ПРОГРАММА ДЛЯ МИКРОСКОПИИ: АНАЛИЗ ИЗОБРАЖЕНИЙ И ВИДЕО
MMC MultiMeter (ММС МультиМетр) - программа для микроскопа, систем машинного зрения и контроля качества на производстве, позволяющая получать живое видео с цифровой камеры микроскопа, сохранять изображения и видео файлы, автоматически выделять объекты анализа (сегментировать изображение) по яркости и цвету, обрабатывать маски объектов, проводить классификацию объектов, статистическую обработку серии изображений или кадров видеоролика, строить диаграммы распределения по классам или измеренным параметрам анализа.
Программа также имеет все возможности нашей базы данных для микроскопии MultiMedia Catalog плюс свойства анализатора изображений. Возможно подключение модуля MMC FISH для съёмки флуоресцентных изображений и их анализа и модуля ММС Микротвердость для измерения микротвердости по стандарту ГОСТ 9450-76 (Беркович, Виккерс, Кнупп).
Сертификат соответствия требованиям нормативных документов ГОСТ Р 8.654-2015 ГСИ Требования к программному обеспечению средств измерений. ГОСТ Р 8.883-2015 ГСИ Программное обеспечение средств измерений. Алгоритмы обработки, хранения, защиты и передачи измерительной информации. Методы испытаний. ГОСТ Р ИСО/МЭК 12119-2000 Информационная технология. Пакеты программ. Требование к качеству и тестирование. ГОСТ ИСО 9127-94 Системы обработки информации. ГОСТ Р 8.596-2002 ГСИ Метрологическое обеспечение измерительных систем.
В программе для микроскопии MMC MultiMeter (ММС МультиМетр) мы реализовали два варианта алгоритма выделения объектов: простой вариант для несложных выделений путем указания точек изображения, которые относятся к объектам, и расширенный вариант сегментации по цвету и оттенкам серого.
Исходное изображение
Изображение с масками объектов
Результаты статистической обработки
При использовании расширенного варианта сегментации все изображение, полученное с микроскопа, разбивается на заданное число цветовых диапазонов. Пользователь расставляет галочки, выбирая цвета, соответствующие объектам. Можно произвести точную настройку весовой доли каждого цветового оттенка, вращая колесо мыши или перемещая движок. Наборы цветов можно сохранять для использования с подобными изображениями микропрепаратов. Отдельный режим позволяет увидеть изображение "глазами программы", что позволяет определить, достаточное ли количество цветовых оттенков было выбрано. Также можно указывать объект на изображении курсором. Комбинация этих действий позволяет быстро выделять объекты сложнейшей формы и цвета. Режим коррекции фона изображения используется для получения равномерного фона, упрощающего процесс выделения.
Исследование колоний бактерий в чашке Петри: чашка обведена рамкой, область изображения за пределами чашки Петри в анализе не участвует.
Целый ряд задач требует ограничения области, в которой будут выделяться объекты. Например, измерение роста колоний бактерий относительно чашки Петри, в которой они находятся. MMC MultiMeter имеет специальный инструмент для нанесения рамки, внутри которой будет производиться выделение объектов. Кроме того, сами объекты, выделенные при помощи инструмента сегментации, могут использоваться в качестве сложной множественной рамки.
Фазовый анализ
Если объекты микроскопического анализа представляют собой не отдельные частицы, а протяженные участки изображения большой площади и сложной формы, и типы объектов заранее известны (например, анализ состава горных пород в геологии или анализ соотношения площадей окрашенных участков ткани в гистологии), программа MMC MultiMeter предлагает специальный режим, объединяющий сегментацию и классификацию - фазовый анализ. Пользователь задает количество и название классов-фаз, и сразу при сегментации указывает, к какому классу относятся выделенные участки изображения. Имеется также инструмент решения задач типа ядерно-цитоплазматического отношения клеток, NCR (отношение площади ядра клетки к площади цитоплазмы - объект в объекте).
Несмотря на наличие гибкого автоматического инструмента выделения объектов, иногда требуется дополнительно обработать маски, наложенные на объекты измерения, представленные на изображении микропрепарата. MMC MultiMeter позволяет произвести следующие операции с масками:
Заполнение применяется для заполнения всех площадей, находящихся внутри границ объектов.
Эрозия убирает один слой пикселов по периметру объектов, применяется для удаления мелких шумов и неровностей границ объектов и для восстановления размеров объектов после Дилатации.
Дилатация добавляет один слой пикселов по периметру объектов, применяется для закрытия незначительных промежутков между объектами или частями одного объекта и для восстановления размеров объектов после Эрозии.
Открытие и Закрытие - две комплексные операции. Открытие - сначала выполняется заданное число эрозий, затем столько же дилатаций. При Закрытии сначала выполняется заданное число дилатаций, затем столько же эрозий.
Операция Негатив инвертирует маски объектов, т.е. те участки, которые считались объектами, становятся фоном.
Удаление краевых объектов - удаляет все объекты, касающиеся края изображения. Форма и размеры таких объектов неизвестны, поскольку видна только их часть, поэтому от измерения таких объектов на изображении часто приходится отказываться.
После выделения и измерения параметров объектов на изображении микропрепарата, полученном с микроскопа, следующим этапом является классификация объектов. В программе для микроскопии MMC MultiMeter реализованы два типа классификации: по известным пределам классов и статистический классификатор. При классификации объектов микроанализа по известным пределам пользователь выбирает параметры классификации, и сам вписывает значения, разграничивающие классы объектов. Этот тип классификатора можно обучать, указывая класс выделенных на изображении объектов. В режиме статистического классификатора программа использует средние значения выбранных параметров и значение дисперсии. Этот тип классификатора можно обучать, оставив на изображении или серии изображений объекты соответствующего класса.
В программе имеется отдельный режим для определения гранулометрического состава образцов с большим разбросом размеров исследуемых частиц, требующим использования двух увеличений. Пользователь задает увеличения, привязывает к ним калибровки и проводит анализ в соответствии с указаниями интерактивного алгоритма. Возможно автоматическое вычитание изображения фона для повышения контраста анализируемых частиц. Программа проводит сшивку данных по обоим увеличениям и выдает общий результат. Если включить использование одного увеличения, этот алгоритм будет удобен для быстрого анализа любых серий изображений с микроскопа, на которых требуется выделить, классифицировать и статистически обработать любые объекты типа отдельных частиц или клеток (не фазы).
Реснитчатый эпителий, видео, на первом кадре нанесены маркеры объектов.
График колебаний яркости внутри объекта, инструмент для определения точности постановки объекта: наличие выраженного пика означает удачное место для измерений.
График зависимости параметра от времени.
Программа для микроскопа MMC MultiMeter позволяет работать не только с изображениями, но и производить измерения параметров на видеороликах с последующей статистической обработкой. Например, одна из задач в медицинской микроскопии: анализ частоты колебаний реснитчатого эпителия с целью диагностики цилиарной дискинезии. Необходимо определить, достаточно ли энергично колеблются мерцательные реснички эпителия, перемещая слизистую плёнку по воздухоносным путям к внешней среде, и освобождая организм от пылевых частиц и вредных микроорганизмов. Для этого в программе MMC MultiMeter записывается видеоролик с цифровой камеры, имеющей достаточную частоту кадров (максимальная измеряемая частота равна половине частоты кадров видеоролика), на первом кадре ролика в зоне измерения наносятся объекты. Программа измеряет колебания яркости внутри нанесенных объектов и классифицирует объекты в соответствии с заданными в классификаторе пороговыми значениями. Время записи ролика и точность измерений можно контролировать с помощью графиков колебания яркости, которые автоматически строятся для каждого объекта. При наличии более крупных областей колебания ресничек можно нанести на изображение матрицу объектов заданного размера (на всё изображение или на одну или несколько областей, содержащих фронт колебания ресничек) - с помощью классификатора программа определит частоты нужного диапазона и отбросит шумы. Диагностика цилиарной дискинезии с помощью MMC MultiMeter проводится в Детском городском многопрофильном клиническом центре высоких медицинских технологий им. К. А. Раухфуса и в НИИ ЛОР в Санкт-Петербурге, в Первом МГМУ им. И. М. Сеченова, Москва.
Программа позволяет обрабатывать серию изображений и выводить результаты с диаграммами, графиками зависимости параметров друг от друга, а также отправлять любые результаты в числовые поля базы, указанные при установке взаимодействия с базой. Изображения с диаграммами и графиками могут использоваться в отчетах. Некоторые параметры статистики:
Количество объектов.
Среднее арифметическое значение выбранного параметра.
Минимум - минимальное значение параметра.
Максимум - максимальное значение параметра.
Стандартное отклонение или среднеквадратическое отклонение.
Дисперсия - мера разброса данной случайной величины.
Коэффициент вариации, относительное отклонение, процент стандартного отклонения от среднего.
Удельное количество объектов на единицу площади.
Обработанная площадь, сумма площадей всех обработанных изображений.
Процент площади объектов от обработанной площади.
Комбинируя описанные выше результаты микроскопического анализа серии изображений микропрепарата, можно решать широкий спектр задач. Если вам потребуется помощь, вы всегда можете обратиться к нам с описанием вашей задачи.
Для изучения зависимостей параметров друг от друга и динамических процессов при обработке видеороликов программа может построить график. График зависимости может быть построен как по всем объектам анализа, так и по статистическим результатам каждого кадра. При построении графика зависимости параметра от времени можно включить соединение точек графика линией, для большей наглядности.
Применить удаление объектов, находящихся у края изображения, представленных на изображении не полностью.
Выбрать классификатор для статистической обработки и сохранение результатов статистики в виде изображения.
Можно сохранять и загружать любое количество алгоритмов работы программы.
ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПРОГРАММЫ:
медицина, биология, геология, материаловедение и другие виды анализа с использованием световой микроскопии, связанные с измерением морфологических или оптических параметров объектов
научные исследования, связанные с получением и обработкой изображений или видео с микроскопа
любые виды анализа изображений, полученных любым методом макросъемки
системы машинного зрения и контроля качества на производстве
наполнение и ведение баз данных изображений с разнообразной сопроводительной информацией
фотоархивы и картотеки
каталоги сканированных изображений
КОМПЛЕКТЫ КАМЕРА+ПО:
MMC MultiMeter - гибкий исследовательский инструмент анализа изображений, который можно применять с любыми профессиональными камерами для микроскопа. Мы рекомендуем обращаться к нам с описанием вашей задачи, мы подберем оптимальный комплект камера + программа. Наши камеры с прямыми драйверами в сочетании с MMC MultiMeter представляют интересную альтернативу дорогим брендовым комплектам от Zeiss, Olympus, Nikon, Leica.
IMX264 ч/б и цветная камеры на 5 Мп КМОП сенсоре Sony Exmor Pregius IMX264 для широкого использования, в т.ч. на флуоресцентном микроскопе, в исследовательских целях, высокая чувствительность.
IMX265 ч/б и цветная камеры на 3 Мп КМОП сенсоре Sony Exmor Pregius IMX265, построен на той же архитектуре, что и IMX264, имеет меньшую диагональ и, соответственно, цену.
IMX249 ч/б и цветная камеры на КМОП сенсоре Sony Exmor Pregius IMX249 с большой диагональю 13,3 мм и доступной ценой.
IMX250, IMX252, IMX174 - скоростные версии сенсоров с повышенной частотой кадров.
IMX304 и IMX253 - сенсоры с высоким разрешением 12 Мп и большой диагональю для исследовательских задач, при работе с небольшими увеличениями и объективами высокого разрешения.
CMV4000 - КМОП сенсор от компании CMOSIS, высокая частота кадров, квадратный форма и большая диагональ для максимального поля зрения с 1х адаптером.
IMX287 - КМОП сенсор от компании Sony с крупным пикселом 6,9 микрон и отличной чувствительностью в сочетании с повышенной частотой кадров. Может использоваться для флуоресценции со слабым сигналом, а также для регистрации быстротекущих процессов в условиях плохой освещенности.
Выделение объектов анализа (сегментация, бинаризация)
Обработка масок объектов
Классификация объектов
