пространственная реконструкция биологических объктов

[Catarina]

Доброго времени суток, уважаемые коллеги!

есть задача:
реконструировать структуру соцветия

(поскольку оно очень мелкое и сложное рассматривать через бинокуляр не эффективно)
решили попробовать трёхмерную реконструкцию.
нас интересует не только соподчинение веточек,
но и расположение прицветных листьев - брактей, как на этом рисунке

Хочется знать ваше мнение по следующим вопросам:
1. какие программы подходят для наших задач?
2. какой формат файлов и какая предварительная обработка изображений может потребоваться?

[admin]

Здравствуйте, Катерина.
Общие принципы графической реконструкции можно почерпнуть на нашем сайте в разделе книги (внизу страницы).

Из программных продуктов, на наш взгляд, Вам подойдет Амира (Amira for microscopy).
Установив это ПО на компьютер настоятельно рекомендуется пройти обучающий курс (tutorial или guide) в разделе "помощи" меню программы. Это пошаговые инструкции, объясняющие основные принципы работы с программой.
Кроме Амиры Вам потребуется программа первичной обработки фотографий (GIMP, например, или фотошоп), а также программа окончательной обработки векторной трехмерной графики (свободный Blender или платный 3DMax, выбирайте).
Это ответ на Ваш первый вопрос.

На второй вопрос Вы сами найдете ответ, разобравшись с Амирой. Мы работали с изображениями в формате JPEG режима "оттенки серого". При этом все файлы с изображением были программой Фотошоп "автоматически" (скриптом) уменьшены в размере с усилением контраста. Если файлы не уменьшать, то Амира, загрузив полсотни таких файлов, просто не даст Вам нормально работать. У нас оптимальным "размером" каждого файла изображения было около 50...200 килобайт.

Очень надеюсь, что молодое поколение подключится к нашему обсуждению и дополнит ответ.
--
С уважением,
Dr. Andy

[Catarina]

Здравствуйте, Dr. Andy!

спасибо за объяснения
как я поняла из Вашей статьи, изучаемые структуры были довольно округлые,
и представляли по сути сплетение тяжей различного диаметра.

а у нас - вытянутые структуры, от которых нам нужен контур.
в идеале должно получиться что-то,
вроде черепушки на сайте Амиры.
вот такой:
http://www.youtube.com/watch?v=AxZTca0t2ws&feature=player_embedded

как Вы считаете - нам надо наши контуры только обводить или всё внутри закрашивать?

[admin]

Здравствуйте, Катерина.
"Обводить" или "закрашивать" - нет разницы. Равно как и форма структур не имеет значения.
Если достаточно контрастные границы структур, можете попробовать "автоматическую" сегментацию изображения. В любом случае, Вам необходимо выделить (сегментировать) то, что Вы хотите получить на выходе, т.е. отделить полезный объем от окружающих объектов. Мы это делали на каждом срезе, обводя контуры нужных структур, - определяли принадлежность части изображения "сосудам", "мышцам" или "строме".
На видео по Вашей ссылке, скорее всего, использовалась "автоматическая" сегментация по данным разности контраста "костной ткани" и "остального".
В любом случае, еще раз рекомендую пройти пошаговые инструкции в разделе справки программы.
Удачи.
P.S. Что-то молодые дарования кафедры игнорируют мои просьбы, видать - сильно заняты...
--
С уважением,
Dr. Andy

[Catarina]

Здравствуйте, Андрей!

Вы меня несказанно порадовали!
значит нам можно будет обойтись без обрисовывания всего
как-нибудь отконтрастировать в фотошопе я смогу

можно ещё вопрос?
а сколько по времени у вас занимало построение самого каркаса (я правильно использую термины?) в Амире ?

ЗЫ: с инструкциями разбираемся потихоньку.
Но живого общения это не заменит
ЗЫЫ: но выписать командировку или пригласить специалиста у нас сейчас нет возможности - конец года

[admin]

Доброго времени суток, Катерина.
Время окончательного построения каркаса (а тем более поверхности) в Амире зависит от компьютера (количества памяти ОЗУ, процессора и т.д.), но еще и от исходных данных - количества точек (вершин) в 3D модели.
Мы старались добиваться оптимального для нас времени построения 60-90 минут. При этом 3Dmax импортировал полученную VRML-модель примерно за такое же время, т.е. за 1-2 часа.
Поверхность отрисовывали уже в 3дмаксе, хотя Амира с этим тоже справляется.
NB: Обязательно перед построением каркаса выполняйте "упрощение" модели (модуль simplify, емнип) для уменьшения количества вершин в каркасе.
P.S. "обойтись без обрисовывания всего" Вы сможете только в случае двухкомпонентной модели, как, например, при томограмме черепа, - когда есть "плотная среда" - кость и "все остальное".
--
С уважением,
Dr. Andy

[Helga]

Уважаемая Катерина,

У меня есть ряд дополнений, которые могут быть Вам полезны.
1. Относительно времени, то его количество больше зависит от количества фотографий, положенных в основу модели. Их же количество, как Вы понимаете, зависит от толщины среза и размеров объекта. Время, затраченное на одну фотографию, зависит от сложности структуры. В Вашем случае структура достаточно не простая, много отдельных линий, возможно, придется использовать несколько цветов, займет около 5 мин каждый снимок – умножьте на количество в серии. (Даже если хорошо отконтрастируете – сделаете изображение черно-белым, дообводить вручную тонкие детали придется).
2. Обращайте внимание на то, чтобы все структуры, требуемые для создания модели, умещались на одном снимке (выберите нужное увеличение), а не то Вам придется делать панорамные снимки, что усложнит процесс.
3. Интересующие Вас структуры («брактея») достаточно тонкие, что вызовет проблемы при реконструкции, т.к. их контур на соседних срезах не всегда может совпадать, и в модели появятся дырки! Поэтому, обращайте внимание на качество серии гистологических срезов (без потерь!) и выравнивание снимков – первый шаг работы в амире. Кроме того, слишком тонкие линии амира имеет свойство при упрощении (simplify – которое уже упоминал коллега) модели убирать – дополнительная причина дырок. А без упрощения в 3Д макс импортировать невозможно, а без 3Д макса визуализация «не красивая», не удобная и не эффектная (здесь мои модели в публикации, а в презентации они в движении http://www.morphology.dp.ua/_pub/MORPHO ... poykkc.pdf).
4. Относительно импорта в 3Д макс, если применить simplify и уменьшить количество вершин в каркасе до 4-7 тыс. – импорт занимает секунды (а на качестве модели это не особо сказывается).
5. Относительно работы с поверхностями и материалами в 3Д – это минутное дело и необходимо, только для того чтобы придать модели «человеческий» вид после «simplify».

Удачи!

[Catarina]

Доброго времени суток!

Helga, спасибо за ценные замечания.
АХ! до импорта в 3D Max нам ещё очень далеко.
Структуры у нас, действительно не простые

тем более, что нам нужна не только брактея,
но и все части этого соцветия,
за исключением внутреннего содержимого цветка,
которое, я думаю, можно закрасить?

только, я пока всё ещё (!) не могу загрузить свои файлы.
Хотя у меня и получается крутить и совмещать ткани листа из образца.
при этом гид ссылается на некий файл info,
а вот как его сделать для своей серии - для меня загадка

ЗЫ: а снимки у нас и так панорамные - это дополнительное развлечение для моей, не слишком уверенной в фотошопе студентки

[Catarina]

Ещё раз - доброго времени суток!

Резюмируя свои мучения,
я могу сделать следующие выводы:
1. крутить вокруг своей оси и совмещать jpg. изображения можно прямо в Амире, правильно?
2. изображение должно быть максимально контрастным - нужные структуры д.б. темными,
а всё - остальное в идеале белым.
3. чем проще и чётче контур, тем меньше сложностей будет у программы при постройке модели.

У меня возникла идея:
обвести нужный контур в фотошопе полигональным лассо и закрасить черной краской - вот так:



как вам это кажется - нормально?

PS: Helga, смогла посмотреть сейчас на Ваши картинки в статье - это загляденье!
хочу такие же

[Helga]

Уважаемая Catarina!
По порядку.
1. Для создания панорамных снимков рекомендую PTGui – легко и просто. НО обращайте внимание на разрешение итоговых фотографий – если не одинаковое, амира их не импортирует. Важно также, чтобы у всех была одинаковая ширина и длина (eg 345х200 у всех, и чтоб без 200х345), не говорю уже об имени и расширении. Отдельные моменты по панорамным: Создайте в фотошопе полотно с расширением равным самому большому панорамному снимку. На это полотно вставьте все панорамные снимки по очереди (отдельное полотно для каждого). merge layers и сохраните в jpg. Таким образом, вся серия одного разрешения и размера, а то ведь панорамные выходят разные, а изменением разрешения только растянете или сожмете истинный размер! Потом уже у всех снимков уменьшите расширение, необх. для импорта в амиру (я делаю 345х на что-то там, просто кнопки подряд).
2. Обводить полигональным лассо нет нужды – амира располагает инструментом кисть (разного диаметра, кругл или квадр), закрасив ею структуру, Вы получите только контур – тот, который стараетесь получить при помощи лассо (например, рисуете толстой кистью кольцо – получаете его внешний и внутренний контур, между ними – пустое пространство. С лассо придется обвести отдельно наружный, отдельно – внутр. Все модели внутри полые, иначе весили бы невероятно много). С кистью проще и быстрее! Представьте, что Вам нужно при помощи фломастера закрасить нужную Вам брактею, не обвести контур, а закрасить! Амира видит только контур закрашенного.
3. Максимальная контрастность изображения – черно-белое (не оттенки серого). Именно на таком изображении сможете воспользоваться волшебной палочкой в амире и быстро закрасить черное.
В отношении пунктов 1,2,3 в Вашем последнем сообщении – согласна.
Удачи!