Features

Werkzeuge für effektives Arbeiten mit wissenschaftlichen Bilddaten

Data Handling

Arbeit mit großen Bilddaten

• intelligenter Umgang mit Datensätzen fast beliebiger Größe (> 750 GByte möglich) unabhängig vom Hauptspeicher (RAM)
• bis zu 6 Dimensionen (x, y, z, Zeit, spektrale Kanäle, Scopes)
• Auflösung bis zu 2³¹ x 2³¹ Pixel
• Farbtiefe: 8 bit, 16 bit, 32 bit
• Zusammenführung mehrerer Datensätze in einem File (Scopes)
• Verknüpfung beliebiger Metadaten mit beliebigen Datenbereichen

Personal WebView für kollaboratives Arbeiten

• Einfaches Verteilen von Bilddaten über lokales Netzwerk
• Voll integrierte Sharing-Funktion – kein separater Browser notwendig!
• Direkte Präsentation selbst größter Bilddaten in 2D und 3D
• Auswertung der Bilddaten und interaktives Arbeiten mit der Arbeitsgruppe ohne vorheriges Kopieren von tausenden von Gigabytes

Data Clipping

• Clipping Funktion ermöglicht 3D-Rendern ausgewählter ROI mithilfe von Annotationen oder einer Clipping Box
• Möglichkeit, Annotationen 3-dimensional zu setzen
• Anzeige im 4D-Viewer und Korrekturmöglichkeit durch manuelles Setzen der Werte für x, y, z

Snapshot Manager

• Ablegen, Sichern und Wiederherstellen verschiedener Versionen der bearbeiteten Datei in einem *.SIS File
• Abspeichern sämtlicher Informationen über die Bilddaten, die verfügbaren Metadaten und die erzeugten Annotationen

Speichermanagement

• Speichern oder Verwerfen von Änderungen am Dokument explizit beim Schließen der Anwendung möglich

Image Fusion

• Image Fusion multimodaler Bilddaten unterschiedlicher Pixelgröße und Pixeltyps (z.B. CT/MRI)
• Möglichkeit der Kombinierung von 2D-, 3D- und 4D-Bilddaten unterschiedlicher Herkunft

Auswahl verschiedener Viewer

• Viewer zur Visualisierung von 2D-, 3D- und 4D-Bilddaten
• Kombinieren und Verlinken mehrerer, diverser Ansichten (auch als Split)
• Galerie-Ansicht eines kompletten Datensatzes
• Übersichtsdarstellung von Multi Wells im Well-Plate-Viewer
• Kolokalisation Viewer zur Darstellung gegenseitiger räumlicher Beziehungen verschiedener Strukturen
• Projection Viewer für orthogonale Schnittebenen, orthogonale Projektionen und freie 3D Schnittebenen
• Anzeigen und Bearbeiten von Struktur- und Metadaten im Info Viewer
• Hinzufügen, Umbenennen und Löschen von Scopes und Kanälen sowie Zeitpunkten und Ebenen

arivis Browser - Visualisierung: verschiedene Ansichten der Daten im 2 x 2 Grid

arivis Browser - Visualisierung: 2D View von Nanopartikeln in HeLa-Zellen

arivis Browser - Visualisierung: verschiedene Ansichten auf einen CT-Datensatz

Projection Viewer

Der Projection Viewer ermöglicht die Berechnung, die Visualisierung und den Export hochaufgelöster Projektionen von 3D- und 4D-Bilddaten. In Kombination mit dem 4D Viewer können frei orientierte, schräge Schnittebenen definiert und visualisiert werden. Verschiedene Modi (Projektion, Orthoslicer, Schnittebene) können für die Betrachtung einer Projektion gewählt werden.

• Projektions-Modus bietet eine hoch aufgelöste Projektion einer Bildfolge entlang einer Dimension (x, y, z, Zeit).
• Orthoslicer-Modus projeziert eine einzige hochaufgelöste Plane oder einen Zeitpunkt entlang einer Dimension (x, y z, Zeit).
• Schnittebenen-Modus bietet frei definierte Projektionen an. Im Gegensatz zum Projektions- oder Orthoslicer-Modus erfolgt keine Beschränkung auf die ursprüngliche Ausrichtung der Bilddaten

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Farbmanagement

• leistungsfähiges Farbmanagementsystem zum Mappen von Intensitätswerten zu Farbwerten (RGB)
• Standard Pipeline für jeden neuen Bildstack
• Nutzung unterschiedlicher Farbverläufe (Presets oder nutzerdefiniert) für die verschiedenen spektralen Kanäle
• Colorbar (linear oder logarithmisch) für einen Überblick über die eingestellten Farbverläufe der einzelnen Kanäle
• Auto Color Range zum automatischen Festlegen von Intensitätsgrenzen
• einfaches Einstellen von Helligkeit, Kontrast, Gamma
• bietet einfach zu bedienende Tools zum Color Mapping (Basic Color Mapping, Advanced Color Mapping)

Visualisierung

Live 4D als Movie

• Navigieren durch 3D-Bildstapel live und über die Zeit ohne Zeitverzögerung selbst auf größten Datensätzen
• Live-Visualisieren von Bildstapeln als 3D-Bild und Film über die Zeit
• Movieplayer zum Abspielen von Zeitraffer- Experimenten
• Stereographische 3D-Darstellung auch über die Zeit

Development Drosophila melanogaster Prof. Paululat, Uni Osnabrück, Zoologie 10 Bilder/Stack; 500 Zeitpunkte; 35 Std = 11 Gbyte

arivis Browser - Live 4D Visualisierung: durch Frames live navigieren

arivis Browser - Live 4D Visualisierung: Navigieren in Echtzeit + Film abspielen

Movieexport

• Export von kompletten 3D-und 4D- (3D über die Zeit) Datensätzen als Videostream
• Kamerafahrten durch 3D-Bildstapel bei gleichzeitigem Abspielen der Zeitreihe im Movieplayer
• Storyboard zum Zusammenstellen von Key Frames
• zeitliche Übergänge zwischen Frames festlegen
• Achsenrotation (y, x, z) und Dauer der Rotation festlegen
• Frames zum Movieexport auswählen
• Film-Preview
• verschiedene Auflösungen und Movie-Codec wählbar
• Film als *.avi exportieren
• Storyboard und Filmexport bietet Objektrotation

arivis Browser - Export: Storyboard für Movieexport

arivis Browser - Live 4D Visualisierung: Rotation festlegen für Movieexport

arivis Browser - 3D-Visualisierung: Fluoreszenzaufnahme (Pollen) in 3D

Visualisierungstechniken

• Möglichkeit des Arbeitens mit mehrkanaligen 2D-, 3D-, 4D- Bilddaten
• kanalbasiertes Mischen aller 2D-und 3D-Visualisierungs-Techniken in einem Datensatz möglich (z.B. ISO Surface und Volume Rendering)
• Zusammenführung verschiedener 3D-Visualisierungstechniken in einem Szenegraphen
• Visualisierung von Intensitäten und Gradienten in 2D und 3D
• Festlegen und Speichern benutzerdefinierter Vorgaben für Opacity Kurve
• Clipping Funktion

arivis Brower - Visualisierungstechnik: kanalbasiertes Mischen möglich

arivis Browser -Visualisierungstechnik: Intensitäten und Gradienten in 2D/3D

arivis Browser -Visualisierungstechnik: kanalbasiertes 3D/4D-Rendering

• Volume Rendering

• Standard, With Shading, Maximum Intensity Projection (MIP), 3D-Texture
• Maximum Intensity Projection (MIP) für interaktive Rotation in 3D/4D auch auf größten Datensätzen
• Treshold zum Segmentieren im Basic Modus (Slider) und im Advanced Modus (Kurve)

• Iso Surface

• Einfärbung der Surface basierend auf einer Farbpalette oder benutzerdefiniert
• einfaches Einstellen und Verändern der Farbintensitätswerte
• verschiedene Smoothing-Techniken wählbar

• Ortho Slicer

• Bewegen und zeitgleiches Ansehen eines einziges Slice entlang der x-y, x-z oder y-z-Achse
• Ebenen entlang der gewählten Achse anzeigen
• beliebig oft wiederholbar und simultane Anzeige in verlinkten Views möglich

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Navigation

• Drag & Pan: einfaches Navigieren durch Bildstapel und Zeitserien
• stufenloses Zoom (+/- ) und interaktives Lupen-Tool
• Navigationsfenster zur Gewährleistung einer permanten Übersich über die aktuelle Position im Frame/Plane

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Import/Export

Datenimport

• Einfache Übernahme von existierenden Daten durch Drag & Drop oder einen interaktiven Import-Wizard
• Import von Datensätzen aus einer Vielzahl gängiger Bildformate wie TIFF, BMP, JPEG, PNG, ...
• Import von biologischen Bildformaten wie OME, TIFF, Zeiss LSM, Metamorph STK, ZVI Zeiss, Leica LEI, TILLVisION, Leica LIF, Nikon ND2, VGStudio VOL, Olympus OIF, OIB
• Import von Bildstapeln oder Zeitreihen aus einem Video
• Aufnahme von Bilddaten aus TWAIN-Geräten
• Übertragung von Bildern und Metadaten aus der Till Photonics LiveAcquisition-Software
• Montage nahezu beliebig vieler einzelner Bilder zu einem Bildvolumen mit leistungsfähigen Alignment-Techniken
• Tile Sorter für interaktives Sortieren, Alignieren und Stitchen

Tile Sorter

Einzelne und voneinander getrennte Bildausschnitte werden zu einem großen Gesamtbild zusammengefügt. Das Ergebnis der gewählten Methode und Konfiguration wird vorab in einem Viewer angezeigt und bietet somit die Möglichkeit, Zwischenergebnisse zu beobachten und ggf. Korrekturen vorzunehmen, bevor der Prozess des Stitchings gestartet wird. Zur Ausrichtung der Bildausschnitte werden drei verschiedene Methoden angeboten:

• Grid: gleichmäßig verteilte automatische Überlappung der Bildausschnitte
• Manuell: per Drag & Drop einzelne Bildausschnitte manuell an die richtige Position ziehen
• Alignment: fortgeschrittene Algorithmen (Phasenkorrelation, Moving alignment, ITK, etc.) und Optimierer (SVD, Meander, Energy, etc.) finden die passenden Ausschnitte und fügen diese zusammen

Datenexport

• Export in gängige Bildformate wie TIFF, BMP, JPG, PNG, ...
• Erzeugung von Screenshots
• Kopieren von selektierten Datenregionen mit beliebigem Zoom
• SIS-Exporter kann komprimierte Dateien erzeugen (verlustlos und JPEG)
• sehr schneller JPEG Media Handler

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Auswertung

Kolokalisationsanalyse

Die Kolokalisationsanalyse dient zur Darstellung der räumlichen Abhängigkeit gefärbter Strukturen in mehrkanaligen Bildern.
Die Kolokalisation wird in einem neu implementierten Kolokalisations-Viewer, als Kolokalisations-Palette mit Scattergramm zur Anzeige von Intensitäten zweier Kanäle und deren statistischer Auswertung dargestellt. Der ausgewählte Bereich im Scattergramm wird live im 2D Viewer als Overlay dargestellt.

RATIO Analyse

Das Ratio Analyse Modul erlaubt die ratiometrische Auswertung von zwei Fluoreszenz-Kanälen oder ROIs (region of interests) in Multikanal-Experimenten über die Zeit.

• simultane Auswertung mehrerer Kanäle möglich
• Algorithmen ermöglichen Hintergrundkorrektur für Ratio-Berechnung in jedem Kanal
• Treshold (optional) für jeden Kanal zur Rauschminderung
• Berechnung und Speicherung von Ratio-Images als Graustufenbilder
• Messung und Visualisierung der Intensitätswerte einer unbegrenzten Anzahl nutzerdefinierter ROIs über die Zeit
• Möglichkeit der Auswertung von Veränderungen mittlerer Intensitäten in ROIs über die Zeit in einem Kanal möglich
• Minimum und Maximum der ROIs über die Zeit als weitere berechenbare Parameter
• Export der Daten oder der Charts nach Excel oder in die Zwischenablage

arivis Browser - Evaluation: Ratio Imaging

arivis Browser - Evaluation: Ratio settings mit Kanalauswahl, Min/Max, Threshold/Kanal

arivis Browser - Evaluation: RATIO Experiment mit Intensitätsprofil

FRET-Analyse

Das FRET-Analyse Modul ermöglicht die Berechnung von FRET-Werten aus dreikanaligen FRET-Experimenten.

• Selektion der Kanäle von Dropdown-Liste
• Berechnung der FRET-Bilder pro Pixel
• Youvan, Gordon und Xia-Algorithmus für FRET und normalisierte FRET-Berechnung
• XY Offset Alignment: ermöglicht die Änderung der ursprünglichen x-und y-Offset Werte
• erlaubt das einzelne Eingeben von Bleed-Through Werten für Donor und Akzeptor
• Export der Daten oder der Charts nach Excel oder in die Zwischenablage

FRAP-Analyse (PlugIn built by TILL PHOTONICS)

Das FRAP-Analyse Modul erlaubt die Auswertung von FRAP-Experimenten über die Zeit in einem oder zwei Kanälen durch Berechnung der mittleren Intensitäten mehrerer ROIs.

• Verwendung von ROIs für die ganze Zelle
• Korrigieren des Backgrounds mit einer oder mehreren ROIs
• Korrigieren des Photo-Bleachings mit einer oder mehreren Referenz-ROIs
• Bewertung und Berechnung von mobilen und immobilen Fraktionen (I1 & I2)
• Darstellung aller ROIs mittlerer Intensitäten in einer Grafik
• zusätzlicher Graph für normalisierte Werte nach dem FRAP Zeitpunkt
• Fitting-Funktionen für Recovery Phase (single und dual exponentiell)
• Export der Daten oder der Charts nach Excel oder in die Zwischenablage

Messungen

• einfache Dynamik für Berechnungen von Minimum-, Maximum- und Durchschnittswerten von ROIs
• Messen von Entfernungen und Flächen selektierter und markierter Objekte oder ROIs
• Intensitätsprofil für eine aufschlussreiche Visualisierung von Intensitätswerten eines Kanals in 2D/3D

arivis Browser - Evaluation: Tools zum Messen von ROIs

arivis Browser - Evaluation: simple dynamics Evaluation

arivis Browser - Evaluation: Intensitätsprofil einer ROI in 3D

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Annotationen

• Magic Wand Tool für eine intensitätsbasierte ROI-Auswahl
• verschiedene Arten von Annotationen zur Strukturierung von Daten
• ROIs für fortgeschrittene Analysen definieren durch Setzen von Annotationen als Rechteck, Polyline, ...
• Markieren, Selektieren und Zählen von Objekten mit mehr als 15 verschiedenen Marker-Annotationen
• Palette zum Zählen von Annotationen mit Sortierungsfunktion
• Setzen von Annotationen um Bereiche und Regionen für das Clipping, den Export, die Analyse, zur Visualisierung und Navigation auszuwählen
• Nutzung von Annotationen zur Objektvermessung (Längen, Flächen)
• Nutzung von Textannotationen für Beschreibungen oder Hinweise

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Analysen

Der arivis Browser bietet mit einem Analyse Framework vielfältige Möglichkeiten zur quantitativen Analyse von 2D-, 3D- und 4D- (3D über die Zeit) Bilddaten.

• MATLAB-Anbindung zur Bilddatenbearbeitung
• 2D/3D-Histogramme für beliebige Bereiche von Datensätzen
• Filtergalerie mit sofortiger Vorschau nach Auswahl der Filtermethoden und Operationen

Analyse Pipeline (Technology Preview)

Die Analyse Pipeline führt den Anwender interaktiv zum Ergebnis. Bild- und Analyseoperationen können individuell ausgewählt und sukzessive ausgeführt werden.
Die sofortige Visualisierung und der Analysereport ermöglichen während der schrittweisen Analyse bereits das Evaluieren und Korrigieren gewählter Parameter.
Die Analyse kann optional über das gesamte Volumen, auf definierten Planes/Frames oder auch auf separaten Bildbereichen durchgeführt werden. Das Ergebnis der Analyse wird als Report ausgegeben und kann exportiert werden. Für die Visualisierung und die weitere Bearbeitung stehen alle Features des arivis Browser zur Verfügung.

• Voxel-Verfahren zur Bildverarbeitung und Bildbearbeitung
• Kombination unterschiedlichster Selektionen und Filtermethoden (Weichzeichnen, Rauschminderung, Kantenerkennung, ...)
• Pyramid-basierte Filter zur Segmentierung (Pyramid Mean Shift Segmentation, Pyramid Segmentation)
• OpenCV Filter
• verschiedene Verfahren zum Segmentieren: Threshold, Dual-Threshold, Automatic Threshold (Otsu)
• Segmentieren, Zählen und Messen von 2D-,3D- und 4D-Objekten
• verschiedene Volume-Attribute filterbar: Messen, Zählen etc. von Umfang, Oberfläche, Länge usw.
• Tracking von Objekten in 3D und 4D (3D über die Zeit)
• Analyseergebnisse und Reports exportierbar (u.a. *.xls)

4D-Objekt Tracking (Preview) siehe auch: USE CASE: TRACKING OBJECTS

Die Objektverfolgung und Analyse der Bewegungen von Zellen ist für die Neurowissenschaftler, Entwicklungsbiologen und Immunologen von herausragendem Interesse. Um Zellbewegungen visualisieren und analysieren zu können, sind Aufnahmen über die Zeit notwendig.
Das Tracking Modul des arivis Browser visualisiert, markiert und rekonstruiert die Objektbewegungen und stellt die gemessenen Parameter der Tracks in einem Report zum Exportieren bereit.

• Tracking segmentierter 4D-Objekte (3D über die Zeit)
• Darstellung im 2D-, 3D- oder 4D-Viewer möglich
• Identifizieren von Objekten, die Teil desselben Tracks sind
• Verbinden der Objekte, die zu einem Track gehören
• Verfolgung und Visualisierung der Position der Objekte über die Zeit
• Algorithmen, um Messungen von Tracks durchzuführen, z.B. Dauer, Geschwindigkeit, Länge, Richtung

arivis Browser - Analyse Pipeline: Segmentierung von Objekten über die Zeit

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Automatisierung und Detektion

• Aufzeichnung und Abspielen von Makros
• Automatisierung komplexer Abläufe über das leistungsfähige eingebaute Python-Scripting
• Implementierung spezieller Plugin- Module durch eine frei verfügbare API (Plugin-SDK)
• nutzerdefinierte Keyboard-Shortcuts

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