蔡司Advanced Reconstruction Toolbox
软件

高级重构工具箱

全面提升蔡司X射线检测效果

蔡司的高级重构工具箱(ART)是一个独特的平台,旨在解决X射线显微镜(XRM)中复杂的成像难题。凭借蔡司X射线显微镜团队在X射线物理和客户应用方面深厚的专业知识,ART将先进的人工智能功能与创新的工作流结合起来。这些解决方案既可在云端使用,也可在工作站上使用,为您提供更强的访问能力、灵活性和有效的数据管理,确保满足您的特定成像需求。

ART以经过验证的算法为基础,通过透明度和可靠性促进信任,让您可以放心地依赖其输出结果。

  • 分辨率 / 衬度 / 图像质量
  • 效率
  • 不同样品类型、尺寸和和形状
  • 易于使用
  • 伪影减少
与DeepRecon Pro图像相比,这张带有标记的FDK图像带有显而易见的噪点
使用DeepRecon Pro重构
使用VersaXRM成像的陶瓷基复合材料。左侧为标准(FDK)重构,共3001张投影,耗时9小时。而使用DeepRecon Pro TPT,只需采集301张投影,耗时不到1小时,通量提高了10倍。

蔡司DeepRecon Pro

更高的处理效率,更好的图像质量

蔡司DeepRecon Pro应用广泛,在提升效率和图像质量方面表现出色。其能从蔡司X射线显微镜和显微CT生成的大数据中挖掘潜在机会,提供人工智能驱动的出色成像速度,或显著提升图像质量。有了通量(TPT)、ImageClarity和图像质量(IQ)这三个一键式工作流,便无需机器学习专家加以辅助。

使用蔡司DeepRecon Pro TPT,能够在不影响大工作距离高分辨率(RaaD)的情况下将通量提高多达10倍,也可保持相同的投影数,进一步改善图像质量。蔡司DeepRecon Pro ImageClarity默认启用,可在不损失微小特征的情况下显著降噪,呈现出色的图像质量。DeepRecon Pro IQ提供先进的降噪效果。

蔡司DeepRecon Pro搭配高性能工作站是蔡司VersaXRM 615和730平台上的标准配置,也适用于蔡司Ultra纳米级X射线显微镜。对于其他蔡司Versa或显微CT系统,它可作为AI Supercharger或Premium ART高级重构工具箱套装的一部分提供,也可作为独立模块通过云或工作站使用。

DeepRecon Pro ImageClarity

噪声更小、特征更多,结果值得信赖
  • 药用粉末颗粒
    药用粉末颗粒

    药用粉末颗粒

    在对颗粒粉末等材料进行高分辨率扫描时,噪声更小、图像质量更好,可显示颗粒形态,便于分割。

  • 金属基复合泡沫材料
    金属基复合泡沫材料

    金属基复合泡沫材料

    在此类样品中,金属基中的孔隙被氧化铝空心球填满,从而减轻了相同尺寸和形状的传统金属的重量。观察孔隙率等细微特征对于预测或评估样品的质量和机械强度至关重要。与传统FDK重构相比,DeepRecon Pro ImageClarity能够协助研究人员观察到更多这类特征。样品由美国纽约大学坦登工学院的N.Gupta提供。

  • 砂岩
    砂岩

    砂岩

    借助DeepRecon Pro ImageClarity,研究人员能够清晰分辨出粘土的细节,观察到小孔,甚至能辨别出砂岩样品中的细微裂缝。

  • 斑马鱼
    斑马鱼

    斑马鱼

    在这幅疑似患有脑肿瘤斑马鱼的成像中,DeepRecon Pro ImageClarity重构消除了掩盖样品信息特征的噪声。由美国加州理工学院的D. Ayyappa Raja和Jan Stundl提供。

  • 半导体封装上的C4 bump
    半导体封装上的C4 bump

    半导体封装上的C4 bump

    使用DeepRecon Pro ImageClarity对该C4 bump样品进行可视化,可以发现金属轨迹上隐藏的颗粒,这些颗粒在标准(FDK)重构中无法清晰显示。

蔡司DeepRecon Pro

更多示例
  • 与DeepRecon Pro图像相比,这张带有标记的FDK图像带有显而易见的噪点
    使用DeepRecon Pro重构

    蔡司VersaXRM采集的商用智能手表软包电池图像

    左:标准FDK重构。
    右:DeepRecon Pro IQ重构展现出色图像质量。

  • 标准重构
    DeepRecon Pro Ultra重构

    通过蔡司UltraXRM成像的fcBGA倒装芯片

    左:标准重构,1000幅投影,18小时扫描

    右:DeepRecon Pro Ultra重构,250幅投影,4.5小时扫描,效率提高4倍。

  • 通过蔡司620 Versa成像的斑马鱼样品:使用标准FDK重构
    通过蔡司620 Versa成像的斑马鱼样品:使用DeepRecon Pro重构

    通过蔡司VersaXRM成像的斑马鱼样品

    左图所示为标准FDK重构;右图所示为DeepRecon Pro IQ重构,其中的噪声明显更少。

    由瑞士巴塞尔大学的Bert Müller教授提供

  • 小鼠肺
    小鼠肺——DeepRecon Pro成像

    通过蔡司VersaXRM成像的小鼠肺

    样品经碘染色后通过3001次投影拍摄。重构使用DeepRecon Pro IQ完成。与使用FDK重构的等效图像(左图)相比,噪声更小、特征显示更清晰。

大豆花
大豆花
左图为标准重构。而在右图中,DeepScout展现出明显更多的细胞信息。样品由唐纳德丹福斯植物科学中心Keith Duncan提供

蔡司DeepScout

观察视野级别的分辨率及通量

蔡司DeepScout利用高分辨率三维X射线显微镜数据集,通过先进的卷积神经网络模型来增强分辨率较低、观察视野较大的数据集。利用独特的X射线显微镜Scout-and-Zoom功能,DeepScout可以跨尺度连接分辨率和对比度,以训练强大的超分辨率图像还原深度学习模型。

  • 进行大视野扫描
  • 通过蔡司DeepScout重构算法馈入数据
  • 在明显更大的观察视野上获得接近放大扫描的分辨率。

蔡司DeepScout的核心依托于生成多尺度、空间对齐数据集的能力,由此来训练神经网络以提升重构。在深度学习的助推下,新功能缓和了观察视野和分辨率之间传统的取舍矛盾。 

DeepScout可包含在AI Supercharger和Premium ART套装中,也可作为独立模块通过云或工作站使用。

DeepScout在聚合物电解质燃料电池样品中的应用。

DeepScout

工作原理

您的体积扫描现已覆盖样品的整个观察视野。选定的高分辨率扫描会训练整个模型,为您提供高分辨率观察视野(FOV)。这是一项具有重要意义的人工智能技术,能够以空前的速度通过独到方式在整个大观察视野上实现精细结构的可视化。

利用DeepScout采集的智能手机芯片封装

对于大观察视野扫描,通过高分辨率扫描训练模型,并对LFOV进行高分辨率重构。
骨骼中的生物医用金属植入物。未使用MARS(左图),使用MARS(右图)。
骨骼中的生物医用金属植入物。未使用MARS(左图),使用MARS(右图)。
骨骼中的生物医用金属植入物。未使用MARS(左图),使用MARS(右图)。

材料意识重构解决方案(MARS)

确保易衰减样品的出色图像质量

MARS是一种重构算法,它可以剖析重构中的成分。在实验室环境中进行X射线重构的一大挑战是,用多色射线源成像会生成不同的X射线能量,从而导致射线硬化的现象。当您的材料非常密实且嵌入密度相对较低的材料时,这一影响便尤其具有挑战性。MARS会告知重构系统如何在高密度物体之间的区域对极端射线硬化的影响作出补偿。这一点在生物材料等应用中十分重要,在这些应用中,您可能会看到植入物紧挨着骨骼或组织。电子器件亦是如此:在印制电路板上,密度极高的焊接球出现在其余密度较低的材料旁,产生了明显的伪影。MARS能够重构您的图像,以补偿此类影响。

MARS现已纳入伪影减少(Artifact Reduction)套装中。

药品样品由大乳糖载体颗粒和较小(< 1μm)API颗粒构成。左侧所示图像为标准FDK;右侧所示图像已经过PhaseEvolve处理

药品样品由大乳糖载体颗粒和较小(< 1μm)API颗粒构成。左侧所示图像为标准FDK;右侧所示图像已经过PhaseEvolve处理。直方图显示了图像中的强度分布。左图中,所有相位错综复杂,因此难以分割图像。右图中,直方图显示了使用PhaseEvolve实现的分化良好相位,如两处峰值所示。样品由英国曼彻斯特大学提供

PhaseEvolve

增强图像衬度并改善分割

蔡司PhaseEvolve是一种正在申请专利(US11645792B2)的后处理重构算法,其通过揭示X射线显微镜所固有的材料成分衬度来增强图像对比度,而这些衬度通常会被低中密度样品或高分辨率数据集中的相位效应所掩盖。改善结果的衬度和分割后,可进行更准确的定量分析。

PhaseEvolve现已可在伪影减少套件中和云端使用。

标准重构
OptiRecon
相机模块:使用标准FDK在90分钟内进行1200次投影(左图),相比之下使用OptiRecon在22分钟内进行300次投影(右图)。在片刻之内获得不相伯仲的图像质量。

蔡司OptiRecon

快捷高效的迭代重构解决方案

以快速、高效的算法为基础,在您的电脑桌面上操作即可进行迭代重构,使您的扫描速度提升高达4倍,或在同样的通量下改善图像质量。蔡司OptiRecon是一个经济的解决方案,可以为广泛的样品类别提供出色的内部断层扫描成像质量或快速的成像通量。

OptiRecon可包含在Recon套装和Premium ART套装中,也可作为独立模块使用。

架构:兼具灵活性与可及性

蔡司高级重构工具箱旨在优化X射线重构结果,并确保易于使用。
(a) 标准重构;(b) DeepRecon Pro ImageClarity重构;(c) 测试:使用正确模型去除噪声;(d) 特征被去除:选择了错误模型。

(a) 标准重构;(b) DeepRecon Pro ImageClarity重构;(c) 测试:使用正确模型去除噪声;(d) 特征被去除:选择了错误模型。

图像差异(Image Difference)功能

利用蔡司图像差异(Image Difference)功能,您可以清楚地看到模型与重构图像之间的关系。通过检查模型,您可以确信训练模型是在去除噪声,而不会误删特征。

(左)未经过感兴趣区域训练的DeepScout;(中)经过感兴趣区域训练的DeepScout:已去除光晕;(右)内部条纹伪影也已去除

(左)未经过感兴趣区域训练的DeepScout;(中)经过感兴趣区域训练的DeepScout:已去除光晕;(右)内部条纹伪影也已去除

感兴趣区域训练

用于蔡司DeepRecon Pro和蔡司DeepScout的感兴趣区域训练可将模型训练的重点放在您选择的重要数据上,消除扫描量中的偏差,从而获得更好的性能。感兴趣区域训练对于增强对比度和消除伪影大有裨益,可大幅缩短模型的训练时间。

模型数据库用户界面。可对每个模型的信息进行搜索和排序
模型数据库用户界面。可对每个模型的信息进行搜索和排序

模型数据库用户界面。可对每个模型的信息进行搜索和排序

模型数据库用户界面。可对每个模型的信息进行搜索和排序

轻松管理您的工作

模型数据管理

随着时间的推移,您开发的模型数量会迅速积累,因此模型数据库工具有助于管理您存储的模型。该管理工具能够以易于排序和搜索的方式显示所有可用模型的列表。模型可导出为zip文件,也可从zip文件导入,以便在不同的ART客户端之间共享经过训练的模型。

Recon服务器状态

此功能可让您在多个连接的客户端上轻松管理Recon服务器作业队列状态,防止拥堵和运行中断。

多种途径任您选择:如何访问ART

ART的独特架构为您提供了适合您工作条件的选项和灵活性。

工作站

使用永久许可证可在功能强大的高性能工作站和专用硬件上访问ART。当您需要99.999%的可靠性以及全套ART功能更迅速地处理数据时,这便是适宜的选择。

限时许可证

利用Recon服务器和云支持架构,您可以选择限时许可证(每项许可可为多达三个用户提供访问高性能工作站、另一个工作站或笔记本电脑的权限),从而实现远程工作。如果您只需为某一项目使用ART,比起永久许可,限时许可将会是更适合的选择。或者,如果您在使用后认为这一结构充分满足了您的需求,也可将限时许可证轻松升级为永久许可证。

云端

您还可以通过云端访问多个ART模块。云端访问包括配备多个接入点的多席位设置,而无需投入资本。这为广大用户提供了访问权限,获取数据的时间基于您的IT基础设施。

与您的蔡司销售代表合作,掌握您当前的情况,并为您的短期和长期需求确定理想的解决方案或方案组合。

DeepRecon Pro
DeepScout
PhaseEvolve
MARS
OptiRecon

系统

Versa






Context、Crystal CT






Ultra


高性能工作站,配有永久许可证和/或限时许可证






云端,仅配有一年期许可证




套装

人工智能增益



伪影减少



重构套装



高级版ART






独立模块


*VersaXRM 730和615自动包含带2年许可证的DeepRecon Pro,或升级为永久许可证

描述从ART客户端到ART云服务器的数据传输的图表

无状态处理大大增强数据安全

您的数据是实践的基础,由您掌控。作为用户,您可以完全自主掌控与同行及合作者共享您的数据、结果和训练模型。您的数据在处理和传输过程中均受到保护。蔡司的核心隐私原则是:您的数据归您所有。上传的所有数据都只属于您和您的组织,而确保您的数据无丝毫泄露则是我们工作的重中之重。关于数据的发送场所和处理方式,您尽可放心。

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