1. 软件简介

1.1. ORS 公司

Object Research Systems（ORS） 公司总部位于加拿大蒙特利尔，旗舰产品Dragonfly是一款专门针对三维体数据（例如CT数据）的可视化与分析软件，它为研究所、工程团队、医疗机构提供了处理、查看、分析各类科研与医学三维影像数据的高水平解决方案。

作为一款为材料与生命科学、地质科学、制造业等领域的科研人员与工程师量身定做的软件，Dragonfly使得多尺度、多模态图像数据的处理变得直观而简便。基于开放的架构设计，Dragonfly为材料分析、表面分析、过程评估、质控检测等高精度任务提供定性与定量的分析结果，并得以与世界知名设备制造商譬如卡尔-蔡司显微镜公司建立深度合作。

1.2. 软件特色

Dragonfly 是一个针对多尺度、多模态图像数据处理的软件平台。它的界面直观易学，即使初级用户也可以在很短时间内获得高品质的重建效果和制作演示动画，并可进一步得到强大的定量分析结果。Dragonfly提供了容易使用的用户界面，直观的工作流程，以及丰富的工具来进行多尺度多模态图像数据的多维显示、转换、分割、配准和测量，从而为材料特征、结构特性、表面分析、过程评估、质控测试、及其它高精度分析任务给出定性与定量的结果。

Dragonfly软件不仅仅提供了顶尖的体绘制渲染和丰富的图像分割与量化分析工具，在集成的Python窗口可以交互式执行命令来探索各种可能，亦可以录制和保存宏文件来轻松地完成重复性的工作。更重要的是，Dragonfly具有强大的可定制性（例如使用Python语言）和可拓展性（例如通过开发插件来完成某些特定的功能），因此成为理想的体数据分析与算法研究的开发平台。

1.3. 基本功能

数据导入

Dragonfly为把不同来源的数据整合在一个环境内提供了理想的框架。导入数据到Dragonfly里非常容易，不论图像是来自最先进的显微镜或其它成像设备，还是来自另外学术软件导出的RAW格式文件。不用再担心数据的格式问题，专心在图像本身和核心的视区。 Dragonfly支持以下格式的三维体数据：

  • 图像序列（.tif, .tiff, .jpeg, .jpg, .png, .bmp, .dib等后缀）
  • DICOM 图像文件（.dcm后缀）
  • MRC格式 (.mrc 后缀), REK格式 (.rek 后缀), TXM* 格式 (.txm 后缀).
  • Analyze 7.5 文件（.hdr后缀与.img后缀配合使用）
  • RAW数据（.raw和.pic后缀）使用或不使用头文件（.dat后缀）

图像处理

通过业界领先的图像滤波器和强大的后处理能力以及无限的拓展性，Dragonfly可以复原图像质量，找出那些原本容易错过的信息。Dragonfly丰富的图像处理工具库包括图像平滑、边缘锐化、纠正不均匀阴影、提取特征等等。滤波器可选在二维或三维上应用，核的大小可由用户输入，多个滤波器可以组合成一个工作流，保存和重复应用在一组图像上，以实现自动处理。

  • 使用Bilateral, Gaussian, Mean, Mean Shift, Median, Non-Local Means*, Percentile, and Rank滤波器对噪声图像进行平滑。
  • 使用 Histogram Balancing*, Local Entropy Minimization*, Manual RBF*, and Polynomial滤波器对不均匀阴影进行纠正。
  • 使用Canny, Difference of Gaussian, Laplacian, Prewitt, Scharr, and Sobel edge detection 滤波器对图像进行边缘强化。
  • 使用 CLAHE, Histogram Equalization, Local Histogram Equalization滤波器提高图像对比度。
  • 在 Normalization滤波器中应用动态范围拓展。3.0新功能。
  • 使用 Unsharp and Gaussian High Pass滤波器锐化图像
  • 使用 Gabor, Image Moments, and Local Binary Pattern滤波器进行纹理分析
  • 使用生态学算子（生长，腐蚀，开放，关闭，Top Hat）对图像区域进行生长或缩减，或者对图像边缘的像素进行移除或填充。
  • 使用Otsu和其他阈值滤波器进行分割或提取特征。
  • 通过使用定制的二维或三维的核进行卷积运算来实现自己的滤波效果。
  • 通过算数运算产生新的数据集。
  • 其它可以通过后处理完成的图像优化任务包括：
  • 自动对所有切片进行配准，创建一组新的数据。亦可手动进行配准（旋转与平移）。
  • 插值产生新的切片或移除不需要的切片
  • Inpainting功能可以快速去除图像数据中小的缺陷，或覆盖丢失与破损的部分。
  • 根据不同应用的需要裁剪数据集，反转数据，重构数据
  • 修改像素点的尺寸，调整数据在显示时的预设偏差与斜率，图像在空间中的位置以及朝向。
  • 使用阈值操作来提取新数据或轮廓模型。

可视化与探索

Dragonfly提供了一系列强大的图像查看与交互检查工具，让你能够深入探索三维体数据以获得更多细节信息。 在多视图的窗口显示单个或多个数据集

  • 二维正交切片的方式查看三维数据
  • 多平米重建、斜面与双斜面重建、最大/最小/平均密度投影
  • 交互的正交裁剪与任意角度重新切片
  • 对不同数据集同一位置的二维视图进行同步查看。
  • 实时高质量三维体绘制（即容积渲染），采用光线、透明度、优化预设、内部结构裁剪等方式
  • 聚焦于景深控制。
  • 编辑和创建Look-up Table（LUT）以提高可视化效果
  • 自动与手动配准，实现多模态数据融合
  • 使用可见度控制台对所有物体的二维与三维效果的可见度进行快速调节。
  • 高质量的表面渲染
  • 操控工具包括跟踪、窗宽窗位、平移、逐层播放、缩放、自由切片、裁剪面等等
  • 二维和三维视图的背景色可自由选择

图像转换

每个人都渴望得到漂亮的图片，尤其是这些图片让我们对那些珍贵的材料产生新的理解。但是，如果没有正确的图像分割，图像就缺少量化的描述。Dragonfly的直观的图像分割和遮罩操作，使你可以有效地找到和标记感兴趣的区域，并提取特征和对统计特性开展分析，最后得到材料结构的详细信息。

  • 优化的机器学习插件可以让你使用选定图像区域上训练Classifier，然后在完整数据上或相似样本上进行所有像素点的分割。
  • 分割工具包括二维和三维的笔刷，点选，区域生长，智能Grid，和Snap.
  • 选择工具包括矩形、椭圆形、多边形、自由区域等
  • 隐藏、高亮、剪去、提取多个区域，或者对区域进行生长、腐蚀、开发、关闭等形态学运算，以及布尔运算。
  • 交互的图像阈值、partitioning、和基于直方图的分割
  • 自动物体分割

量化与测量

不管是分析孔隙、纤维、颗粒、像、或其它特征，Dragonfly的量化与分析工具都可以给你提供强大的计数、测量、特征分析等功能。筛选出符合特定条件的物体，并用颜色进行标记，使得结果的显示更加直观和容易理解。 研究三维量度，包括孔隙率分析，颗粒和空洞分析；

  • 长度、角度、面积的基本测量工具；
  • 定义路径，用来提取曲面结构的信息。
  • 提取多位置多灰度的Point Set工具
  • 策略最小、最大、平均灰度值和标准方差；
  • 探针、直线、或区域范围内的灰度值分布曲线
  • 对参数（包括体积、表面积、空间方向等）进行自动寻找、分类、计数、排序、测量等操作
  • 对相连接的物体进行自动分离，或将分离的物体进行连接 *
  • 用表面和几何重建的方式把物体结构转化为三维模型
  • 计算mesh模型的局部厚度分布，并用颜色图谱进行标记

自动化与拓展

Dragonfly不仅仅是一个打开就能使用的软件程序，它的三维分析工作流也能使用Python程序进行定制，或使用插件模块的方式来拓展到专门的任务和工作流，满足科研中的特殊需要。

  • 可使用Python控制台来执行常规命令，使Dragonfly为你工作
  • 可通过Dragonfly内嵌的Jupyter Notebook教程来理解Python的命令与语法
  • 录制宏文件来自动实现重复性的工作
  • 借用Python生态圈中的免费图像处理算法，在Dragonfly中创建新的功能
  • 使用Dragonfly提供的开发者工具简化定制过程

展示你的结果

Dragonfly的高清截屏工具让你可以展示关键的发现，并添加注释，方便分享和交流；容易使用的动画设计模块让你快速设计出动态演示的视频，导出为高清文件或上传到网上。

  • 添加注释以标记和突出重要的发现
  • 导出高清截屏图像，用以制作挂图等
  • 设计动画效果，在Dragonfly里预览
  • 预览和录制所有切片的逐层显示动画
  • 把所有数据和处理结果保存为一个会话文件，便于和同事合作
  • 导出多种图像格式文件