デコンボリューションソフトウェア

 

 

 

Huygens Essential

 顕微鏡画像の復元、ビジュアリゼーション、および解析のために適した画像処理ソフトウェアパッケージです。ウィザード形式のユーザインターフェースは、光学顕微鏡画像のデコンボリューション処理過程をガイドします。2D-WF 画像から 4D マルチチャネル、2- フォトンコンフォーカルタイムシリーズ画像まで様々の画像をデコンボリューション処理できます。 元画像とデコンボリューション処理画像もしくは、異なったデコンボリューション処理された結果の比較を容易にするために、二元的な 4D スライサーツールを備えています。 強力なビジュアリゼーションツールで、3D 画像やアニメーションをレンダリングすることも可能です。 復元後の解析は、対話的な解析ツールを使用することで可能です。
クロスプラットホーム技術を基本にしていて、各種の Microsoft Windows OS、Linux、そして、Mac OS X で利用できます。 すべての OS で、64 bit マルチプロセッシングバージョンで利用できます。

   Huygens Essential ソフトウェアカタログ

   Huygens Essential スペックシート

 

Huygens プレゼン資料

 Deconvolution プレゼン    画像取得時の注意プレゼン

 

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 Huygens Profesional

Huygens Professional は、顕微鏡画像のデコンボリューション処理をする画像処理ソフトウェアパッケージです。 2D widefield(WF)画像から 4D マルチチャネル 2 フォトンコンフォーカル、誘導放出抑制(STED)顕微鏡、そして、選択的平⾯照明か、またはシート光蛍光顕微鏡(SPIM / LSFM)データまでの様々な画像のデコンボリューション処理および解析することを可能にします。 Huygens Professional のウィザードに基づいた簡略版で、使い易いのが Huygens Essential です。

 

Huygens Essential

Huygens Essntial メインウインドウ

顕微鏡画像をデコンボリューション処理する画像処理ソフトウェアパッケージです。 ウィザード形式のガイドで顕微鏡パラメータを入力することにより、簡単に最適なデコンボリューション処理ができます。

2D-WF 画像から 4D マルチチャネル、2- フォトンコンフォーカルタイムシリーズ画像まで様々な画像をデコンボリューション処理できます。 簡単なグラフィカルユーザインターフェース(GUI)と最新のデコンボリューションアルゴリズムで誰でも高品質のデコンボリューション処理を利用できます。

ソフトウェアは、効果的に画像からボケとノイズを取り除き、劇的に顕微鏡画像の解像度とコントラストを改善します。 この方法で隠されたままで残っている画像の構造と細部をはっきりと見せることができます。

1. 標準ツールの紹介
1-1. ファイルフォーマット

Huygens ソフトウェアは、異なった顕微鏡画像ファイル形式を読み書きできます。 これらの機能により、ファイルコンバータとして Huygens Suite パッケージを使用できます。(以下のフォーマットすべてをサポートします。)

以下のフォーマットを読めます:

HDF5、ICS / ICS2、Imaris classic、TIFF(標準的な番号付けされたシリーズ TIFF)、Biorad PIC、Olympus TIFF (Fluoview と SIS)、Delta Vision IMSubs(r3d)、MRC ファイル、IPLab IPL、Image-Pro SEQ、OME XML、そして、プレーンテキスト(TXT と CSV)。

以下のフォーマットで保存できます:

HDF5、ICS / ICS2、Imaris classic、Biorad PIC、TIFF - シングル、マルチレイヤーか、またはシリーズ TIFF ファイル(Leica Tiff スタイル番号付スキーム)、OME XML、Delta Vision IMSubs(r3d)、プレーンテキスト(TXT と CSV)、そして、AVI。

1-2. Batch Processor

Batch Processor

Batch Processor は、複数の画像のデコンボリューション処理を自動化するツールです。

一度、特定の種類のデータセットに最適の復元パラメータを確認すれば、自動的に 2 つ以上の同様のデータセットを復元することができます。 これをバッチ処理と呼びます。

コンピューターに複数のプロセッサーを持っていれば、バッチプロセッサーは、いくつかのタスクを同時に、あるいは連続して実行できます。 キューを処理中に、削除するか、止めるか、新しいタスクをまだ追加できます。

1-3. Hot Pixel Remover

Hot Pixel Remover

Hot Pixel Remover は、すべての画像の局所のホットピクセルを評価して、除去します。 特別なフィルタを使用して、ホットピクセルを検出して、隣同士の中央値に取り替えます。 結果は、デコンボリューション処理準備のできたホットピクセルフリーの画像です。
1-4. Bleaching Corrector

Bleaching Corrector

バージョン 17.04 以降で蛍光顕微鏡の褪色補正が提供されており、サンプルの蛍光強度の褪色を補正することができます。 画像サイズおよび顕微鏡タイプに依存して、蛍光強度は、画像の Z および/または T 次元に関して次第に弱くなります。

すべての画像が褪色効果を示すわけではありません。 褪色は、Widefield 3D であるか、少なくとも 2 つのタイムフレームを含む蛍光顕微鏡画像でのみ起こります。 Huygens がサポートして、褪色効果を示す画像の種類の概要を以下に示します:

・Widefield 3D
・Widefield タイムシリーズ
・Confocal タイムシリーズ
・STED タイムシリーズ
・ニポーディスクタイムシリーズ

1-5. Twin Slicer ツール

Twin Slicer は、2 つの画像、距離測定、プロットラインプロファイル等のビューを同期させることができます。 Basic モードでは、画像比較は、直観的で容易です、一方、Advanced モードは、あらゆる任意の方向に断面を自由に回転させ、ビューパラメータ等をリンク(連動する)するか、またはリンクしないかをユーザに提供します。

Twin Slicer

1-6. Orthogonal Slicer ツール

Orthogonal Slicer

Orthogonal Slicer は、3 つの直交する方向、すなわち、xy 面(左上)、xz 面(左下)、yz 面(右下)からの 3D 空間の同じポイントを示すように設計されています。 スライス面のうちの 1 つを移動させれば、他のものは、スライス面のそれぞれの中心は、空間の同じポイントで交差することを確実にするために追従します。 この動作は、Orthogonal Slicer が 3D の小さな対象物を検討する有用なツールにします。

1-7. Maximum Intensity Projection (MIP) レンダリング

MIP レンダリング

Maximum Intensity Projection(MIP)レンダリングは、視点から投影面まで辿った平行光線の通り道の最大強度をもつボクセルだけを投影します。 これは、望む視点から 3D 顕微鏡データの直接的な空間投影画像を表示します。

フレームの視点を変えて、アニメーション画像を作成することもできます。

1-8. Simulated Fluorescence Process (SFP) レンダリング

SFP レンダリング

シミュレートされた蛍光プロセスレンダリングは、3D 顕微鏡画像を蛍光物質の分布と考えます。 物質が励起され、その後に発光した蛍光が、観察者に進む時にどのように起こるかをシュミレートします。 Simulated Fluorescence Process(SFP)アルゴリズムで計算をします。 SFP アルゴリズムは、未処理データから奥行き表現の豊かな画像を作成して、境界、あるいは急な階調に依存しないので、3D 顕微鏡データセットを表現するために極めて適しています。 アルゴリズムは、レイトレーシングに基づくので、特別なグラフィックカードを必要としません。

1-9. Gallery ツール

Gallery Tool

顕微鏡画像の概要を迅速に提供します。

 

 

 

 

 

Huygens Professional

Huygens Professional スタートアップウインドウ

Huygens Professional は、顕微鏡画像のデコンボリューション処理をする画像処理ソフトウェアパッケージです。 2D widefield(WF)画像から 4D マルチチャネル 2 フォトンコンフォーカル、誘導放出抑制(STED)顕微鏡、そして、選択的平⾯照明か、またはシート光蛍光顕微鏡(SPIM / LSFM)データまでの様々な画像のデコンボリューション処理および解析することを可能にします。

Huygens Professional のウィザードに基づいた簡略版で、使い易いのが Huygens Essential です。
 1. 標準ツールの紹介
 1-1. 復元アルゴリズム
  • 低い光量の画像に最適化した速い Maximum Likelihood Estimation 復元アルゴリズム。
  • Iterative Constrained Tikhonov-Miller 復元アルゴリズム。
  • Quick Tikhonov-Miller と Quick MLE 復元アルゴリズム。
  • Good’s roughness Maximum Likelihood Estimation アルゴリズム。
  • 電磁回折理論に基づく widefield、コンフォーカルおよび 2 フォトン顕微鏡⽤の理論上の点像分布関数の⽣成。
  • 3D および 4D widefield 画像そして 4D コンフォーカルおよびマルチフォトン画像の⾃動褪⾊補正。
  • 顕微鏡ステージの熱ドリフトによって起こる Z(軸)⽅向の動きを補正できるタイムシリーズ⽤の Z- ドリフト補正ツール。
上記以外は、Huygens Essential の標準ツールに準じます(Huygens Essntial とはのタブの標準ツールを参照してください)。
 2. Huygens Professional: 画像を最大限に活用

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Huygens Professional メインウィンドウ

Huygens Professional は、画像処理ソフトウェアパッケージで、顕微鏡画像をデコンボリューション処理するのに調整された Huygens ソフトウェアの一部です。 Huygens Professional を使用すると、画像復元および光学理論の専門家でなくても画像を復元できます。 例えば、インテリジェントなツールを使用すると、簡単に記録されたラテックスビーズ画像から顕微鏡の機器の点像分布関数を取得することが可能になります。 これにより、顕微鏡が実際に最適に機能して、最適な復元結果が保証されることを確認できます。

 3. デコンボリューション: 画像を正確に復元

デコンボリューションウィザード

  • バックグラウンドの自動評価。
  • 自動褪色効果補正。
  • タイムシリーズの自動デコンボリューション処理。
  • 球面収差の自動補正。
  • デコンボリューションウィザードは、(マルチ)チャネルデコンボリューションをガイド。
  • バッチプロセッサによる自動デコンボリューション処理。
  • 顕微鏡画像形成のシミュレーション。
  • 点像分布関数の実験抽出と理論計算。
  • 自動Zドリフト補正。
  • 多くのファイル形式を処理可能。
  • X11、VNCか、またはRDPによるリモート表示。
  • 汎用のTclシェルで直接Tcl / Tkコマンド入力が可能。
  • 最適な結果を得るために4つの異なるデコンボリューションアルゴリズム。
  • コマンドとして、または対話的に使うために復元と解析で利用可能な様々な画像処理機能。
  • 強力なPro Slicerビューアを使用すると、マルチチャネル画像を2D、3Dおよび時間で探索および比較可能。
  • Fast Mip レンダリングか、または Simulated Fluorescence Process(SFP)によるボリュームレンダリングは、結果の視覚化に使用可能。

 

 

 

 

 

サポートする OS およびハードウェア

私たちソフトウェアは、ハードウェアの CPU と GPU コアの数を最適に活用することができ、(Performance and GPU オプション」を参照)SVI 社は、顕微鏡分野の数少ないソフトウェア企業のひとつで、クロスプラットフォーム技術に基づいて Microsoft Windows、Apple Mac OS X、および Linux で利用可能なソフトウェアです。 すべてのアプリケーションは、使用されているオペレーティングシステムのウィンドウマネージャーによって違いが作成される場合を除いて、すべてのプラットフォームで同じ外観および操作感です。

 Windows 最小要件のハードウェア

Windows Vista、Windows 7、Windows 8 および Windows 10(64 bit)で動作

プロセッサー: AMD Athlon 64 または、Intel Pentium 4 以降
推奨メモリ: 4 GB 以上

 Apple OS X 最小要件のハードウェア

OS X 10.8(Mountain Lion)、OS X 10.9(Mavericks)、OS X 10.10(Yosemite)、OS X 10.11(El Capitan)の完全な 64 bit 性能(X11、または XQuartz)および完全なマルチプロセッサーのサポートを必要とします。

プロセッサー: AMD Athlon 64 または、Intel Pentium 4 以降
推奨メモリ: 4 GB 以上

 Linux 最小要件のハードウェア

Ubuntu、RedHat、Fedora、および SuSE のようなもっとも普及しているディストリビューションをサポート

プロセッサー: AMD Athlon 64 または、Intel Pentium 4 以降
推奨メモリ: 4 GB 以上

 

 

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オプションソフトウェア
Optical Options
Huygens Essential 基本ソフトウェアの他に下記 4点の Optical Option が、用途に合わせて、ひとつ以上必要になります。
1. Confocal option コンフォーカル顕微鏡の光学的特質を特別に考慮に入れた設計。
2. Widefield option

広視野蛍光顕微鏡の光学的特質を特別に考慮に入れた設計。 広視野蛍光顕微鏡のビーズ画像から開口数を評価して、褪色、ランプの不安定性等をチェックし、補正します。

3. Spinning Disk option 二ポー回転ディスク顕微鏡の光学的特質を特別に考慮に入れた設計。
4. Multi-Photon option すべてのマルチフォトン顕微鏡用の追加光学オプション。
5, STED option

STED 画像(誘導放出抑制顕微鏡)を Huygens でデコンボリューションすることができ、本当に素晴らしい結果が得られます。 最新のデータは、22 nm の FWHM 解像度が達成可能であることを示しています。

3D STED upgrade option

生物学研究の非常に重要な部分である Z 分解能は、相対的に低いです。 Huygens 3D STED オプションを適用すると、コントラストと Z 解像度が大幅に向上します。 いつものように、Huygens デコンボリューションは、ノイズとぼやけを低減して、深度に依存する球面収差補正を考慮に入れます。

6. SPIM/Light Sheet option

シート光データのデコンボリューションは、正確な点像分布関数を計算して、データセットを最適に細かく分割することによって広範囲にわたって調整されます: 大きなデータセットを処理するか、またはシート光にわたる PSF の変化に対処するためです。 このようにして、PSF は、理論的モデリングによって正確に計算されます。

Huygens は、視野にわたりシート光の厚さの変動を考慮します、それは、大きな試料ではかなり重要です。 PSF Distiller を使用して蛍光ビーズ画像から抽出できる測定 PSF を使用することもできます 。 また 光散乱を補正するためのオプションも提供されています、それは、シート光イメージングで厚いサンプルでの深刻な問題となる可能性があります。

Huygens SPIM デコンボリューションは、GPU アクセラレーションを最適に使用して、マルチプロセッサシステムを十分に活用することができます。 アルゴリズムそのものもスピードに合わせて最適化されています。

Restoration Options

Crosstalk Corrector option

Crosstalk Corrector は、表面滲みとしても知られるクロストークを評価して、補正します。 異なるチャネル間にスペクトルのオーバーラップがある場合に、これを引き起こします。 32 チャネルまでのマルチチャネル画像のクロストークを容易に評価でき、視覚化でき、このツールで補正できます。

Chromatic Aberration Corrector option

Chromatic Aberration Corrector は、異なるチャネルにわたって存在するミスアライメントを除去して、マルチチャネル(タイム)シリーズ画像の異なるチャネル間の色シフトを評価して、補正する以外に、現在、チャネル間のスケーリングおよび回転の違いを自動的に評価して補正できます。補正の結果は、色シフトのない調整されたチャネル画像です。

PSF Distiller、Colocalization、および Object Analyzer のような別のオプションと一緒に使用するのが理想的です。

Object Stabilizer option

Object Stabilizer は、細胞運動、熱ドリフト、揺れ、および他のタイプの動作(x-y-z 移動と軸回転)を測定して、補正できます。 測定と連続する安定化の両方を 3D で、そして、サブピクセルレベルで行います。 Stabilizer は、2D 、または、3D タイムシリーズを安定させるだけではなく、3D スタック内の断面のアライメントも可能にします。

Stitcher wizard option

高品質の貼り合せとデコンボリューションを組み合わせることで、独自の解決策を提供します。 ウィザード形式の Stitcher は、LIF および CZI ファイルの 2D、3D、3D-time のマルチチャネル画像のタイルを自動的に整列して貼り合わせます。 ケラレとシェーディングは、最新の Huygens のアルゴリズムを使用して自動的に評価、補正することができます、あるいは、暗視野/平坦な視野画像をマニュアルでロードして補正することもできます。

SPIM/Light Sheet Fusion and Deconvolution wizard option

このオプションを使用して、同じ標本の異なる方向からの複数のビューを単一の優れた画像にデコンボリューション処理して融合させます。 デコンボリューション処理を融合プロセスに統合することにより、後処理ステップを大幅に簡素化および最適化しながら、改善された結果を得ることができます。
Functional options

Deconvolution Express option

Deconvolution Express は、ボタンを 1 回クリックするだけで、鮮明な画像の詳細、ぼやけの少ない、ノイズの少ない画像を表示するのに役立つツールです。Express ツールは、各画像の最適なデコンボリューション方法を見つけるために、異なるプロファイル(Fast、Standard、Conservative、Aggressive)を使用します。

・ Fast: このプロファイルでは、他のプロファイルよりも速いデコンボリューションアルゴリズムか、またはより少ない繰り返しを使用します。 「速度対品質増加」の比は、特に、widefield 画像に適しています。

・ Standard(デフォルト選択): この選択は、スピード、解像度向上、およびノイズ低減間のトレードオフです。

・ Conservative: このプロファイルは、非常に高い解像度向上を試みることにより慎重です。 代わりに、画像ノイズを低減するのに非常に有効です。 したがって、画像アーティファクトを回避するための安全モードになります。

・ Aggressive: これは、より高い解像度を達成する選択方法です。 十分に高いシグナルを含む画像に推奨されます。 例えば、STED か、または低いシグナルのコンフォーカル画像のようなまばらなシグナルの画像にはあまり適していません。

PSF Distiller option

Huygens Essential で点像分布関数(PSF)を測定するためのウィザード。

顕微鏡の PSF を測定します。 Measured PSF は、デコンボリューション処理の結果を改善します。 PSF Distiller は、それぞれに 1 個以上のビーズを含んだ 1 枚以上の蛍光ビーズの画像から測定できる高度のウィザードベースのツールです。 多波長ビーズから収集された情報でマルチチャネル PSF を抽出でき、またはシングルチャネル PSF からもマルチチャネル PSF を収集することもできます。

Time Series option

タイムシリーズ処理は、単純にフレームごとのデコンボリューションの問題ではありません。 このモジュールは、以下のことを考慮に入れています:時間依存するバックグラウンドを決定します、そして、すべてのタイプのデータに関して、プログラムは、時間経過の褪色カーブを捜して補正します。

コンフォーカルか、または 2 フォトンの場合には、時間経過と z の両方で補正できます。 広視野蛍光顕微鏡と同じ適用をしますが、褪色は、z に沿っていつも補正されます、すべてのフレームを 4D Gaussian、Laplacian、plotFLux、バックグラウンド、z- ドリフト補正等でタイムシリーズを処理するために総時間の 1 つのセッションで修復するのは、このオプションでだけ行えます。

Full File Readers option

以下のファイル形式に関して、利用可能です。

Zeiss CZI、Zeiss ZVI、Zeiss LSM、Leica LIF、Leica LOF、Olympus OIF、Olympus VSI、Nikon ND2(.nd2)、Metamorph STK、Metamorph ND version 1.0 および 2.0、BioVision IPM(.ipm)、BioVision IPL(.ipl)、BioVision IPM(.tif)、Andor Tiff

 

 

Visualization Options

Surface Renderer option

Surface Renderer は、明確に分離されたボリュームを見る使いやすい方法でデータを表現できます。 Iso サーフェイス レンダリングの能力だけではなく、オリジナル顕微鏡のボクセルデータの参照として使えるサーフェイス画像と共に MIP 画像も表示可能です。

この Surface Renderer は、速いレイトレーシングアルゴリズムに基づいているので、どんな特別なグラフィックカードも全く必要としません。

Movie Maker option

Movie Maker は、強力な Huygens ビジュアリゼーションレンダリングを使用して、マルチチャネル 3D 画像の洗練されたアニメーションを容易に作成することを可能にするツールです。 AVI か、または TIFF 画像としてムービーをエクスポートできます。

 

 

Analysis Options

Object Analyzer option

Advanced Object Analyzer は、対象物上でクリックすることで個々の対象物の統計値を得られ、または単一のボタンを押して、すべての対象物を解析できる素晴らしいツールです。 画像を有効な seed-threshold 値と接続技術により、対象物を区分します。 初期段階で、解析から小さ過ぎる対象物を取り除くために、対象物をある値以下に、不要なデータのレベルを設定できます。 その後に、検出された対象物は、自動的に分類され、連続的な Iso サーフェイスレンダーに送ります。 区分され、分類された画像は、有色の Iso サーフェイス画像として表示されます。 3D 関心領域(ROI)セレクターツールで、解析をあるボリュームに制限できるだけでなく、詳細解析のために 3D でオリジナルデータを切り取ることもできます。 異なるチャネルで、そして、異なる時間ポイントで、対象物を解析できます、そして、それらの統計値を CSV ファイルとしてエクスポートできます。

Colocalization Analyzer option

Colocalization Analyzer は、3D スタックか、または 3D タイムシリーズで、異なるチャネルデータ間の空間的なオーバーラップの量に関する定量的な情報を提供します。 Huygens は、文献で最も一般的に使用されるコロカリゼーション係数を提供します: Pearson、Overlap、Spearman、そして、Manders M および K。 さらに、コロカライズする領域の局所統計値を計算でき、視覚化できます。

Object Tracker option

Object Tracker は、最適化された対象物検出およびファ-ストトラッキングフィルタリングのウィザードを装備しています。 統合された Track Analyzer は、対象物の位置、速度およびフローを解析して、視覚化でき、そして、ヒストグラムとプロットの結果を CSV ファイルとしてエクスポートできます。

 

 

 

Performance Options

Huygens ソフトウェアは、高速処理と高品質デコンボリューション結果としてよく知られています。 GPU アクセラレーションと CPU オプションを使用すると、同じ高品質の結果をさらに速く得ることができます。 ハイエンドの NVIDIA GPU(CUDA 対応)カードと強力な Huygens デコンボリューションアルゴリズムを使用して数秒内ですばらしいデコンボリューション結果を実現します。 ワークステーションを最大限に活用するために、以下のパフォーマンスパッケージを提供しています。

Performance option(標準装備)

最大 6 つの CPU コア(ハイパースレッドの場合は、12 logical)と 1 つの Small GPU カードを使用できるように Huygens に標準で含まれています。

Performance Plus option 最大 12 の CPU コア(ハイパースレッドの場合は、24 logical)と 2 つの Large GPU カードを使用できます。
Performance Mega option 最大 24 の CPU コア(ハイパースレッドの場合は、48 logical)と 4 つの Large GPU カードを使用できます。
Performance Extreme option 最大 48 の CPU コア(ハイパースレッドの場合は、96 logical)と 8 つの Large GPU カードを使用できます。

 

 

GPU Options

Huygens GPU アクセラレーションで、かなりの計算時間を必要とするデータの小さなセクションは、GPU で実行され、一方、残りのデータは、CPU で処理されます。 GPU は、数百か、または数千の別々の処理ユニット(コア)から構成されています、それによって、データを非常に効率的かつ高速に処理します。(Nvidia 社 CUDA GPU 対応グラフィックカードを必要とします。

以下のように GPU オプションを区別します:

Small GPU option(標準装備) 最大 1024 CUDA コアと最大 2 GB Video RAM を使用します。
Medium GPU option 最大 3072 CUDA コアと最大 4 GB Video RAM を使用します。
Large GPU option 最大 8192 CUDA コアと最大 24 GB Video RAM を使用します。

  

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画像データを 当社 E-Mail sales#digitalmicrosystems.co.jp (注意: 誠にお手数ですが、 # を @ に変更してメールをお送り下さい。)にお送り頂ければデコンボリューション処理いたします。(下記、顕微鏡パラメータをご記入下さい。)

 顕微鏡パラメータ

1. 顕微鏡のタイプ(WideField・Confocal・STED・MultiPhoton・Spinning Disk・SPIM/Light Sheet)

2. 対物レンズと媒質の屈折率

3. 対物レンズの開口数

4. nm 単位 Backprojected ピンホール半径。 ' Backprojected ' は、標本面に生じるピンホールのサイズを意味します。 顕微鏡のタイプが ' Spinning Disk ' ならば、ミクロン単位のディスク上のピンホール間の Backprojected 距離。

5. 励起と蛍光波長

6. フォトンカウント

7. x、y、z 3 軸の各サンプリングサイズ