Open Microscopy EnvironmentหรือOMEคือกลุ่มความร่วมมือที่พัฒนา โครงสร้างพื้นฐาน แบบโอเพนซอร์สสำหรับกล้องจุลทรรศน์ OME เป็นที่รู้จักในด้านการดูแลรักษาระบบเซิร์ฟเวอร์ OMERO สำหรับจัดการไฟล์กล้องจุลทรรศน์ ไลบรารี Bio-Formats สำหรับแปลงรูปแบบไฟล์เฉพาะให้เป็นรูปแบบที่ใช้งานร่วมกันได้ รวมถึงมาตรฐานภาพ OME-TIFF และ OME-Zarr

โครงการนี้เริ่มต้นขึ้นราวปี 2001 โดยJason Swedlow , Ilya Goldberg และPeter Sorgerโดยมีการเผยแพร่วิสัยทัศน์ดั้งเดิมในวารสารScienceในปี 2003 และเปิดตัวอย่างเป็นทางการในปี 2005 ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]}

กลุ่มพันธมิตรได้เผยแพร่แบบจำลองเมตาเดตา OME-XML ในปี 2548 ซึ่งนำไปสู่รูปแบบไฟล์ OME-TIFF ^{[ 1 ]}ในปี 2553 ไลบรารี Bio-Formats ได้รับการเผยแพร่ ทำให้สามารถแปลงรูปแบบไฟล์ที่เป็นกรรมสิทธิ์ (เช่น . czi ของ Zeissและ . lif ของLeica ) ให้เป็นรูปแบบเปิดที่ใช้งานร่วมกันได้ ^{[ 5 ] [ 6 ]}

ซอฟต์แวร์ OMERO.server สำหรับจัดการและแบ่งปันภาพถูกสร้างขึ้นในปี 2549 โดยใช้ Bio-Formats เพื่อให้มีความเข้ากันได้อย่างกว้างขวาง^{[ 7 ]}มีการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องด้วยส่วนขยายสำหรับไฟล์หลายมิติและการคัดกรองเนื้อหาสูง^{[ 8 ] [ 9 ]}ในปี 2560 OME ได้เปิดตัว The Image Data Resource ซึ่งเป็นฐานข้อมูลโอเพนซอร์สของไฟล์ภาพชีวภาพที่สร้างขึ้นบนเซิร์ฟเวอร์ OMERO ^{[ 10 ] [ 11 ]}

ในปี 2021 กลุ่มพันธมิตรได้เผยแพร่ความพยายามสำหรับรูปแบบไฟล์ใหม่ที่เข้ากันได้กับการประมวลผลบนคลาวด์ชุมชน OME-NGFF (Next-Generation File Formats) ตกลงที่จะใช้Zarrและต่อมาได้เริ่มกระบวนการพัฒนามาตรฐาน OME-Zarr ^{[ 12 ] [ 13 ]}

Jason Swedlow เป็นผู้นำโครงการร่วมกับทีมงานที่มหาวิทยาลัย Dundeeโดยร่วมมือกับบริษัท Glencoe Software จนถึงปี 2025 เมื่อเขาเข้าร่วมChan Zuckerberg Initiative ^{[ 14} ] กลุ่มพันธมิตรได้เปลี่ยนไปใช้ทีมผู้นำที่ประกอบด้วย Jean-Marie Burel (มหาวิทยาลัย Dundee), Josh Moore (German BioImaging), Stefanie Weidtkamp-Peters ( ^HHU ) , Matthew Hartley ( EMBL-EBI ) และ Virginie Uhlmann ( มหาวิทยาลัย Zurich ) ^{[ 14 ]}

กลุ่ม OME ได้พัฒนาและดูแลรักษา OMERO ซึ่งเป็นแพลตฟอร์มแบบโมดูลาร์และ โอ เพนซอร์สสำหรับการจัดการข้อมูลกล้องจุลทรรศน์ โดยใช้ไลบรารี Bio-Formats ในการแปลงรูปแบบไฟล์ที่เป็นกรรมสิทธิ์ มากกว่า 100 รูปแบบ ที่ใช้ในกล้องจุลทรรศน์ (เช่น .czi ของ Zeissและ . lif ของ Leica ) ให้เป็นรูปแบบเปิดที่ใช้งานร่วมกันได้ คือ OME Model โดยใช้ OME-XML ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]}

แพลตฟอร์มประกอบด้วยส่วนประกอบหลายอย่าง รวมถึงแอปพลิเคชันแบ็กเอนด์Java (ชื่อ OMERO.server)ซึ่งจัดการการสื่อสารกับฐานข้อมูลที่จัดเก็บเมตาเดตา (เช่น ในPostgreSQL ) และเซิร์ฟเวอร์ที่จัดเก็บข้อมูลพิกเซลสำหรับรูปภาพ^{[ 7 ]}

ผู้ใช้สามารถโต้ตอบกับฐานข้อมูลผ่านทางไคลเอ็นต์ซึ่งโต้ตอบกับ OMERO.server ผ่านทางAPI ทั่วไป ตัวอย่างเช่น แอปพลิเคชันชื่อOMERO.webเป็นเว็บแอปพลิ เคชันที่ ใช้Djangoซึ่งสื่อสารกับฐานข้อมูล OMERO ทำให้ผู้ใช้สามารถสำรวจคอลเลกชันกล้องจุลทรรศน์ในเบราว์เซอร์ได้^{[ 7 ]}ซึ่งมีข้อดีเหนือกว่าการดาวน์โหลดไฟล์โดยตรง เนื่องจากข้อมูลกล้องจุลทรรศน์อาจมีขนาดใหญ่ มักเกินหลายกิกะไบต์ต่อไฟล์^{[ 7 ]}

ความเป็นโมดูลาร์นี้ทำให้แอปพลิเคชันที่กำหนดเองอื่นๆ สามารถโต้ตอบกับเซิร์ฟเวอร์ OMERO ได้ รวมถึงOMERO.importerเพื่อประมวลผลภาพสำหรับการโหลดใน OMERO ^{[ 7 ]} OMERO.figure (เพื่อสร้าง รูปภาพที่พร้อมสำหรับ การเผยแพร่ ) ^{[ 15 ]}และอินเทอร์เฟซ "pythonic ^" ezomero [ ^{16 ]}

เซิร์ฟเวอร์ OMERO ถูกนำมาใช้ในหลายสถานการณ์ที่เกี่ยวข้องกับการจัดการข้อมูลการวิจัยสำหรับกล้องจุลทรรศน์^{[ 17 ]}กรณีการใช้งาน ได้แก่เวิร์กโฟลว์การคัดกรองเนื้อหาสูง^{[ 18 ]}การแบ่งปันคอลเลกชันทางชีววิทยาแบบดิจิทัล^{[ 19 ]}และการใช้งานเพื่อการศึกษาสำหรับกล้องจุลทรรศน์เสมือนจริงที่ ใช้ร่วมกัน ^{[ 20 ]}

คลังข้อมูลรูปภาพ ซึ่งเป็นฐานข้อมูลโอเพนซอร์สของไฟล์ภาพชีวภาพ สร้างขึ้นโดยตรงบนเซิร์ฟเวอร์ OMERO ^{[ 10 ]}

สถาบันหลายแห่งทั่วโลกเป็นผู้ให้บริการเซิร์ฟเวอร์ OMERO รายชื่อครอบคลุมหลายทวีป รวมถึงองค์กรต่างๆ เช่น มหาวิทยาลัยเซาเปาโลสถาบันวิจัยเขตร้อนสมิธโซเนียนและห้องปฏิบัติการแจ็กสันในทวีปอเมริกา^{[ 20 ] [ 19 ] [ 16 ]}มหาวิทยาลัยดันดีสถาบันฟรานซิส คริกมหาวิทยาลัยเทคนิคเดรสเดนมหาวิทยาลัยทูบิงเงนและมุนสเตอร์และสถาบันคาโรลินสกาในยุโรป^{[ 10 ] [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]}และRIKEN ^{[ 26 ]}ในประเทศญี่ปุ่น

Open Microscopy Environment ได้พัฒนามาตรฐานเพื่อให้มั่นใจถึงความเข้ากันได้ของข้อมูลในระยะยาวของข้อมูลกล้องจุลทรรศน์โดยใช้รูปแบบไฟล์ที่ไม่ขึ้นกับแพลตฟอร์ม^{[ 27 ]}เมตาเดต้าในรูปแบบไฟล์เป็นไปตามแบบจำลองทั่วไปที่เรียกว่า OME-Model ซึ่งเดิมทีแสดงอยู่ในXML ^{[ 1 ] [ 28 ]}

OME-XML เป็นภาษาเมตาเดตาแบบสคีมาที่แสดงถึงแหล่งที่มาของภาพ (เช่นกล้องจุลทรรศน์เลนส์ ตัวตรวจจับ) รูปแบบการได้มาซึ่งภาพ การแมปพิกัด และรายละเอียดการทดลอง คุณลักษณะต่างๆ เช่น ความยาวคลื่นของช่องสัญญาณ ดัชนี Z จุดเวลา และวัตถุประสงค์ได้รับการกำหนดมาตรฐานเพื่อความสามารถในการทำงานร่วมกัน^{[ 1 ]}

OME-TIFF เป็นรูปแบบเปิดที่ขยายได้ซึ่งพัฒนาโดยกลุ่มความร่วมมือ Open Microscopy Environment (OME) เพื่อตอบสนองความต้องการทั้งข้อมูลและเมตาเดตาของการถ่ายภาพชีวภาพสมัยใหม่^{[ 29 ]}โดยขยาย โครงสร้าง TIFF แบบคลาสสิ กด้วยไลบรารีและการสนับสนุนเครื่องมือที่แพร่หลาย โดยการฝังเมตาเดตา OME-XML ที่มีโครงสร้างไว้ภายในแท็ก TIFF โดยเฉพาะอย่างยิ่งภายในฟิลด์ ImageDescription ของ Image File Directory (IFD) ตัวแรก ข้อกำหนดของไฟล์มีให้ใช้งานโดยกลุ่มความร่วมมือ OME ^{[ 30 ]}คุณสมบัติหลัก ได้แก่:

• การรองรับความละเอียดหลายระดับแบบพีระมิด: OME-TIFF ใช้กลไก SubIFD ของ TIFF (แท็ก 330) เพื่อแสดงภาพแบบพีระมิด ช่วยให้การนำทางภาพทำได้อย่างรวดเร็ว แต่ละระดับสามารถใช้การบีบอัดของตัวเองได้ (JPEG, JPEG 2000 เป็นต้น) และรองรับนามสกุลไฟล์ BigTIFF สำหรับไฟล์ขนาดใหญ่
• ความสามารถในการประมวลผลหลายมิติ: รองรับภาพซ้อน (Z-stacks), อนุกรมเวลา, การถ่ายภาพหลายช่องสัญญาณ และการจัดระเบียบข้อมูล 3 มิติ/4 มิติ
• ระบบนิเวศ OME: ไลบรารี Bio-Formats Java และเซิร์ฟเวอร์ OMERO ให้ความสามารถในการอ่าน/เขียนและการจัดการภาพ OME-TIFF พร้อมการวิเคราะห์บนเดสก์ท็อปที่รองรับโดย QuPath, Fiji/ImageJ และอื่นๆ617
• การตรวจสอบความถูกต้องและการจัดเก็บ: รูปแบบข้อมูลถูกกำหนดไว้อย่างเปิดเผย ทำให้เหมาะสมสำหรับการจัดการข้อมูลการวิจัยในระยะยาว การยื่นเอกสารต่อหน่วยงานกำกับดูแล และเวิร์กโฟลว์ AI ที่สามารถทำซ้ำได้

OME-TIFF ถูกนำมาใช้ในการวิจัยและพยาธิวิทยาเชิงวิชาการ โดยให้ความสำคัญกับการบูรณาการข้อมูลเมตาที่ครอบคลุมและขั้นตอนการวิเคราะห์ ไลบรารี Bio-Formats Java และเซิร์ฟเวอร์ OMERO ให้ความสามารถในการอ่าน/เขียนและการจัดการ โดยรองรับการวิเคราะห์บนเดสก์ท็อปด้วย QuPath และFiji/ ImageJ ^{[ 31 ]}

Zarrเป็นมาตรฐานแบบเปิด สำหรับการจัดเก็บข้อมูล อาร์เรย์หลายมิติขนาดใหญ่โดยกำหนดโปรโตคอลและรูปแบบข้อมูล และได้รับการออกแบบให้ " พร้อมใช้งาน บนคลาวด์ " รวมถึงการเข้าถึงแบบสุ่มโดยการแบ่งข้อมูลออกเป็นส่วนย่อยที่เรียกว่า chunks ^{[ 32 ] [ 33 ]}รูปแบบ OME-Zarr นั้นอิงตาม Zarr โดยมีส่วนขยายเพื่อเปิดใช้งานการเข้ารหัสพีระมิดภาพ หลายมิติ เป็นต้น^{[ 12 ] [ 13 ]}

ข้อกำหนด .zarr ช่วยให้สามารถแสดงผลลัพธ์ของการทดลองที่ซับซ้อนได้อย่างละเอียด เช่น การทดสอบ คัดกรองเนื้อหาที่มีความเข้มข้นสูงแต่ละเพลทที่อ่านในกล้องจุลทรรศน์ประกอบด้วยหลุมหลายหลุม และในการสแกนแต่ละหลุม จำเป็นต้องใช้หลายฟิลด์ แต่ละภาพอาจมีได้ถึง 5 มิติ (จุดเวลา ช่องภาพ และมิติสามมิติ) นอกจากนี้ยังอาจรวมถึงพีระมิดความละเอียดซึ่งช่วยให้เครื่องมือแสดงภาพทำงานได้ดีขึ้น เนื่องจาก Zarr ใช้ไดเร็กทอรีหลายแห่งในการจัดระเบียบข้อมูล แต่ละฟิลด์ที่แตกต่างกันเหล่านี้สามารถระบุและเรียกใช้ได้อย่างอิสระ ตัวอย่างเช่น โดยการเรียกใช้ URL ที่กำหนดเองจากฐานข้อมูลจัดเก็บวัตถุ^{[ 13 ]}