Accelerate your imaging data processing, segmentation, and classification using Machine and Deep Learning in Amira, Avizo, and PerGeos Software

Artificial intelligence (AI) methods, such as machine learning and deep learning, have proven to be powerful approaches for automating image segmentation and improving image quality.

The use of AI-based tools in Thermo Scientific Amira-Avizo 2D Software, Amira-Avizo Software, and PerGeos Software is a major leap forward and enriches processing capabilities by allowing the ability to mix both traditional and AI-based algorithms.


Deep Learning in Amira-Avizo Software and PerGeos Software

Deep-learned neural networks have proven to be invaluable tools for many research and industrial purposes in recent years. Using deep learning for processing images allows researchers to go beyond traditional image processing for greatly improved results.

Amira-Avizo Software and PerGeos Software provide ideal environments for deep learning.

A rich image pre/post-processing toolbox supplementing user-friendly manual and supervised segmentation allows enhanced data annotation and preparation for the training phase and the prediction phase. It also leverages the actual model building, training, and prediction steps from experienced deep learning frameworks, such as TensorFlow and Keras. The workflow for learning from a manually segmented subset and performing the prediction on a complete data set is as simple as applying two modules.

Deep learning model trained on a subvolume for detecting membranes and mitochondria, prediction applied on the full volume. Data courtesy of Cardona A, et al. 2010. An Integrated Micro- and Macroarchitectural Analysis of the Drosophila Brain by Computer-Assisted Serial Section Electron Microscopy. PLoS Biol 8(10): e1000502. doi:10.1371/journal.pbio.1000502.

Deep Learning off-the-shelf

The Deep Learning Prediction module allows for trained models to be used on data. It can be incorporated within any workflow or recipe to automate your image processing, segmentation, or analysis tasks.

deep-learning-off-the-shelf-smaller-v2

The deep learning training modules feature a highly configurable tool for training models using state-of-the-art architectures, such as Unet with Resnet or VGG backbones, data augmentation, a selection of loss, and metric functions. The training can occur from scratch (random weights) or from pre-trained weights.

deep-learning-training

The training is monitored in real time using TensorBoard to track metrics, such as loss and accuracy, or to visualize the model’s architecture.

tensor-board-monitor
Watch accuracy and loss on training and validation sets.

Customizable solution

Amira-Avizo Software and PerGeos Software’s latest versions provide a default set of deep learning Python packages and modules based on Keras, a high-level neural networks API running on top of TensorFlow. You can go further by customizing your Python environment or creating multiple self-contained Python environments with their own sets of packages and use them within your own Python Script Modules (pyscro).

Advanced users and Python programmers can customize both the Deep Learning Training and Prediction modules. A plugin system allows for the definition of custom model architectures, loss, or metric functions, which can be readily available from the GUI Deep Learning Training module.

Prediction can also be customized from pre- to post-prediction processing, to enable full control on the input and outputs and to optimize memory usage.


Applications and use cases

Image segmentation of mitochondria blobs

Mitochondria are difficult to segment using traditional approaches because they have connections with the outer endoplasmic reticulum and an internal membrane-like structure.

The model trained with Amira-Avizo Software’s deep learning tool allows the automatic extraction of mitochondria from a FIB-SEM stack. The training was done using only a few slices, which were segmented manually with Amira-Avizo Software’s segmentation editor. It was then possible to automatically segment the rest of the stack, saving hours of manual work.

segmentation-mitochondria-blobs-left
segmentation-mitochondria-blobs-right

(Left) Manual segmentation using Amira-Avizo Software's segmentation editor, and (right) 3D visualization of the mitochondria from the automatic segmentation of the full stack with deep learning. Data courtesy of Advanced Imaging Res. Center, Kurume Univ. Sch. Med.


Image denoising of SEM

For 3D serial sectioning and 2D tiling applications, time to data versus image quality must be carefully balanced. Usually, the data is heavily down-sampled to process it. Following acquisition, conventional algorithms, such as gaussian-smoothing and non-local-means filtering, leave artifacts. Alternatively, deep learning algorithms can be tuned in such a way that they do not induce artifacts. Processing can be done relatively quickly when a deep learning model is available. Below, we highlight a model that can quickly restore SEM images.


Deep Learning segmentation of pores in solid oxide fuel cells in FIB-SEM

FIB-SEM 3D images of non-impregnated porous media suffered from a so-called pore-back effect, in which the back of a pore can be easily confused with a solid material lying on the section. In this case, we trained a deep learning model to recognize pore-backs by segmenting a number of image patches using traditional supervised techniques.

solid-oxid-fuel
Illustration of the training of a deep learning model based on patches, including prediction on the full dataset. Solid Oxide Fuel Cell dataset courtesy of Sabanci University, Turkey.

Facies Classification with Supervised Machine Learning

Rock type (facies) identification plays a key role in the exploration and development of oil and gas reservoirs. Traditional core-based facies identification is costly, time consuming, and subjective. Machine Learning allows you to address the challenges in a fully automated and reproducible way.

facies-classification-3
facies-classification-1

Color Auto Classification based on machine learning

Based on machine learning, the Color Auto Classification tool automatically segments a color image into labels. A supervised random forest method is used.

color-auto-classification
Automatic segmentation of an optical image of a thin section using Color Auto Classification. Data courtesy of Stratum Reservoir.

Texture Supervised Classification based on machine learning

Texture classification is a machine learning technique that relies on learning texture patterns from markers defined by the user and then classifying each pixel of the image according to its similarity to the learned patterns.


Products

기기 카드 원본 스타일시트

Amira 소프트웨어
생명 과학

  • 2D-5D 바이오이미징 데이터 탐색
  • 구조 식별 및 이해
  • 통계적 정보 획득
  • 리포트 공유 및 우수한 애니메이션

Avizo 소프트웨어
재료 과학

  • 다중 데이터/다중 뷰, 다중 채널, 타임 시리즈, 대량 데이터 지원
  • 고급 다중 모드 2D/3D 자동 등록
  • 아티팩트(artifact) 감소 알고리즘

Pergeos 소프트웨어
암석 및 광물

  • 암석 영상 데이터의 시각화, 처리 및 분석
  • 기공에서 핵까지 멀티 스케일 이미징 분석 수행
  • 지질학적 및 암석물리학적 특성 계산

Athena 소프트웨어
이미징 데이터 관리

  • 이미지, 데이터, 메타데이터 및 실험 워크플로우의 추적 가능성 보장
  • 이미징 워크플로우 간소화
  • 협업 개선
  • 데이터 액세스 보안 및 관리

Services

Amira-Avizo-Introductory-training_1160x600

입문 교육

Amira, Avizo 및 PerGeos Software 신규 사용자를 위해 특별히 설계된 이 입문 교육을 통해 학습 커브를 단축하고 투자를 극대화 해보세요.

이 교육은 실습 교육이 있는 강의로 이루어져 있습니다. 교육 자료는 Amira, Avizo 및 PerGeos Software의 기본 기능과 특징을 조명합니다.

Amira-Avizo-advanced-training_1160x600

고급 교육

Amira, Avizo 및 PerGeos Software의 기존 사용자를 위해 특별히 설계된 이 고급 교육을 통해 결과를 얻기 까지의 시간을 단축하고 투자를 극대화 해보세요.

이 교육은 실습 교육이 있는 강의로 이루어져 있습니다. 교육 자료는 Amira, Avizo 및 PerGeos Software의 고급 기능과 특징을 조명합니다.

Amira-Avizo-Custom-Dev_1160x600

맞춤형 개발

3D 및 이미지 프로세싱에서의 25년 이상의 경험과 크고 작은 조직에 수 백개의 맞춤형 프로젝트를 제공해 온 Thermo Fisher Scientific은 특정 요구에 맞는 맞춤형 솔루션을 제공할 수 있습니다.

저희는 당사의 소프트웨어를 다양한 수준으로 맞춤화하고 확장할 수 있습니다.

Features

이미징 데이터 가져오기 및 프로세스

    • 모든 종류, 스케일, 사이즈 처리:

    - Bio-Formats
    - Bitmap 형식
    - 현미경: 전자 및 광학
    - 의학 및 뉴로이미지 형식
    - 분자 형식
    - 기타 획득 장치 (MRI, 방사선 촬영 등)

    • 유한 요소 모델링, 기하학적 모델링, CAD
    • 다중 데이터/다중 뷰, 다중 채널, 타임 시리즈, 대량 데이터 지원
    • 스케일링, 보정, 변환, 리샘플링(re-sampling)
    • 이미지 개선, 종합적인 필터링 및 컨볼루션, 푸리에 주파수 변환
    • 아티팩트(artifact) 감소 알고리즘
    • 고급 다중 모드 2D/3D 자동 등록
    • 이미지 스택 정렬, 산술, 상관 관계, 결합

    이미징 데이터를 쉽게 세분화

    • 임계값 계산 및 자동 세분화, 개체 분리, 자동 레이블 지정
    • 영역 확대, 스네이크, 보간, 래핑, 평활
    • 유역 및 분지를 포함한 형태학적 처리
    • 머신 러닝 기반 세분화
    • 개별 섬유 및 필라멘트 자동 추적
    • 골격화 및 필라멘트 네트워크 추출
    • 분할 및 공간 그래프 생성이나 편집을 위한 상호작용식 도구
    • 3D 표면 재현
    • FEA/CFD를 위한 그리드 생성

     

    분석 및 시각화 작업을 원활하게 출판하고 발표하기 위해 내보내기(export) 하세요.

    • 애니메이션 및 동영상 생성
    • 고급 키 프레임 및 객체 애니메이션
    • 이미지, 기하학적 모델, 측정 및 시뮬레이션 혼합
    • 주석, 측정 범례, 히스토그램 및 곡선 플롯
    • 스프레드시트 내보내기, 3D 모델, 고품질 이미지
    • 능동 및 수동 방식 3D 스테레오 비전
    • 단일 및 타일형 화면 디스플레이
    • 몰입형 환경

    이미징 데이터를 시각화하고 탐색해보세요.

    • 상호작용식 고품질 볼륨 및 멀티채널 시각화
    • 직교, 경사, 원통형 및 곡선 슬라이싱
    • 윤곽 및 등면(iso-surface) 추출
    • 최대 강도 또는 기타 유형의 투영
    • 벡터 및 텐서 시각화
    • 객체 및 추적
    • 분자적 시각화

    이미징 데이터를 분석하고 정량적 정보를 얻어보세요.

    • 직관적인 레시피 생성, 사용자 맞춤화, 자동 재생
    • 카운트, 볼륨, 영역, 경계선, 가로세로비 및 방향을 포함한 측정 방법 내장
    • 사용자 정의 측정
    • 스프레드시트 도구 및 차트를 사용하는 결과 뷰어
    • 자동 개별 형상 측정, 3D 국소화 및 스프레드시트 선택
    • 통계 자동화, 분포 그래프
    • 측정 기준을 사용한 형상 필터링
    • 데이터 정합, 변형, 비교 및 측정

     

    Amira Software를 특별한 요구에 맞게 쉽고 신속하게 조정해보세요.

    • 맞춤형 C++ 모듈 개발
    • MATLAB™ bridge
    • Python 스크립팅 API

    Contact us

    Style Sheet for Global Design System
    Style Sheet for Komodo Tabs
    Style Sheet for Support and Service footer
    Style Sheet for Fonts
    Style Sheet for Cards