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register_ffd — MATCHREG intensityreg op

使い方

3 次 B-spline の自由変形(FFD)で moving を fixed へ非剛体に合わせる。→ table(kind="registration")。

変形を grid_spacing px 間隔の制御格子の係数 C で表し(Rueckert et al. 1999)、場は分離可能な 行列積 w = By C Bxᵀ(By・Bx は 3 次 B-spline の基底行列)。目的は mean((M(p + w) - F)²) + reg_weight · 曲げの罰(制御格子の 2 階差分の 2 乗和、∂²/∂y²・ ∂²/∂x²・2 ∂²/∂x∂y)、勾配は Byᵀ (2 r ∇M / N) Bx の解析式。最適化は numpy の L-BFGS を 粗から細のピラミッドで(段を上がるたびに場を 2 倍して細かい基底へ最小二乗で写す)。

demons(:func:deformreg.demons_register)との違い: demons は画素ごとの場をガウスでならす (自由度 2HW)、FFD は制御格子の自由度 2 · ny · nx しか持たず、格子より細かい変形は表せない 代わりに、模様の無い所でも場が格子の補間で埋まる。どちらが良いかは被写体次第で、 :func:register_accuracy_map が同じ真値で両方を測れる。

Args: fixed: 基準の 2-D 画像。 moving: 合わせる 2-D 画像(fixed と同じ形)。 grid_spacing: 制御点の間隔 [px] (全解像で)。 levels: ピラミッドの段数。None なら最も粗い段が 16 px 以上になる範囲で最大 3 段。 max_iter: 段ごとの L-BFGS の反復の上限。 reg_weight: 曲げの罰の重み(0 で無し)。罰は場の 2 階微分 [1/px] の 2 乗の制御点平均なので、 格子間隔を変えても効きが変わらない。 normalize: 2 枚とも平均 0・分散 1 にしてから比べる(明るさのアフィンな違いを消す。SSD のまま)。 init_flow2d: 初期の場((2,H,W)、出力と同じ向き)。None なら 0。 membrane_weight: 1 階微分の 2 乗(膜のエネルギー)の重み(既定 0 = Rueckert 1999 どおり曲げだけ)。 ★曲げの罰は一様な傾き(伸び・剪断)を罰しないので、模様の無い所では場が真の振幅の数倍まで 暴れうる(examples/poc_sheet_deformation_ffd.py の 6b 節: 余白で最大 34 px、真値 1.5 px)。 0.1 でそれが 3.6 px に収まる一方、模様のある所の本物の傾きも罰するので、滑らかな大きな場では 精度が落ちる(tests/test_intensityreg.py)。両立しないので既定は 0 のまま。 min_coarse_spacing: 粗い段での制御点の間隔の下限 [その段の px]。

Returns: dict(kind="registration", method="ffd")。warp=None、flow2d (2,H,W) の (dy, dx)、 metric_name="rms_residual"(正規化後の残差の rms、罰を含まない)、grid_shape(制御格子)、 grid_spacing。他の鍵は :func:register_ecc と同じ。

限界: 微分同相(折り返し無し)は保証しない。模様の無い所・1 方向にしか模様の無い所(縦縞では縦の成分)の 場は罰と補間が決めた値で、データの裏付けは無い —— :func:register_accuracy_map の by_texture で見える。

Raises: ValueError: 画像が不正 / 形が違う / 引数が値域外 / init_flow2d の形が違うか非有限。

詳しい使い方ガイド

参考(サンプルデータ・文献)

実行できる例(この op を実際に呼ぶ検証済みサンプル)

型が繋がる次の op(table を入力に取れる)

features_match · ransac_homography · ransac_fundamental · registration_to_flow2d

同カテゴリ(intensityreg)

register_ecc · register_mi · registration_to_flow2d · register_accuracy_map · register_capture_range


Provenance: intensityreg.py — MATCHREG operator registry. この per-op ノートは tools/opdocs.py md が自動生成(手編集しない)。

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