Features

Mit dem arivis Browser werden alle Funktionen zur Arbeit mit 3-dimensionalen und 4-dimensionalen Mehrkanal-Bildern (x, y, z, Zeit, beliebige Anzahl von spektralen Kanälen) zur Verfügung gestellt.
Das Basispaket des arivis Browser kann um entscheidende Module in Form von Plugins so erweitert werden, daß die Gesamtlösung exakt den Anforderungen der Applikation ensprechen und funktionieren.

Data Handling

Arbeit mit großen Bilddaten

• intelligenter Umgang mit Datensätzen fast beliebiger Größe (> 500 GByte möglich) unabhängig vom Hauptspeicher (RAM)
• Datensätze mit bis zu 5 Dimensionen (x, x, z, Zeit, spektrale Kanäle)
• beliebige Anzahl von spektralen Kanälen
• Farbtiefe: 8 bit, 16 bit, 32 bit
• Zusammenführung mehrerer Datensätze in einem File (Scopes)
• Verknüfung beliebiger Metadaten mit beliebigen Datenbereichen

arivis Brower- Handling von Bilddaten: beliebige Anzahl von spektralen Kanälen

z-Stack: 1,7 GByte in Live-4D (Prof. Matthias Gunzer, Molekulare Immunologie, Uni Magdeburg)

digital Slide: 1,8 GByte (Prof. Dr. Dr. Pahnke, NRL, Uni Rostock)

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)
• kompletter Datensatz in einer Galerie-Ansicht
• Übersichtsdarstellung von Multi Wells im Well-Plate-Viewer
• Anzeigen und Bearbeiten von Struktur- und Metadaten
• 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

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2D-, 3D-, 4D- (3D über die Zeit) Visualisierung

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)

Live 4D (3D über die Zeit)

• 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

arivis Browser - Live 4D-Visualisierung 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

3D-/4D 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

arivis Browser - Export: Storyboard für Movieexport

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

arivis Browser - 3D-Visualisierung: Fluoreszenz - Aufnahme (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

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

arivis Browser - Navigation: Lupentool zum Zoomen von ß-Amyloid-Plaques (digital Slide von Prof. Dr. Dr. Pahnke, NRL, University of Rostock)

arivis Browser - Navigation: verlinkte Viewer ermöglichen, Änderungen simultan in jedem View zu betrachten

arivis Browser - Navigation: Lupentool für Zoom von Nanopartikeln in HeLa-Zellen (Dr. Katrin Claudia Fischer, Freie Universität Berlin)

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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,...
• 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

Datenexport

• Export in gängige Bildformate wie TIFF, BMP, JPG, PNG, ...
• Erzeugung von Screenshots
• Kopieren von selektierten Datenregionen mit beliebigem Zoom

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Auswertung

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, Treshold/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

arivis Browser - Evaluation: FRET Experiment (Sequences aufgenommen von Hartmann Harz (BIZ München)

arivis Browser - Evaluation: FRET Bleed Through- Werte für Donor und Akzeptor eingeben

arivis Browser - Evaluation: FRET Bleed-Through Werte (3 Scopes in einem File)

FRAP-Analyse

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 Background mit einer oder mehreren ROIs
• Korrigieren von Photo-Bleaching 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
• Setzen von Annotationen um Bereiche und Regionen für den Export, die Analyse, zur Visualisierung und Navigation auszuwählen
• Nutzung von Annotationen für verschiedene Objektvermessungen (Längen, Flächen)
• Nutzung von Textannotationen für Beschreibungen oder Hinweise

arivis Browser - Annotationen: 8-Kanal Bild-annotiert und vermessen

arivis Browser - Annotationen: Marker zum Zählen von Objekten und ROIs

arivis Browser - Annotationen: Magic Wand für kanalbasiertes Selektieren

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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)

arivis Browser - Analyse Pipeline:
Segmentierung von Objekten (Treshold)

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, ...)
• verschiedene Verfahren zum Segmentieren verfügbar: 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)

Die Objektverfolgung und Analyse der Bewegungen von Zellen ist für 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 wie z.B. Dauer, Geschwindigkeit, Länge, Richtung

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

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

arivis Browser - Analyse Pipeline: Analyse mit gefilterten Volume Attributen

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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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