closest_point_transformclosest_point_transformClosestPointTransformClosestPointTransformclosest_point_transform最近点变换（算子）

名称

closest_point_transformclosest_point_transformClosestPointTransformClosestPointTransformclosest_point_transform — 计算区域的最近点变换。

签名

描述

closest_point_transformclosest_point_transformClosestPointTransformClosestPointTransformClosestPointTransformclosest_point_transform 为输入区域 RegionRegionRegionRegionregionregion（或其补集）中的每个像素计算到区域外最近像素（即区域外部边界上的像素）的距离，并将该信息存储在 DistancesDistancesDistancesDistancesdistancesdistances 中。除距离外，对应的最近像素也会存储在 ClosestPointsClosestPointsClosestPointsClosestPointsclosestPointsclosest_points 中。

参数 ForegroundForegroundForegroundForegroundforegroundforeground 决定距离计算范围：若ForegroundForegroundForegroundForegroundforegroundforeground = 'true'"true""true""true""true""true"，则计算区域内所有点的距离；若 ForegroundForegroundForegroundForegroundforegroundforeground = 'false'"false""false""false""false""false"，则计算区域外所有点的距离。对于输出图像 DistancesDistancesDistancesDistancesdistancesdistances 和 ClosestPointsClosestPointsClosestPointsClosestPointsclosestPointsclosest_points 的每个像素，都会计算其距离。图像尺寸由 WidthWidthWidthWidthwidthwidth 和 HeightHeightHeightHeightheightheight 指定。输入区域始终被裁剪至输出图像的范围。若需计算整个区域内的距离，应移动区域（参见 move_regionmove_regionMoveRegionMoveRegionMoveRegionmove_region）使其坐标均为正值，同时确保输出图像的宽度和高度足够容纳该区域。输入区域的范围可通过 smallest_rectangle1smallest_rectangle1SmallestRectangle1SmallestRectangle1SmallestRectangle1smallest_rectangle1 获取。

参数 MetricMetricMetricMetricmetricmetric 决定用于距离计算的度量标准。若 MetricMetricMetricMetricmetricmetric = 'city-block'"city-block""city-block""city-block""city-block""city-block"，则距离基于点到区域边界的最短路径计算，仅允许水平与垂直方向的“移动”。它们的权重为 1。若 MetricMetricMetricMetricmetricmetric = 'chessboard'"chessboard""chessboard""chessboard""chessboard""chessboard"，则距离基于到边界的最短路径计算，允许水平、垂直和对角线方向的“移动”。它们的权重为 1。若 MetricMetricMetricMetricmetricmetric = 'octagonal'"octagonal""octagonal""octagonal""octagonal""octagonal"，则采用上述方法的组合，导致对角路径获得更高权重。若 MetricMetricMetricMetricmetricmetric = 'chamfer-3-4'"chamfer-3-4""chamfer-3-4""chamfer-3-4""chamfer-3-4""chamfer-3-4"，则水平与垂直移动权重 3，而对角移动权重 4。为归一化距离，最终距离图像需除以 3。由于归一化步骤耗时较长，且通常关注点之间的相对距离，可通过设置 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" 禁用归一化。最后，若 MetricMetricMetricMetricmetricmetric = 'euclidean'"euclidean""euclidean""euclidean""euclidean""euclidean"，则计算出的距离近似于欧几里得距离。

参数 ClosestPointModeClosestPointModeClosestPointModeClosestPointModeclosestPointModeclosest_point_mode 决定最近点的存储方式。当 ClosestPointModeClosestPointModeClosestPointModeClosestPointModeclosestPointModeclosest_point_mode = 'absolute'"absolute""absolute""absolute""absolute""absolute" 时，绝对坐标将存储于 ClosestPointsClosestPointsClosestPointsClosestPointsclosestPointsclosest_points 中。当 ClosestPointModeClosestPointModeClosestPointModeClosestPointModeclosestPointModeclosest_point_mode = 'relative'"relative""relative""relative""relative""relative" 时，则存储相应像素坐标的偏移量至 ClosestPointsClosestPointsClosestPointsClosestPointsclosestPointsclosest_points。

注意

需要注意的是，最近点通常并非唯一，即对于图像中每个像素 DistancesDistancesDistancesDistancesdistancesdistances，区域外边界上通常存在多个与该像素距离相等的点。例如，在选定度量标准下，区域骨架上的所有点到区域外边界上至少两个不同点的距离均相等。closest_point_transformclosest_point_transformClosestPointTransformClosestPointTransformClosestPointTransformclosest_point_transform 返回其中一个点，该点由算法实现决定。特别需要注意的是，不应期望该结果具有区域旋转或镜像的不变性。

此外，需要注意的是，当 ForegroundForegroundForegroundForegroundforegroundforeground = 'true'"true""true""true""true""true" 时，若输入区域 RegionRegionRegionRegionregionregion 触及图像边界，则会返回位于 WidthWidthWidthWidthwidthwidth 和 HeightHeightHeightHeightheightheight 定义的图像外部的点坐标——因为此时区域的外边界恰好超出图像范围一个像素。若需将返回的坐标用于直接访问图像，则必须实施适当的边界处理机制。

执行信息

• 多线程类型：可重入（与非独占算子并行运行）。
• 多线程作用域：全局（可从任何线程调用）。
• 未采用并行化处理。

参数

复杂度

运行时间复杂度为 O(WidthWidthWidthWidthwidthwidth*HeightHeightHeightHeightheightheight)。

结果

closest_point_transformclosest_point_transformClosestPointTransformClosestPointTransformClosestPointTransformclosest_point_transform 在所有参数正确时返回 2 (H_MSG_TRUE)。

可能的前趋

thresholdthresholdThresholdThresholdThresholdthreshold, dyn_thresholddyn_thresholdDynThresholdDynThresholdDynThresholddyn_threshold, regiongrowingregiongrowingRegiongrowingRegiongrowingRegiongrowingregiongrowing

可能的后继

thresholdthresholdThresholdThresholdThresholdthreshold, vector_field_to_realvector_field_to_realVectorFieldToRealVectorFieldToRealVectorFieldToRealvector_field_to_real

替代

distance_transformdistance_transformDistanceTransformDistanceTransformDistanceTransformdistance_transform

另见

skeletonskeletonSkeletonSkeletonSkeletonskeleton

参考文献

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.

模块

基础

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