mrcImageAutoRotationCorrelation3D

mrcImageAutoRotationCorrelation3DとはmrcImageファイルの３次元データ間の相関値を計算するためのEosのコマンドである。参照画像に対してもっとも合う３次元画像の向きを決定していく。そのもっともよく合った画像を出力することもできる。

アルゴリズム

リファレンスの３次元画像を回転させて、もっともよく合う回転角を相関値から見出す。相関値は、いくつかの関数系をもつが、基本的には、フーリエ空間での計算から相関関数を求め、その最大値を探索する。

オプション一覧

　下記に必要となる引数を記す。-i/-rは必須の引数である。

メインオプション

オプション	必須項目/選択項目	説明	デフォルト
-i	必須	入力テストファイル: mrcImage	NULL
-r	必須	参照テストファイル: mrcImage	NULL
-o	選択	出力ファイル: パラメータ	stdout(設定しなければ標準出力)
-cor	選択	出力ファイル: 相関マップ: mrcImage	NULL
-fit	選択	出力: 類似度の一番高い位置、回転角でのテスト画像: mrcImage	NULL
-EA	選択	入力: オイラー角の選択:４文字	YOYS
-Rot1	選択	入力: オイラー角の第１角の範囲:min max delta	0.0 360.0 5.0
-Rot2	選択	入力: オイラー角の第２角の範囲:min max delta	0.0 180.0 5.0
-Rot3	選択	入力: オイラー角の第３角の範囲:min max delta	0.0 360.0 5.0
-Xrange	選択	入力: x: min max: [pixel]	0 0(設定しなければ、Ｘ方向の全範囲)
-Yrange	選択	入力: y: min max: [pixel]	0 0(設定しなければ、Y方向の全範囲)
-Zrange	選択	入力: z: min max: [pixel]	0 0(設定しなければ、Z方向の全範囲)
-M	選択	入力: 相関関数の選択	0
-MR	選択	入力: 画像回転の取り扱い	0
-m	選択	入力: 画像の補間モード	0
-c	選択	コンフィグファイル設定	NULL
-h	選択	ヘルプを表示

モードの詳細

回転のモード: -MR

モード	説明
0	0で周辺を埋める
1	平均値で周辺を埋める
+0	楕円体としての回転
+16	直方体としての回転

単粒子であり、周辺が媒体と考えられる場合には、０が推奨
そうではなく、周辺まで像があるときには、１６が推奨

相関関数のモード: -M

モード	説明
0	Normal Correlation FxG*
1	Phase Correlation FxG*/ |FxG*|
2	Phase Correlation FxG*/sqrt(|FxG*|)
3	Normalized Normal Correlation FxG*/|F||G|)
16	(0,0) = 0

補間のモード： -m

モード	説明
0	最近傍
1	１次補間
2	３次補間

実行例

参照像test.refに対して、テスト画像test.inを合わせる場合の例。その際の相関値の計算結果がtest.paramに格納され、また、相関マップtest.corも手に入れている。 相関は、参照像を(オイラー角、この場合は、YOYSであるので、Ｙ軸回転(Rot1)、Ｘ軸回転(Rot2)、Ｚ軸回転(Rot3)の順に回転)に従って、３つの角度Rot1, Rot2, Rot3で指定した範囲と刻み幅で回転させる。 回転する際に、画像は直方体内全体にあると考え、その外側は平均値でパッドする。相関値は、F*G*でフーリエ空間の積の逆フーリエ変換で求められた相関関数（相関マップ）から求めるが、-Xrange/-Yrange/-Zrangeにより、その移動距離が制限される。

$ mrcImageAutoRotationCorrelation3D -i test.in -r test.ref -o test.param -cor test.cor -fit test.fit -EA YOYS -Rot1 -20 20 10 -Rot2 -30 30 15 -Rot3 -10 10 5 -Xrange -1 1 -Yrange -2 2 -Zrange 0 0 -MR 17 -M 16 -m 2

入力ファイルの画像

最小 最大 平均値 標準偏差 標準誤差

0 (1, 1, 0) 1 (19, 1, 0) 0.0111612 0.102481 0.00114578

参照ファイルの画像

最小 最大 平均値 標準偏差 標準誤差

0 (1, 1, 0) 1 (19, 1, 0) 0.00852714 0.0897409 0.00100333

オプション　-Rot1, -Rot2, -Rot3

Rot1=(0, 360, 30), Rot2=(0, 180, 30), Rot3=(0, 360, 30)で実行

-o のデータ

Max: YOYS 0.000000 0.000000 0.000000 at -23.000000 -28.000000 -20.000000 Cor 0.140128 -0.006095
Max: YOYS 0.000000 0.000000 30.000001 at -18.000000 -32.000000 -20.000000 Cor 0.157113 -0.005784
Max: YOYS 0.000000 0.000000 90.000003 at -26.000000 -30.000000 -20.000000 Cor 0.178878 -0.006212
Max: YOYS 0.000000 0.000000 149.999997 at -14.000000 -17.000000 -20.000000 Cor 6348069965383335936.000000 -0.005416
Max: YOYS 0.000000 0.000000 210.000013 at -14.000000 -17.000000 -20.000000 Cor 6354297599243059200.000000 -0.005659
Max: YOYS 0.000000 0.000000 270.000001 at -14.000000 -17.000000 -20.000000 Cor 6356619767800922112.000000 -0.006271
Max: YOYS 0.000000 0.000000 330.000016 at -14.000000 -17.000000 -20.000000 Cor 6358941936358785024.000000 0.017826
Max: YOYS 0.000000 30.000001 0.000000 at -14.000000 -17.000000 -20.000000 Cor 6361264104916647936.000000 -0.005977
Max: YOYS 0.000000 30.000001 60.000002 at -14.000000 -17.000000 -20.000000 Cor 6363586273474510848.000000 -0.005946
Max: YOYS 0.000000 30.000001 120.000003 at -14.000000 -17.000000 -20.000000 Cor 6365908442032373760.000000 -0.005885
Max: YOYS 0.000000 30.000001 180.000005 at -13.000000 -17.000000 -20.000000 Cor 36902486550580822016.000000 -0.006037

-cor の画像

最小 最大 平均値 標準偏差 標準誤差

0.0804175 (0, 0, 6) 3.69025e+19 (0, 1, 6) 6.32628e+18 1.10996e+18 3.22712e+16

-fit の画像

最小 最大 平均値 標準偏差 標準誤差

0 (0, 0, 0) 1 (15, 13, 1) 0.00425752 0.0650531 0.000727315

オプション　-EA

EA=ZENS, Rot1=(0, 360, 30), Rot2=(0, 180, 30), Rot3=(0, 360, 30)で実行

-o のデータ

Max: ZENS 0.000000 0.000000 0.000000 at -23.000000 -28.000000 -20.000000 Cor 0.140128 -0.006095
Max: ZENS 0.000000 0.000000 30.000001 at -18.000000 -32.000000 -20.000000 Cor 0.157113 -0.005784
Max: ZENS 0.000000 0.000000 90.000003 at -26.000000 -30.000000 -20.000000 Cor 0.178878 -0.006212

-cor の画像

最小 最大 平均値 標準偏差 標準誤差

0.0336148 (1, 4, 0) 0.178878 (0, 0, 3) 0.0440549 0.0119811 0.00034834

-fit の画像

最小 最大 平均値 標準偏差 標準誤差

0 (0, 0, 0) 1 (1, 17, 1) 0.0045 0.0669309 0.000748311

オプション　-Xrange, -Yrange, Zrange

Xrange=(10, 15), Yrange=(10, 15), Zrange=(10, 15), Rot1=(0, 360, 30), Rot2=(0, 180, 30), Rot3=(0, 360, 30)で実行

-o のデータ

Max: YOYS 0.000000 0.000000 0.000000 at 0.000000 0.000000 0.000000 Cor 0.033541 0.056044
Max: YOYS 0.000000 0.000000 120.000003 at 14.000000 12.000000 10.000000 Cor 0.033731 0.016596
Max: YOYS 0.000000 0.000000 210.000013 at 14.000000 13.000000 11.000000 Cor 0.033857 -0.005534
Max: YOYS 0.000000 30.000001 299.999995 at 10.000000 14.000000 10.000000 Cor 0.044848 -0.005701
Max: YOYS 0.000000 90.000003 120.000003 at 10.000000 14.000000 10.000000 Cor 0.045006 -0.006493
Max: YOYS 30.000001 149.999997 180.000005 at 13.000000 10.000000 13.000000 Cor 0.045016 0.015388
Max: YOYS 60.000002 0.000000 90.000003 at 12.000000 12.000000 10.000000 Cor 0.045173 -0.006438
Max: YOYS 120.000003 120.000003 30.000001 at 14.000000 12.000000 13.000000 Cor 0.055965 -0.006359

-cor の画像

最小 最大 平均値 標準偏差 標準誤差

0.0114748 (1, 4, 1) 0.0559651 (4, 4, 1) 0.0270246 0.00637686 0.000185402

-fit の画像

最小 最大 平均値 標準偏差 標準誤差

0 (0, 0, 0) 1 (5, 1, 0) 0.00500987 0.0705332 0.000788586

オプション　-MR

MR=1, Rot1=(0, 360, 30), Rot2=(0, 180, 30), Rot3=(0, 360, 30)で実行

-o のデータ

Max: YOYS 0.000000 0.000000 0.000000 at -23.000000 -28.000000 -20.000000 Cor 0.141222 -0.006563
Max: YOYS 0.000000 0.000000 30.000001 at -18.000000 -32.000000 -20.000000 Cor 0.157193 -0.005707
Max: YOYS 0.000000 0.000000 90.000003 at -26.000000 -30.000000 -20.000000 Cor 0.177568 -0.006511

-cor の画像

最小 最大 平均値 標準偏差 標準誤差

0.0385571 (7, 1, 4) 0.177568 (0, 0, 3) 0.0485775 0.0100862 0.000293248

-fit の画像

最小 最大 平均値 標準偏差 標準誤差

0 (0, 0, 1) 1 (1, 17, 1) 0.0107168 0.0667423 0.000746202

MR=16, Rot1=(0, 360, 30), Rot2=(0, 180, 30), Rot3=(0, 360, 30)で実行

-o のデータ

Max: YOYS 0.000000 0.000000 0.000000 at -31.000000 -20.000000 -20.000000 Cor 0.212045 0.003815

-cor の画像

最小 最大 平均値 標準偏差 標準誤差

0.0454467 (9, 5, 3) 0.212045 (0, 0, 0) 0.0594773 0.0110256 0.000320561

-fit の画像

最小 最大 平均値 標準偏差 標準誤差

0 (0, 1, 0) 1 (8, 1, 0) 0.0111612 0.102481 0.00114578

MR=17, Rot1=(0, 360, 30), Rot2=(0, 180, 30), Rot3=(0, 360, 30)で実行

-o のデータ

Max: YOYS 0.000000 0.000000 0.000000 at -31.000000 -20.000000 -20.000000 Cor 0.212045 0.003815

-cor の画像

最小 最大 平均値 標準偏差 標準誤差

0.0454467 (9, 5, 3) 0.212045 (0, 0, 0) 0.0594773 0.0110256 0.000320561

-fit の画像

最小 最大 平均値 標準偏差 標準誤差

0 (0, 1, 0) 1 (8, 1, 0) 0.0111612 0.102481 0.00114578

オプション　-M

M=1, Rot1=(0, 360, 30), Rot2=(0, 180, 30), Rot3=(0, 360, 30)で実行

-o のデータ

Max: YOYS 0.000000 0.000000 0.000000 at -20.000000 -21.000000 -25.000000 Cor 7.951506 -0.006330
Max: YOYS 0.000000 180.000005 0.000000 at -20.000000 -22.000000 -28.000000 Cor 12.379415 -0.006212

-cor の画像

最小 最大 平均値 標準偏差 標準誤差

4.31499 (2, 2, 1) 12.3794 (0, 6, 0) 5.69666 0.775057 0.0225341

-fit の画像

最小 最大 平均値 標準偏差 標準誤差

0 (0, 0, 0) 1 (8, 1, 0) 0.0045 0.0669309 0.000748311

M=2, Rot1=(0, 360, 30), Rot2=(0, 180, 30), Rot3=(0, 360, 30)で実行

-o のデータ

Max: YOYS 0.000000 0.000000 0.000000 at -20.000000 -21.000000 -25.000000 Cor 0.669592 -0.006330
Max: YOYS 0.000000 180.000005 0.000000 at -20.000000 -22.000000 -28.000000 Cor 1.027818 -0.006212

-cor の画像

最小 最大 平均値 標準偏差 標準誤差

0.350646 (0, 2, 1) 1.02782 (0, 6, 0) 0.963981 0.136232 0.00396083

-fit の画像

最小 最大 平均値 標準偏差 標準誤差

0 (0, 0, 0) 1 (8, 1, 0) 0.0045 0.0669309 0.000748311

M=3, Rot1=(0, 360, 30), Rot2=(0, 180, 30), Rot3=(0, 360, 30)で実行

-o のデータ

Max: YOYS 0.000000 0.000000 0.000000 at -20.000000 -21.000000 -28.000000 Cor 0.218833 -0.006388
Max: YOYS 0.000000 180.000005 0.000000 at -20.000000 -22.000000 -28.000000 Cor 0.328095 -0.006212
Max: YOYS 0.000000 180.000005 60.000002 at -25.000000 -30.000000 -20.000000 Cor 1.000000 -0.006033

-cor の画像

最小 最大 平均値 標準偏差 標準誤差

0.0938449 (7, 0, 0) 1 (0, 6, 2) 0.143836 0.0360716 0.00104875

-fit の画像

最小 最大 平均値 標準偏差 標準誤差

0 (0, 0, 0) 1 (8, 19, 1) 0.00400752 0.0631187 0.000705688

M=16, Rot1=(0, 360, 30), Rot2=(0, 180, 30), Rot3=(0, 360, 30)で実行

-o のデータ

Max: YOYS 0.000000 0.000000 0.000000 at -23.000000 -28.000000 -20.000000 Cor 0.140128 -0.006095
Max: YOYS 0.000000 0.000000 30.000001 at -18.000000 -32.000000 -20.000000 Cor 0.157113 -0.005784
Max: YOYS 0.000000 0.000000 90.000003 at -26.000000 -30.000000 -20.000000 Cor 0.178878 -0.006212

-cor の画像

最小 最大 平均値 標準偏差 標準誤差

0.0298141 (7, 0, 0) 0.178878 (0, 0, 3) 0.040371 0.0105544 0.000306859

-fit の画像

最小 最大 平均値 標準偏差 標準誤差

0 (0, 0, 0) 1 (1, 17, 1) 0.0045 0.0669309 0.000748311

オプション　-m

m=1, Rot1=(0, 360, 30), Rot2=(0, 180, 30), Rot3=(0, 360, 30)で実行

-o のデータ

Max: YOYS 0.000000 0.000000 0.000000 at -23.000000 -28.000000 -20.000000 Cor 0.140128 -0.006095
Max: YOYS 0.000000 0.000000 30.000001 at -18.000000 -32.000000 -20.000000 Cor 0.158153 -0.008176
Max: YOYS 0.000000 0.000000 90.000003 at -26.000000 -30.000000 -20.000000 Cor 0.178878 -0.006212

-cor の画像

最小 最大 平均値 標準偏差 標準誤差

0.0176277 (1, 5, 4) 0.178878 (0, 0, 3) 0.0280273 0.0115913 0.000337007

-fit の画像

最小 最大 平均値 標準偏差 標準誤差

0 (0, 0, 0) 1 (1, 17, 1) 0.0045 0.0669309 0.000748311

m=2, Rot1=(0, 360, 30), Rot2=(0, 180, 30), Rot3=(0, 360, 30)で実行

-o のデータ

Max: YOYS 0.000000 0.000000 0.000000 at -23.000000 -28.000000 -20.000000 Cor 0.140128 -0.006095
Max: YOYS 0.000000 0.000000 30.000001 at -18.000000 -32.000000 -20.000000 Cor 0.151922 -0.006019
Max: YOYS 0.000000 0.000000 90.000003 at -26.000000 -30.000000 -20.000000 Cor 0.178878 -0.006212

-cor の画像

最小 最大 平均値 標準偏差 標準誤差

0.0256789 (8, 5, 7) 0.178878 (0, 0, 3) 0.0361763 0.0103279 0.000300277

-fit の画像

最小 最大 平均値 標準偏差 標準誤差

-4.76837e-07 (10, 14, 9) 1 (1, 17, 1) 0.0045 0.0669309 0.000748311