mrcImageAutoRotationCorrelation3D

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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。

目次

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

Input-mrcImageAutoRotationCorrelation3D.png

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

Refer-mrcImageAutoRotationCorrelation3D.png

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
Outdata-Rot1Rot2Rot3-mrcImageAutoRotationCorrelation3D.png

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
Outdata2-Rot1Rot2Rot3-mrcImageAutoRotationCorrelation3D.png

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
Outdata-EA-mrcImageAutoRotationCorrelation3D.png

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
Outdata2--mrcImageAutoRotationCorrelation3D.png

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
Outdata-range-mrcImageAutoRotationCorrelation3D.png

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
Outdata2-range-mrcImageAutoRotationCorrelation3D.png

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
Outdata-MR1-mrcImageAutoRotationCorrelation3D.png

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
Outdata2-MR1-mrcImageAutoRotationCorrelation3D.png

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
Outdata-MR16-mrcImageAutoRotationCorrelation3D.png

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
Outdata2-MR16-mrcImageAutoRotationCorrelation3D.png

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
Outdata-MR17-mrcImageAutoRotationCorrelation3D.png

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
Outdata2-MR17-mrcImageAutoRotationCorrelation3D.png

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
Outdata-M1-mrcImageAutoRotationCorrelation3D.png

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
Outdata2-M1-mrcImageAutoRotationCorrelation3D.png

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
Outdata-M2-mrcImageAutoRotationCorrelation3D.png

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
Outdata2-M2-mrcImageAutoRotationCorrelation3D.png

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
Outdata-M3-mrcImageAutoRotationCorrelation3D.png

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
Outdata2-M3-mrcImageAutoRotationCorrelation3D.png

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
Outdata-M16-mrcImageAutoRotationCorrelation3D.png

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
Outdata2-M16-mrcImageAutoRotationCorrelation3D.png

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
Outdata-m1-mrcImageAutoRotationCorrelation3D.png

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
Outdata2-m1-mrcImageAutoRotationCorrelation3D.png

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
Outdata-m2-mrcImageAutoRotationCorrelation3D.png

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
Outdata2-m2-mrcImageAutoRotationCorrelation3D.png

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


参考文献