Amira (se pronuncia: Ah-meer-ah) es una plataforma de software para visualización, procesamiento y análisis de datos en 3D y 4D. Thermo Fisher Scientific lo está desarrollando activamente en colaboración con el Instituto Zuse de Berlín (ZIB) y lo distribuye comercialmente Thermo Fisher Scientific .
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Desarrollador (es) | Instituto Zuse de Berlín Thermo Fisher Scientific |
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Versión inicial | Octubre de 1999 |
Lanzamiento estable | 2020.3 / febrero de 2021 |
Sistema operativo | Windows XP SP3 , Windows Vista , Windows 7 OS X 10.5 , OS X 10.6 , OS X 10.7 RHEL 5.5 |
Plataforma | IA-32 , x64 |
Disponible en | inglés |
Tipo | Visualización y procesamiento de datos 3D |
Licencia | Software de prueba |
Sitio web | thermofisher.com/amira-avizo |
Descripción general
Amira [1] es un sistema de software extensible para visualización científica , análisis de datos y presentación de datos 3D y 4D. Es utilizado por miles de investigadores e ingenieros en la academia y la industria de todo el mundo. Su interfaz de usuario flexible y su arquitectura modular lo convierten en una herramienta universal para el procesamiento y análisis de datos de diversas modalidades; por ejemplo, micro-CT , [2] PET , [3] Ultrasonido . [4] Su funcionalidad en constante expansión la ha convertido en una solución de visualización y análisis de datos versátil, aplicable y utilizada en muchos campos, como la microscopía en biología [5] y ciencia de materiales , [6] biología molecular , [7] cuántica física , [8] astrofísica , [9] dinámica de fluidos computacional (CFD) , [10] modelado de elementos finitos (FEM) , [11] pruebas no destructivas (NDT) , [12] y muchos más. Una de las características clave, además de la visualización de datos, es el conjunto de herramientas de Amira para la segmentación de imágenes [13] y la reconstrucción geométrica . [14] Esto permite al usuario marcar (o segmentar) estructuras y regiones de interés en volúmenes de imágenes 3D utilizando herramientas automáticas, semiautomáticas y manuales. La segmentación se puede utilizar para una variedad de tareas posteriores, como análisis volumétrico, [4] análisis de densidad, [15] análisis de forma , [16] o la generación de modelos informáticos 3D para visualización , [17] simulaciones numéricas , [ 18] o creación rápida de prototipos [19] o impresión 3D , por nombrar algunos. Otras características clave de Amira son visualización multiplanar y de volumen , registro de imágenes , [20] rastreo de filamentos, [21] separación y análisis de células, [16] generación de mallas tetraédricas , [22] rastreo de fibras a partir de datos de imágenes de tensor de difusión (DTI) , [23] esqueletización , [24] análisis de gráficos espaciales y representación estereoscópica [25] de datos 3D sobre múltiples pantallas y entornos inmersivos de realidad virtual, incluidas las CAVE . [26] Como producto comercial, Amira requiere la compra de una licencia o una suscripción académica. Una versión de evaluación por tiempo limitado pero con todas las funciones está disponible para descargar de forma gratuita.
Historia
1993–1998: software de investigación
Las raíces de Amira se remontan a 1993 y el Departamento de Visualización Científica, dirigido por Hans-Christian Hege en el Zuse Institute Berlin (ZIB) . El ZIB es un instituto de investigación en matemáticas e informática . La misión del departamento de Visualización Científica es ayudar a resolver tareas científicamente y computacionalmente desafiantes en medicina , biología , ingeniería y ciencia de materiales . Para ello, desarrolla algoritmos y software para visualización de datos 2D, 3D y 4D y exploración y análisis con soporte visual. En ese momento, el joven grupo de visualización de ZIB tenía experiencia con los entornos de visualización extensibles orientados al flujo de datos apE, [27] IRIS Explorer, [28] y Advanced Visualization Studio (AVS) , pero no estaba satisfecho con estos productos ' interactividad , flexibilidad y facilidad de uso para los científicos que no son informáticos.
Por lo tanto, el desarrollo de un nuevo sistema de software se inició en un proyecto de investigación [29] dentro de un centro de investigación colaborativo multidisciplinario y de orientación médica. [30] Basándose en las experiencias que Tobias Höllerer había adquirido a finales de 1993 con la nueva biblioteca de gráficos IRIS Inventor , [31] se decidió utilizar esa biblioteca. El desarrollo del sistema de planificación médica fue realizado por Detlev Stalling, quien más tarde se convirtió en el arquitecto jefe de software de Amira. El nuevo software se llamó "HyperPlan", destacando su aplicación objetivo inicial: un sistema de planificación para el tratamiento del cáncer de hipertermia . El sistema se estaba desarrollando en computadoras Silicon Graphics (SGI) , que en ese momento eran las estaciones de trabajo estándar utilizadas para la computación gráfica de alta gama. El software se basó en bibliotecas como OpenGL (originalmente IRIS GL ), Open Inventor (originalmente IRIS Inventor ) y las bibliotecas de interfaz gráfica de usuario X11 , Motif (software) y ViewKit . En 1998, X11 / Motif / Viewkit fueron reemplazados por el kit de herramientas Qt .
El marco HyperPlan sirvió como base para cada vez más proyectos en la ZIB y fue utilizado por un número creciente de investigadores en instituciones colaboradoras. Los proyectos incluyeron aplicaciones en computación de imágenes médicas, visualización médica , neurobiología , microscopía confocal , visualización de flujo , análisis molecular y astrofísica computacional .
1998-hoy: producto con respaldo comercial
El creciente número de usuarios del sistema comenzó a exceder las capacidades que ZIB podía ahorrar para la distribución y el soporte de software, ya que la misión principal de ZIB era la investigación algorítmica. Por lo tanto, la empresa derivada Indeed - Visual Concepts GmbH fue fundada por Hans-Christian Hege, Detlev Stalling y Malte Westerhoff con la visión de poner las amplias capacidades del software a disposición de los investigadores de la industria y la academia en todo el mundo y proporcionar el producto. el apoyo y la solidez necesarios en el mundo competitivo y acelerado de hoy.
En febrero de 1998, el software HyperPlan recibió el nuevo nombre de aplicación neutral " Amira ". Este nombre no es un acrónimo, sino que fue elegido por ser pronunciable en diferentes idiomas y proporcionar una connotación adecuada, a saber, "mirar" o "maravillarse", del verbo latino "admirare" (admirar), que refleja un Situación básica en visualización de datos.
Detlev Stalling y Malte Westerhoff llevaron a cabo un importante rediseño del software para convertirlo en un producto comercialmente compatible y también para que esté disponible en computadoras que no pertenecen a SGI. En marzo de 1999, la primera versión del comercial Amira se exhibió en la feria CeBIT en Hannover , Alemania, en los stands de SGI IRIX y Hewlett-Packard UniX (HP-UX) . Las versiones para Linux y Microsoft Windows siguieron en los siguientes doce meses. Posteriormente se agregó compatibilidad con Mac OS X. De hecho, Visual Concepts GmbH seleccionó a la empresa TGS, Inc. con sede en Burdeos , Francia y San Diego , Estados Unidos, como distribuidor mundial de Amira y completó cinco lanzamientos importantes (hasta la versión 3.1) en los cuatro años siguientes.
En 2003, tanto Indeed - Visual Concepts GmbH como TGS, Inc. fueron adquiridas por Mercury Computer Systems, Inc. (NASDAQ: MRCY), con sede en Massachusetts, y se convirtieron en parte de la unidad de negocios de ciencias biológicas recién formada de Mercury , más tarde denominada Visage Imaging. En 2009, Mercury Computer Systems, Inc. escindió Visage Imaging nuevamente y la vendió a Promedicus Ltd (ASX: PME), con sede en Melbourne , Australia, un proveedor líder de sistemas de información de radiología y soluciones de TI médicas. Durante este tiempo, Amira continuó desarrollándose en Berlín , Alemania y en estrecha colaboración con el ZIB, todavía dirigido por los creadores originales de Amira. TGS, ubicada en Burdeos, Francia, fue vendida por Mercury Computer Systems a un inversor francés y renombrada como Visualization Sciences Group (VSG). VSG continuó trabajando en un producto complementario llamado Avizo , basado en el mismo código fuente pero personalizado para las ciencias de los materiales.
En agosto de 2012, FEI , hasta esa fecha el mayor revendedor OEM de Amira, compró VSG y el negocio de Amira de Promedicus. Esto reunió a las dos hermanas de software, Amira y Avizo, en una mano. En agosto de 2013, Visualization Sciences Group (VSG) se convirtió en una unidad comercial de FEI. En 2016, FEI fue comprada por Thermo Fisher Scientific y se convirtió en parte de su división de Análisis de Materiales y Estructuras a principios de 2017.
Amira y Avizo todavía se comercializan como dos productos diferentes; Amira para las ciencias de la vida y Avizo para la ciencia de los materiales, pero los esfuerzos de desarrollo ahora se unen una vez más. Mientras tanto, el número de artículos científicos que utilizan el software Amira / Avizo es del orden de 10 mil. Como al principio, la hoja de ruta de Amira sigue estando impulsada por las desafiantes preguntas científicas que los usuarios de Amira de todo el mundo están tratando de responder, a menudo a la vanguardia en sus campos.
Opciones de Amira
Opción de microscopía
- Lectores específicos para datos microscópicos
- Deconvolución de imágenes
- Exploración de imágenes 3D obtenidas de prácticamente cualquier microscopio
- Extracción y edición de redes de filamentos a partir de imágenes microscópicas
Lector DICOM
- Importación de datos clínicos y preclínicos en formato DICOM
Opción de malla
- Generación de mallas 3D de elementos finitos (FE) a partir de datos de imagen segmentados
- Soporte para muchos formatos de solucionador de FE de última generación
- Visualización de alta calidad de resultados de simulación basados en mallas, utilizando módulos de visualización de campo escalar, vectorial y tensorial
Opción de esqueletización
- Reconstrucción y análisis de redes neuronales y vasculares.
- Visualización de redes esqueletizadas
- Cuantificación de longitud y diámetro de segmentos de red
- Ordenar segmentos en un gráfico de árbol
- Esqueletización de pilas de imágenes muy grandes
Opción molecular
- Herramientas avanzadas para la visualización de modelos de moléculas
- Representación de volumen acelerada por hardware
- Potente editor de moléculas
- Herramientas específicas para visualización molecular compleja
Opción de desarrollador
- Creación de nuevos componentes personalizados para visualización o procesamiento de datos.
- Implementación de nuevos lectores o escritores de archivos.
- Lenguaje de programación C ++
- Asistente de desarrollo para comenzar rápidamente
Opción neuro
- Análisis de imágenes médicas para DTI y perfusión cerebral
- Seguimiento de fibra que admite varios algoritmos basados en líneas de flujo
- Separación de fibras en haces de fibras según las regiones de origen y destino definidas por el usuario
- Cálculo de campos tensoriales, mapas ponderados por difusión
- Descomposición de valores propios de campos tensoriales
- Cálculo del tiempo medio de tránsito, flujo sanguíneo cerebral y volumen sanguíneo cerebral
Opción de realidad virtual
- Visualización de datos en grandes pantallas en mosaico o en entornos inmersivos de realidad virtual (VR)
- Soporte de dispositivos de navegación 3D
- Renderizado rápido de subprocesos múltiples y distribuido
Opción de datos muy grandes
- Soporte para la visualización de datos de imágenes que exceden la memoria principal disponible, utilizando una gestión eficiente de datos fuera del núcleo
- Extensiones de muchos módulos estándar, como corte ortogonal y oblicuo, renderizado de volumen y renderizado de isosuperficies, para trabajar con datos fuera del núcleo
Áreas de aplicación
- Anatomía [32] [33]
- Bioquímica [34]
- Biofísica [34]
- Microbiología celular [35] [36]
- Dinámica de fluidos computacional [37]
- Tomografía crioelectrónica [35]
- MRI de difusión / tractografía [38]
- Embriología [32]
- Endocrinología [39]
- Modelado de elementos finitos [40]
- Histología [32] [34] [41]
- Ciencia de los materiales [42]
- Imágenes médicas [43]
- Microscopía en ciencias de la vida y los materiales
- Biología molecular [44]
- Neurociencia [41] [45]
- Ortopedia [40] [46] [47]
- Otorrinolaringología [48]
- Imágenes preclínicas [44]
- Urología [49]
Referencias
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