GeoDict bietet ein umfassendes Funktionspaket für die 3D-Bildverarbeitung, Segmentierung, Visualisierung und 3D-Bildanalyse von Materialmikrostrukturen. Importieren Sie Bilddaten aus CT und Mikro-CT (µCT), Synchrotron-CT, FIB-REM sowie anderen 2D- oder 3D-Bildgebungsverfahren und verarbeiten Sie die Daten direkt in GeoDict, um sie für eine zuverlässige quantitative Analyse aufzubereiten.
Mit ImportGeo-Vol lassen sich 3D-Bilder und 2D-Bilder sowie Bildstapel in einer einzigen Umgebung filtern, korrigieren und segmentieren. Leistungsstarke Werkzeuge der Bildverarbeitung helfen dabei, Rauschen zu reduzieren, strukturelle Merkmale hervorzuheben und Bildartefakte zu entfernen.
Es steht eine breite Palette an Segmentierungsmethoden zur Verfügung, von manueller und automatischer Schwellenwertbestimmung (Otsu und K-Means) über Mehrphasen-Segmentierung und Wasserscheidenverfahren bis hin zu fortschrittlicher KI-basierter Bildsegmentierung unter Verwendung von maschinellem Lernen und neuronalen Netzmodellen mit einem einfachen Rahmenwerk für die Beschriftung und das Training.
Mit dem zusätzlichen GeoDict-AI-Modul für erfahrene Anwender lassen sich noch fortschrittlichere neuronale Netze trainieren und auf anspruchsvolle Datensätze anwenden, bei denen die Bildverbesserung im Vordergrund steht oder herkömmliche Segmentierungsmethoden an ihre Grenzen stoßen.
Das Ergebnis ist eine segmentierte, quantitative 3D-Darstellung des tatsächlichen Materials, in der Poren, Partikel, Körner, Fasern, Risse, Materialphasen und andere strukturelle Merkmale identifiziert und vermessen werden können. Anstatt zwischen mehreren Softwarepaketen hin- und herzuwechseln, können Anwender direkt vom Bildimport und der Segmentierung zur 3D-Bildanalyse, Visualisierung, Berichterstellung und Automatisierung übergehen.
GeoDict ist nicht nur für einzelne Datensätze konzipiert, sondern auch für reproduzierbare und wiederholbare Analyse-Workflows. Verarbeitungs- und Analyseschritte lassen sich automatisieren und konsistent auf eine große Anzahl von Proben anwenden, was Forschungs-, Qualitätskontroll- und industriellen F&E-Teams dabei hilft, vergleichbare Ergebnisse zu erzielen und gleichzeitig den manuellen Aufwand zu reduzieren.
GeoDict Anwendungen
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Quantitative 3D-Bildanalyse und Materialcharakterisierung
Verwandeln Sie segmentierte 3D-Bilddaten in zuverlässige, reproduzierbare quantitative Informationen über Ihr Material. GeoDict kombiniert universelle Messwerkzeuge mit speziellen Algorithmen, die für poröse, körnige, faserige und mehrphasige Mikrostrukturen entwickelt wurden. Forscher und Ingenieure können komplexe Materialien direkt aus CT-, Mikro-CT- (µCT), FIB-REM- und anderen 3D-Datensätzen charakterisieren und Bilddaten in aussagekräftige technische Messwerte umwandeln.
Je nach Anwendung kann GeoDict zur Quantifizierung folgender Eigenschaften eingesetzt werden:
Bestimmung der Gesamt-, offenen und geschlossenen Porosität sowie Identifizierung einzelner Poren mithilfe spezieller Trennalgorithmen. Quantifizierung von Porenvolumen, volumenäquivalenten Durchmessern und Durchmessern der eingeschriebenen Kugel, Porengrößenverteilungen, Oberfläche, Verhältnis von Oberfläche zu Volumen, Aspektverhältnis, Sphärizität, Ausrichtung, Kontaktfläche und anderen Formparametern. Statistische Verteilungen können nach Porenzahl, Volumen oder Oberfläche ausgewertet und direkt in 3D visualisiert werden.
Charakterisierung der Topologie und Zugänglichkeit komplexer Porenstrukturen mithilfe geometrischer und Porosimetrie-basierter Porengrößenverteilungen, Porenkehl-Analyse, Bubble Point-Berechnungen, Perkolationspfaden, Grenzpfaddurchmessern, kürzesten Pfaden, Sehnenlängenverteilungen und geodätischer Tortuosität.
Trennung berührender oder verbundener Objekte und Quantifizierung der individuellen Korngröße, der Korngrößenverteilung, des Volumens, der Oberfläche, des Verhältnisses von Oberfläche zu Volumen, der Sphärizität, des Seitenverhältnisses, der Ausrichtung und der räumlichen Verteilung. Spezielle „GrainFind“-Algorithmen kombinieren die Trennung und Wiederverbindung von Objekten mit Best-Fit-Darstellungen wie Ellipsoiden, Kastenmodellen oder kurzen Fasern für eine detaillierte statistische Charakterisierung.
Identifizieren und trennen einzelner Fasern mithilfe spezieller bildverarbeitender oder KI-gestützter Methoden. Bestimmen Sie Faserdurchmesser- und Längenverteilungen, Orientierungsverteilungen und Orientierungstensoren, Krümmung und Kräuselung und visualisieren Sie räumlich aufgelöste Faserorientierungen. KI-gestützte Methoden können zudem Fasern vom Bindemittel unterscheiden, wo herkömmliche Graustufen-Segmentierung nicht ausreicht.
Messer der lokalen Dicke und von Dickenvariationen in komplexen 3D-Strukturen sowie Visualisierung von Dickenverteilungen direkt auf dem Material. Diese Messungen sind besonders nützlich für die Qualitätskontrolle, bei dünnen Strukturen, Beschichtungen, Wänden sowie porösen oder zellularen Materialien.
Quantifizierung von Poren, Feststoffen und einzelnen Materialphasen sowie von Dichte und Flächengewicht. Analysieren von räumlichen Schwankungen mithilfe von schichtweisen Statistiken, 2D-Dichtekarten und 3D-Inhomogenitätsanalysen, um lokale Abweichungen oder ungleichmäßige Materialverteilungen zu identifizieren.
Segmentierung und quantitative Charakterisierung von Strukturdefekten in 3D, einschließlich ihres Volumenanteils, ihrer Größe, lokaler Abmessungen, Oberflächenmerkmale, Konnektivität und räumlicher Verteilung.
Analyse verbundener Komponenten, Oberfläche und spezifischer Oberfläche, Feststoffgrößenverteilungen, Perkolationspfade, Sehnenlängenverteilungen, 2-Punkt-Korrelationsfunktionen und anderer statistischer Deskriptoren. Die erweiterte Charakterisierung mithilfe von Minkowski-Parametern liefert quantitative Informationen über Volumen, Oberfläche, Krümmung und Topologie komplexer Mikrostrukturen.
GeoDict bietet spezielle Module für die verschiedenen Phasen und Arten der 3D-Bildverarbeitung und quantitativen Bildanalyse. ImportGeo-Vol importiert, verarbeitet und segmentiert 2D- und 3D-Bilddaten; GeoDict-AI ermöglicht es Anwendern, neuronale Netze für anspruchsvolle Bildverbesserungs- und Segmentierungsaufgaben zu trainieren, zu validieren und anzuwenden; PoroDict bietet eine detaillierte Charakterisierung von getrennten und verbundenen Porenstrukturen; MatDict quantifiziert geometrische und statistische Materialeigenschaften; GrainFind identifiziert, trennt und analysiert Körner, Partikel und körnige Strukturen; und FiberFind identifiziert und führt die quantitative Charakterisierung von einzelnen Fasern und faserigen Strukturen durch. ImportGeo-CAD, MeshGeo und ExportGeo-CAD erweitern den Arbeitsablauf um den Import, die Verarbeitung und den Export von Oberflächennetzen.
Eine besondere Stärke von GrainFind und FiberFind liegt darin, dass sie über die herkömmliche Phasensegmentierung hinausgehen. Spezielle Algorithmen identifizieren und trennen einzelne Objekte, selbst wenn benachbarte Körner oder Fasern im segmentierten 3D-Bild miteinander verbunden sind. GrainFind nutzt spezielle Methoden zur Korntrennung und -wiederverbindung, während FiberFind sowohl klassische bildverarbeitende als auch KI-gestützte Ansätze für die Faseridentifizierung bietet. Praktische Standardeinstellungen erleichtern die Einrichtung gängiger Analysen, während detaillierte Parameter weiterhin zugänglich sind, wenn Arbeitsabläufe für ein bestimmtes Material oder einen bestimmten Datensatz optimiert werden müssen.
Zu den besonders leistungsstarken GeoDict-Funktionen für die 3D-Bildanalyse gehören:
- Umfassende Porencharakterisierung über die einfache Porosität hinaus, die Statistiken zu einzelnen Poren, geometrische Porengrößenanalyse, virtuelle Porosimetrie, Charakterisierung von Porenengpässen, Bubble Point, Konnektivität, Perkolationspfade und Tortuosität in einer einzigen Softwareumgebung vereint.
- Spezialisierte Korn-, Partikel- und Pulveranalyse, einschließlich der Trennung sich berührender Objekte, detaillierter Form- und Größenstatistiken, angepasster Objektdarstellungen, räumlicher Orientierung und statistischer Verteilungen.
- Fortgeschrittene Faseridentifizierung und -analyse, einschließlich KI-gestützter Trennung einzelner Fasern und Bindemittel sowie Verteilungen von Faserdurchmesser, -länge, -orientierung, -Krümmung und -lockigkeit.
- Detaillierte Analyse der Materialmorphologie und Heterogenität, einschließlich lokaler Dicke, Volumenanteile, Oberfläche, Konnektivität, 2D- und 3D-Raumstatistiken, Minkowski-Parametern und Korrelationsfunktionen.
- Integrierte quantitative Ergebnisse und professionelle Visualisierung mit numerischen Werten, statistischen Verteilungen, Diagrammen und farbcodierten 2D- und 3D-Ergebnisdarstellungen, die direkt in GeoDict verfügbar sind.
- Reproduzierbare und automatisierte Bildanalyse-Workflows unter Verwendung des Session-Makros und der integrierten GeoPy-Python-Schnittstelle. Analyseschritte werden automatisch aufgezeichnet und können gespeichert, bearbeitet, geteilt und wiederholt auf ähnliche Datensätze angewendet werden, was eine Standardisierung der Hochdurchsatzanalyse ermöglicht.
Analyse, Auswertung und Weiterverarbeitung in einer Softwareumgebung
GeoDict vereint diese spezialisierten Methoden der Materialanalyse in einer flexiblen, professionellen Softwareumgebung für den Ingenieurbereich. Anwender können nahtlos vom ursprünglichen 3D-Scan über die Segmentierung zu quantitativen Messungen, statistischen Analysen, 2D- und 3D-Visualisierungen, der Berichterstellung und automatisierten Workflows übergehen, ohne Daten zwischen verschiedenen Softwarepaketen übertragen zu müssen.
Die Analyseergebnisse werden im GeoDict Result Viewer dargestellt und können als standardisierte PDF-Berichte gespeichert werden, während Diagramme und numerische Ergebnisse zur weiteren Dokumentation und Auswertung exportiert werden können. Das Session-Makro zeichnet Verarbeitungs- und Analyseschritte automatisch auf, wodurch Arbeitsabläufe leicht reproduzierbar und gemeinsam nutzbar sind. Für anspruchsvollere Anforderungen bietet die integrierte GeoPy-Python-Schnittstelle programmatischen Zugriff auf GeoDict-Befehle, -Strukturen und -Ergebnisse und ermöglicht maßgeschneiderte Automatisierung, Stapelverarbeitung, Datenauswertung und Berichtserstellung.
Dieser integrierte Ansatz macht GeoDict besonders geeignet für die Materialforschung, Produktentwicklung, industrielle CT- und Mikro-CT-Labore, zerstörungsfreie Prüfung, Qualitätssicherung, Fehleranalyse sowie industrielle F&E-Labore. Und wenn Fragen über die 3D-Bildanalyse hinausgehen, kann dieselbe segmentierte 3D-Mikrostruktur direkt mit zusätzlichen GeoDict-Modulen für die Vorhersage von Eigenschaften und multiphysikalische Simulation verwendet werden, ohne dass das Modell neu erstellt oder in eine andere Softwareumgebung übertragen werden muss.
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