伊万里瓷器文件格式描述(IMS)

伊万里瓷器文件格式设计允许快速的可视化非常大的图像。为此它不仅原始图像数据也存储低分辨率版本的原始数据。这允许可视化软件只有低分辨率数据加载,当这些就足够了。也为目的的快速可视化伊万里瓷器文件格式存储在相邻的3 d图像数据块(3 d区块hdf-terminology)只允许可视化软件加载那些领域的数据视图。多分辨率结构和chunk-wise存储布局是这样的基石高性能文件格式。

总结

标准的文件格式是基于HDF5(分层数据格式5)发达国家超级计算应用中心,伊利诺伊大学香槟分校。bob综合app官网登录这允许广泛使用HDF5库和工具的使用。

伊万里瓷器5.5文件包括三个主要类型的组(或文件夹)的图片:

• 数据集:图像本身(包括所有片、通道和时间点,分辨率水平)
• DataSetInfo:图像元数据信息(如voxelsize)
• 缩略图:2 d图像的缩略图。

一个额外的组可能包含伊万里瓷器的场景:

• 现场或Scene8:超越对象、注释等。

在本文档中,集团、属性和数据集引用HDF5文档中给出的概念。只要给出一个路径(/数据/ ResolutionLevel 12)应该打开相应的组和子组。

前“伊万里瓷器经典”和“Imaris3”基于HDF5文件格式不规范,不会在本文档中描述。

工具和资源

从HDF组Bitplane使用HDF5库作为阅读和写作的后端HDF5文件。一个好的起点阅读关于HDF5 HDF5集团文件格式的网站http://www.hdfgroup.org/HDF5/。HDF集团提供的图书馆开源和免费的。建议利用图书馆而不是创建自己的HDF5阅读器/写入器。

HDF集团还提供了有用的工具和库。值得注意的是HDFView,基于java的HDF文件检查器。这里可以免费下载。

强烈建议使用IMS HDFView看一些例子文件以了解文件的格式。

结构

伊万里瓷器5.5文件结构是由一根“文件夹”和三个主要群体,数据集,DataSetInfo和缩略图。

右边的屏幕截图的IMS HDFView文件显示HDF文件结构。形象的例子有两个频道和3水平分辨率。

数据集文件夹包含实际的图像数据。DataSetInfo文件夹包含描述性的参数。缩略图文件夹包含一个2 d图像的缩略图。

路径	属性	价值	描述
/	ImarisDataSet	ImarisDataSet	特定的格式
	FormatVersion	发送的	格式版本
/ DataSetInfo			包含数据集信息
/缩略图			包含了缩略图dataz

数据集

伊万里瓷器5.5数据集具有以下结构。数据集由一个或多个3 d图像(2 d图像一维的大小等于1)。当一个或多个时间点数据集有多个渠道它存储为每个频道和3 d图像每个时间点。数据保存在文件中使用的块(见HDF5文档),可以使用GNU GZIP压缩。良好的阅读性能,块的大小必须存储在伊万里瓷器软件可视化的要求(见章节伊万里瓷器Datablocks下文)。

HDF5块机制意味着数据集的有效尺寸可以比原来的三维图像的大小。因此,属性ImageSizeZ ImageSizeY和ImageSizeX也与每个数据集保存。

数据集的类型需要类似类型的数据存储。在下表中列出有效类型。

HDF5数据类型	伊万里瓷器图像数据类型
H5T_NATIVE_UCHAR	8位无符号整数(字符)
H5T_NATIVE_USHORT	16位无符号整数(短)
H5T_NATIVE_UINT32	32位无符号整数
H5T_NATIVE_FLOAT	32位浮点数

创建属性数据集应该分块、存储分配时间增量,填补价值没有,压缩没有或GZIP。如果GZIP压缩被激活,可以使用任何有效的GZIP参数(即压缩0到9是可以接受的,3者优先)。

随着每一个三维图像,保存相应的直方图(见下表)。直方图是HDF5 1 d 64位无符号整数类型的数据集。它的长度可以读出使用HDF5库。第一个值对应值的计数HistogramMin的形象。最后一个值的计数HistogramMax形象。

路径	属性	描述
/数据/ ResolutionLevel 0 0 0 /计算/频道		信息有关决议0,时间点0和通道0
	ImageSizeX = 285	尺寸X的像素分辨率级别0
	ImageSizeY = 218	在Y像素大小
	ImageSizeZ = 64	在Z像素大小
	ImageBlockSizeX = 64	大小的图像块在X的像素分辨率级别0 (alpha版本)-弃用
	ImageBlockSizeY = 256	在像素大小的图像块在Y (alpha版本)-弃用
	ImageBlockSizeZ = 64	在像素大小的图像块在Z (alpha版本)-弃用
	HistogramMin = 0	最小值对应的直方图的图像
	HistogramMax = 255	直方图的最大价值
/数据/分辨率级别0 /计算/通道0 /数据		大小的图像,ImageSizeX * ImageSizeY * ImageSizeZ
/数据/分辨率级别0 /计算/通道0 /直方图		图像的直方图。第一本对应HistogramMin HistogramMax最后一本
/数据/ ResolutionLevel 0 0 /通道1的计算		信息有关决议0,时间点0和1频道
/数据/ ResolutionLevel 0 0 /通道0 /数据的计算		图像数据的分辨率0,时间点0和通道0
/数据/ ResolutionLevel 0 /计算/通道0 /直方图		图像直方图解决0,时间点0和通道0

例子:

mFileId = H5Fopen (mFileName.c_str ()、H5F_ACC_RDONLY H5P_DEFAULT);hid_t vDataSetId = H5Gopen (mFileId,“数据集”);hid_t vLevelId = H5Gopen (vDataSetId分辨率级别0);hid_t vTimePointId = H5Gopen (vLevelId,“计算0”);hid_t vChannelId = H5Gopen (vTimePointId,“0”频道);hid_t vDataId = H5Dopen (vChannelId,“数据”);/ /读取属性ImageSizeX, Y, Z hsize_t vFileDim [3] = {ImageSizeZ、ImageSizeY ImageSizeX};hid_t vFileSpaceId = H5Screate_simple (3 vFileDim零);char * vBuffer = new vBuffer [ImageSizeZ * ImageSizeY * ImageSizeX);H5Dread (vDataId、H5T_NATIVE_CHAR H5S_ALL、vFileSpaceId H5P_DEFAULT, vBuffer);

在上面的例子中,整个三维图像分辨率对应0,时间点0和通道0是阅读。使用HDF5库也可能只读形象的一部分,内存或其他要求

DataSetInfo

DataSetInfo组包含所有从伊万里瓷器图像参数。的部分被存储为HDF5组、参数存储为HDF5属性。Hdf5属性可以使用H5Aopen_name打开并使用H5Aread读。所有属性都存储为字符串类型,即数字必须被转换成字符串。HDF5类型的属性是一个数组H5T_C_S1 (C字符串)。

在下面,“LSM”一词作为“激光扫描显微镜”的缩写。

集团/部分名称	属性/参数名称	描述
ImarisDataSet		本节包含文件中的数据组织的信息。(总是)
	创造者=伊万里瓷器
	NumberOfImages = 1	目前只有一个multi-channel-time图像每个文件
	版本= 5.5	伊万里瓷器的版本创建这个文件
伊万里瓷器		缩略图和伊万里瓷器的信息。(总是)
	文件名= retina.ims	原始文件的名称
	ManufactorString =通用伊万里瓷器3. x	Manufactor信息
	ManufactorType = LSM	Manufactor类型信息
	ThumbnailMode = thumbnailMIP	缩略图的数据表示的类型。有效值是“thumbnailNone”、“thumbnailMiddleSection”、“thumbnailMIP”或“thumbnailNone”。
	版本= 5.5	伊万里瓷器的版本创建这个文件
图像		数据集的信息。(总是)
	描述=核	在纯文本图像的详细描述(可以多行)
	ExtMax0 = 46.7464	最大的数据。扩展X(在给定单位:嗯,海里,…)
	ExtMax1 = 35.7182	最大的数据。扩展Y
	ExtMax2 = 12.6	最大的数据。扩展Z
	ExtMin0 = -10.3	数据来源X
	ExtMin1 = -1.5	数据来源Y
	ExtMin2 = 3.4	数据来源Z
	LensPower x = 63	反褶积参数
	Name = m1193.pic	简短描述图像的(一些字符)
	Noc = 2	数量的渠道
	RecordingDate = 1991-10-01 16:45:45	“YYYY-MM-DD HH: MM: SS”
	单位=嗯	“米”、“毫米”,“嗯”或“纳米”
	X = 285	图像尺寸X(压)
	Y = 218	图像尺寸Y(压)
	Z = 64	图像大小Z(压)
X频道		信息通道X(每个通道有一个部分)(总是)
	颜色= 1 0 0	基本颜色(r, g, b浮点值从0.0到1.0)
	ColorMode = BaseColor	“BaseColor”、“TableColor”见下面的例子的颜色表模式。
	ColorOpacity = 0.168	体绘制显示通道的不透明度(浮点值从0.0到1.0)
	194.921 ColorRange = 0	显示“对比”
	描述= Cy5	详细描述的通道
	获得= 0	反褶积参数
	LSMEmissionWavelength =	发射波长
	LSMExcitationWavelength =	激发波长
	LSMPhotons =	反褶积参数
	LSMPinhole =	针孔直径
	Max = 255	数据通道图像的最大价值
	MicroscopeMode =	反褶积参数
	最小值= 0	数据通道图像的最小值
	Name = CollagenIV (TxRed)	通道的简短描述(一些字符)
	NumericalAperture =	数值孔径
	抵消= 0	反褶积参数
	针孔= 0	反褶积参数
	RefractionIndexEmbedding =	反褶积参数
	RefractionIndexImmersion =	反褶积参数
TimeInfo		所有渠道的信息。(总是)
	DataSetTimePoints = 1	时间点的数据集的数量
	FileTimePoints = 1	文件中的时间点的数量(目前DataSetTimePoints一样)
	TimePoint1 = 1991-10-01 16:45:45.000	时间时间点1。时间点之间的时间必须严格增加。
日志		任何信息的历史形象(特别是数据操作)。
	条目= 3	数量的条目(数量的图像数据的修改)。可以是零。
	Entry0 =	第一次修改
	Entry1 =	第二次修改
	Entry2 =	第三次修改

注意,其他组/部分可用取决于原始文件格式(奥林巴斯,蔡司等)

读LSMEmissionWavelength通道3的例子

mFileId = H5Fopen (mFileName.c_str ()、H5F_ACC_RDONLY H5P_DEFAULT);/ /打开DataSetInfo集团hid_t vDataSetInfoId = H5Gopen (mFileId“DataSetInfo”);/ /打开通道3组hid_t vChannel3Id = H5Gopen (vDataSetInfoId“频道3”);/ /打开属性LSMEmissionWavelength hid_t vAttributeId = H5Aopen_name (vChannelId“LSMEmissionWavelength”);/ /获取数据空间hid_t vAttributeSpaceId = H5Aget_space (vAttributeId);/ /获得属性值大小hsize_t vAttributeSize = 0;H5Sget_simple_extent_dims (vAttributeSpaceId &vAttributeSize, NULL);/ /创建缓冲区char * vBuffer = new char [(bpSize) vAttributeSize + 1];vBuffer [vAttributeSize] = ' \ 0 ';/ /读取属性值H5Aread (vAttributeId、H5T_C_S1 vBuffer);

缩略图

缩略图目录包含一个2 d,广场RGBA形象,任意大小的(典型值是128 x128或256 x256)。图像数据的缩略图大小W应该阅读使用unsigned char的缓冲区大小的W W x 4 (H5Dread)。HDF5数据集大小是W行和W x 4列。每个图像像素是存储为4 HDF5值,以红色、绿色、蓝色和α组件。

例子

/ /打开组缩略图的东西在哪里H5Gopen (mFileId“缩略图”);/ /获得数据集hid_t vThumbnailDataId = H5Dopen (vThumbnailId,“数据”);/ /得到dataspace hid_t vThumbnailSpaceId = H5Dget_space (vThumbnailDataId);/ /获得数据的大小hsize_t vThumbnailDims [2];H5Sget_simple_extent_dims (vThumbnailSpaceId vThumbnailDims, NULL);char * vBuffer = new char [(bpSize) (vThumbnailDims [0] * vThumbnailDims [1]));/ /读取缩略图数据H5Dread (vThumbnailDataId、H5T_NATIVE_UCHAR H5S_ALL, H5S_ALL, H5P_DEFAULT, vBuffer);/ /创建图像vThumbnail =新形象(vThumbnailDim [1] / 4, vThumbnailDim [0]);对于所有缩略图像素{vThumbnail [vPixel]。红色= vBuffer [vIndex];vThumbnail [vPixel]。Green = vBuffer[vIndex+1]; vThumbnail[vPixel].Blue = vBuffer[vIndex+2]; vThumbnail[vPixel].Alpha = vBuffer[vIndex+3];

数据

多分辨率结构和chunk-wise存储布局是这样的基石高性能文件格式。

块大小

高效的数据访问的可视化伊万里瓷器5.5 3 d文件格式存储图像数据块。典型的块大小是128 x128x64或256 x256x16。最优块大小是由图像的几何形状,这是不容易为复制指定规则就是伊万里瓷器的块大小将写入hdf-file。也没有必要因为hdf图书馆非常有效地读取数据,只要布局不完全不同。如果你想为伊万里瓷器写图像文件阅读,尝试创建3 d大约1 mb的块大小。这将产生好结果呈现在伊万里瓷器。如果你需要调整性能,请联系Bitplane工程团队获得更详细的信息。

分辨率水平

高效的可视化的伊万里瓷器5.5文件格式存储不仅原始数据,而且低分辨率版本的原始数据。文件的分辨率水平的数量是由下面的伪代码:

空白getMultiResolutionPyramidalSizes (const size_t [3] aDataSize, std::向量aResolutionSizes) {const浮动mMinVolumeSizeMB f = 1.;aResolutionSizes.clear ();size_t [3] vNewResolution = aDataSize;浮动vVolumeMB;做{vResolutionSizes.push_back (vNewResolution);size_t [3] vLastResolution = vNewResolution;size_t vLastVolume = vLastResolution [0] * vLastResolution * vLastResolution [1] [2];for (int d = 0;d < N;+ + d){如果((10 * vLastResolution [d]) * (10 * vLastResolution [d]) > vLastVolume / vLastResolution [d]) vNewResolution [d] = vLastResolution [d] / 2; else vNewResolution[d] = vLastResolution[d]; // make sure we don't have zero-size dimension vNewResolution[d] = std::max((size_t)1, vNewResolution[d]); } vVolumeMB = vNewResolution[0] * vNewResolution[1] * vNewResolution[2]) / (1024.f * 1024.f); } while (vVolumeMB > mMinVolumeSizeMB); }