.SetObjectVoxelCount(tpObjectVoxelCount);
Base::TPoint3<int32_t> tpObjectVoxelSubdivisionCount;
tpObjectVoxelSubdivisionCount.x = 1;
tpObjectVoxelSubdivisionCount.y = 1;
tpObjectVoxelSubdivisionCount.z = 1;
stationaryConeBeamGeneralizedCT.SetObjectVoxelSubdivisionCount(tpObjectVoxelSubdivisionCount);
Base::TPoint3<int32_t> tpObjectVoxelOffset;
tpObjectVoxelOffset.x = 0;
tpObjectVoxelOffset.y = 0;
tpObjectVoxelOffset.z = 0;
stationaryConeBeamGeneralizedCT.SetObjectVoxelOffset(tpObjectVoxelOffset);
stationaryConeBeamGeneralizedCT.EnableFrequencyRampFilter(true);
stationaryConeBeamGeneralizedCT.SetFrequencyWindow(CStationaryConeBeamGeneralizedCT::EFrequencyWindow_Gaussian);
stationaryConeBeamGeneralizedCT.SetSigma(0.50);
stationaryConeBeamGeneralizedCT.SetOutputFormat(CStationaryConeBeamGeneralizedCT::EOutputFormat_U8);
stationaryConeBeamGeneralizedCT.SetSigmoidB(1000.00);
stationaryConeBeamGeneralizedCT.SetSigmoidM(0.00);
stationaryConeBeamGeneralizedCT.SetIntensityThreshold(200);
stationaryConeBeamGeneralizedCT.SetSlicingPlane(CStationaryConeBeamGeneralizedCT::ESlicingPlane_Coronal);

stationaryConeBeamGeneralizedCT.Execute();

CStationaryConeBeamGeneralizedCT stationaryConeBeamGeneralizedCT = new CStationaryConeBeamGeneralizedCT();

CFLImage fliSrcImage = new CFLImage();
CFLImage fliDstImage = new CFLImage();
CFL3DObject floDestination = new CFL3DObject();

stationaryConeBeamGeneralizedCT.LoadCSV("../../ExampleImages/StationaryConeBeamGeneralizedCT/geometry.csv");
stationaryConeBeamGeneralizedCT.SetSourceImage(ref fliSrcImage);
stationaryConeBeamGeneralizedCT.SetDestinationImage(ref fliDstImage);
stationaryConeBeamGeneralizedCT.SetDestinationObject(ref floDestination);
stationaryConeBeamGeneralizedCT.SetAngleUnit(EAngleUnit.Degree);
TPoint3<double> tpObjectVoxelSize = new TPoint3<double>();
tpObjectVoxelSize.x = 0.02;
tpObjectVoxelSize.y = 0.02;
tpObjectVoxelSize.z = 0.02;
stationaryConeBeamGeneralizedCT.SetObjectVoxelSize(tpObjectVoxelSize);
TPoint3<Int32> tpObjectVoxelCount = new TPoint3<Int32>();
tpObjectVoxelCount.x = 150;
tpObjectVoxelCount.y = 150;
tpObjectVoxelCount.z = 150;
stationaryConeBeamGeneralizedCT.SetObjectVoxelCount(tpObjectVoxelCount);
TPoint3<Int32> tpObjectVoxelSubdivisionCount = new TPoint3<Int32>();
tpObjectVoxelSubdivisionCount.x = 1;
tpObjectVoxelSubdivisionCount.y = 1;
tpObjectVoxelSubdivisionCount.z = 1;
stationaryConeBeamGeneralizedCT.SetObjectVoxelSubdivisionCount(tpObjectVoxelSubdivisionCount);
TPoint3<Int32> tpObjectVoxelOffset = new TPoint3<Int32>();
tpObjectVoxelOffset.x = 0;
tpObjectVoxelOffset.y = 0;
tpObjectVoxelOffset.z = 0;
stationaryConeBeamGeneralizedCT.SetObjectVoxelOffset(tpObjectVoxelOffset);
stationaryConeBeamGeneralizedCT.EnableFrequencyRampFilter(true);
stationaryConeBeamGeneralizedCT.SetFrequencyWindow(CStationaryConeBeamGeneralizedCT.EFrequencyWindow.Gaussian);
stationaryConeBeamGeneralizedCT.SetSigma(0.50);
stationaryConeBeamGeneralizedCT.SetOutputFormat(CStationaryConeBeamGeneralizedCT.EOutputFormat.U8);
stationaryConeBeamGeneralizedCT.SetSigmoidB(1000.00);
stationaryConeBeamGeneralizedCT.SetSigmoidM(0.00);
stationaryConeBeamGeneralizedCT.SetIntensityThreshold(200);
stationaryConeBeamGeneralizedCT.SetSlicingPlane(CStationaryConeBeamGeneralizedCT.ESlicingPlane.Coronal);

stationaryConeBeamGeneralizedCT.Execute();

stationaryConeBeamGeneralizedCT = CStationaryConeBeamGeneralizedCT()

fliSrcImage = CFLImage()
fliDstImage = CFLImage()
floDestination = CFL3DObject()

stationaryConeBeamGeneralizedCT.LoadCSV("../../ExampleImages/StationaryConeBeamGeneralizedCT/geometry.csv")
stationaryConeBeamGeneralizedCT.SetSourceImage(fliSrcImage)[0]).IsFail()
stationaryConeBeamGeneralizedCT.SetDestinationImage(fliDstImage)[0]).IsFail()
stationaryConeBeamGeneralizedCT.SetDestinationObject(floDestination)[0]).IsFail()

stationaryConeBeamGeneralizedCT.SetAngleUnit(EAngleUnit.Degree)
tpObjectVoxelSize = TPoint3[Double]()
tpObjectVoxelSize.x = 0.02
tpObjectVoxelSize.y = 0.02
tpObjectVoxelSize.z = 0.02
stationaryConeBeamGeneralizedCT.SetObjectVoxelSize(tpObjectVoxelSize)
tpObjectVoxelCount = TPoint3[Int32]()
tpObjectVoxelCount.x = 150
tpObjectVoxelCount.y = 150
tpObjectVoxelCount.z = 150
stationaryConeBeamGeneralizedCT.SetObjectVoxelCount(tpObjectVoxelCount)
tpObjectVoxelSubdivisionCount = TPoint3[Int32]()
tpObjectVoxelSubdivisionCount.x = 1
tpObjectVoxelSubdivisionCount.y = 1
tpObjectVoxelSubdivisionCount.z = 1
stationaryConeBeamGeneralizedCT.SetObjectVoxelSubdivisionCount(tpObjectVoxelSubdivisionCount)
tpObjectVoxelOffset = TPoint3[Int32]()
tpObjectVoxelOffset.x = 0
tpObjectVoxelOffset.y = 0
tpObjectVoxelOffset.z = 0
stationaryConeBeamGeneralizedCT.SetObjectVoxelOffset(tpObjectVoxelOffset)
stationaryConeBeamGeneralizedCT.EnableFrequencyRampFilter(True)
stationaryConeBeamGeneralizedCT.SetFrequencyWindow(CStationaryConeBeamGeneralizedCT.EFrequencyWindow.Gaussian)
stationaryConeBeamGeneralizedCT.SetSigma(0.50)
stationaryConeBeamGeneralizedCT.SetOutputFormat(CStationaryConeBeamGeneralizedCT.EOutputFormat.U8)
stationaryConeBeamGeneralizedCT.SetSigmoidB(1000.00)
stationaryConeBeamGeneralizedCT.SetSigmoidM(0.00)
stationaryConeBeamGeneralizedCT.SetIntensityThreshold(200)
stationaryConeBeamGeneralizedCT.SetSlicingPlane(CStationaryConeBeamGeneralizedCT.ESlicingPlane.Coronal)

stationaryConeBeamGeneralizedCT.Execute()

5 기타 사항

Supported Feature

• Image
  • Source Image
  • Destination Image
• 3D Object
  • Destination 3D Object

Supported Format

• Source [in]
  • Page
    • $>=$ 1
  • Channel
    • 1
  • Value Type & Depth
    • Unsigned: 8, 9-16, 32
    • Floating: 32, 64
• Destination [out]
  • Page
    • Object Voxel Count 및 Slicing Plane 에 의하여 결정
  • Channel
    • 1
  • Value Type & Depth
    • Output Format 파라미터 설정에 따라 U8, U16, F32 지원

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