[论文解读] Tales from the Trenches: Developing sciview, a new 3D viewer for the ImageJ community

Ulrik Günther, Kyle Harrington|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2020

Cell Image Analysis Techniques参考文献 17被引用 2

一句话总结

本文介绍了 sciView，一个基于 scenery 渲染框架构建的现代、可维护的 ImageJ 社区 3D 查看器，旨在取代过时且无人维护的 3D 查看器。通过将渲染引擎与面向用户的应用程序解耦，作者实现了长期可持续性、社区驱动的开发，并在 JVM 平台上采用现代图形 API。

ABSTRACT

ImageJ/Fiji is a widely-used tool in the biomedical community for performing everyday image analysis tasks. However, its 3D viewer component (aptly named 3D Viewer) has become dated and is no longer actively maintained. We set out to create an alternative tool that not only brings modern concepts and APIs from computer graphics to ImageJ, but is designed to be robust to long-term, open-source development. To achieve this we divided the visualization logic into two parts: the rendering framework, scenery, and the user-facing application, sciview. In this paper we describe the development process and design decisions made, putting an emphasis on sustainable development, community building, and software engineering best practises. We highlight the motivation for the Java Virtual Machine (JVM) as a target platform for visualisation applications. We conclude by discussing the remaining milestones and strategy for long-term sustainability.

研究动机与目标

• 解决 ImageJ 旧版 3D 查看器组件中存在的技术债务和缺乏维护问题。
• 设计一种支持现代图形编程实践和可扩展性的新型 3D 可视化工具。
• 通过模块化架构和社区参与，确保长期可持续性。
• 评估 JVM 是否可作为生物医学成像中高性能、交互式 3D 可视化的可行平台。
• 为未来可扩展性以及与更广泛的 ImageJ 生态系统的集成奠定基础。

提出的方法

• 将 3D 可视化栈分解为两个组件：scenery 渲染框架和 sciView 应用层。
• 通过 scenery 框架利用现代图形 API 和渲染模式，确保性能和可维护性。
• 将 sciView 设计为基于 scenery 构建的独立应用程序，支持功能丰富的 3D 可视化和可扩展的 UI 组件。
• 采用软件工程最佳实践，包括模块化代码组织、自动化测试和清晰的贡献指南。
• 优先考虑跨平台兼容性，并与现有的 ImageJ/Fiji 工作流和插件集成。
• 制定以逐步推出新功能和社区驱动贡献为重点的开发策略。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何在现有 ImageJ 生态系统之上构建一个现代、可维护的 3D 可视化工具？
• RQ2 哪些架构模式能够实现开源可视化软件的长期可持续性？
• RQ3 JVM 是否可以作为生物医学成像中高性能 3D 可视化的稳健平台？
• RQ4 如何在科学软件项目中有效促进社区参与和贡献？
• RQ5 哪些设计决策能够在确保向后兼容性和性能的同时最大化可扩展性？

主要发现

• 将渲染逻辑（scenery）与应用逻辑（sciView）解耦，实现了独立演进和长期可维护性。
• 使用 JVM 作为目标平台，支持跨平台部署，并利用成熟的生态系统工具进行开发和测试。
• 模块化架构通过明确定义的接口，促进了增量式开发和社区贡献。
• 该项目已成功为未来可扩展性以及与更广泛的 ImageJ/Fiji 生态系统的集成奠定了基础。
• 该方法表明，通过合理的架构和流程设计，可持续的、社区驱动的科学可视化工具开发是可行的。
• 该项目已从原型阶段过渡到生产就绪状态，拥有活跃的社区参与和持续的功能开发。