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    ImageJ軟件簡(jiǎn)介 及測(cè)量粒徑分布教程
    來源：測(cè)試GO 時(shí)間：2021-01-21 17:12:10 瀏覽：38231次

    1引言

    圖像處理是科研中必然碰到的一環(huán)。從文章中拍攝照片的處理，到電鏡中晶格的測(cè)量，甚至逐幀分析原位視頻中數(shù)據(jù)，都離不開圖像處理和信息提取。如果只簡(jiǎn)單地通過人工來信息提取，連簡(jiǎn)單的納米顆粒/細(xì)胞計(jì)數(shù)都讓人不勝其煩。這里介紹免費(fèi)好用的ImageJ軟件用來解決幾乎與圖像處理相關(guān)的所有問題。此外，豐富的插件庫可以滿足的你對(duì)科研圖像處理的所有需求。

    2軟件介紹

    ImageJ是一個(gè)基于java的免費(fèi)圖像處理軟件，可以應(yīng)用在Linux，MacOSX和Windows系統(tǒng)上，它是由美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院（NIH）開發(fā)的。這款免費(fèi)軟件被廣泛用于圖像、視頻處理，并且針對(duì)不同需求，各路大神無私分享了各種插件。只有想不到，沒有做不到。比如基本的長(zhǎng)度、角度、面積測(cè)量，電鏡上色，平均熒光強(qiáng)度分析，圖像自動(dòng)配準(zhǔn)，圖像抖動(dòng)自動(dòng)校正，甚至徒手測(cè)心率。這里我對(duì)軟件進(jìn)行基本功能介紹和逐步講解大家都有可能用到的一個(gè)實(shí)例：自動(dòng)獲取粒徑分布信息。

    官方免費(fèi)下載地址：https://imagej.nih.gov/ij/download.html

    若鏈接失效，可聯(lián)系我們：17318936377（微信同號(hào)）

    3界面介紹

    軟件的主體非常簡(jiǎn)約，與大多數(shù)圖像處理程序不同，ImageJ沒有主要的工作區(qū)域。ImageJ的主窗口實(shí)際上非常簡(jiǎn)單，僅包含一個(gè)菜單欄（見圖1），其中包含所有菜單命令，工具欄，狀態(tài)欄和進(jìn)度欄。圖像，直方圖，配置文件，小部件等顯示在其他窗口中，測(cè)量結(jié)果顯示在結(jié)果表中。大多數(shù)窗口可以在屏幕上拖動(dòng)并調(diào)整大小。

    圖1ImageJ軟件主窗口

    圖1

    （1）工具欄。工具欄中有各種最常用的命令，包含用于進(jìn)行選擇，繪圖，縮放和滾動(dòng)等的工具。此外，工具欄的右側(cè)包含七個(gè)插槽，可以容納ImageJ網(wǎng)站上提供的60多種工具和15多種工具集可以選擇。具體命令對(duì)應(yīng)功能標(biāo)示見圖2。

    圖2ImageJ軟件工具欄標(biāo)示(part-1)

    圖2

    （2）狀態(tài)欄。當(dāng)光標(biāo)在圖像上方時(shí)，像素強(qiáng)度和坐標(biāo)顯示在狀態(tài)欄中。運(yùn)行過濾器（filter）后，還將顯示經(jīng)過的時(shí)間和處理速率（以像素/秒為單位）。在狀態(tài)欄上單擊時(shí)，將顯示ImageJ版本，Java版本，正在使用的內(nèi)存，可用內(nèi)存和已用內(nèi)存百分比。在創(chuàng)建Selections或調(diào)整其大小時(shí)，狀態(tài)欄上會(huì)顯示選擇屬性（例如，位置，寬度等）。

    （3）進(jìn)度欄。狀態(tài)欄右側(cè)的進(jìn)度條會(huì)顯示操作的進(jìn)度。如果操作需要的時(shí)間少于一秒鐘，則不會(huì)出現(xiàn)。

    4功能與應(yīng)用

    下面我主要通過自動(dòng)獲取粒徑分布信息這一具體實(shí)例，其中需要調(diào)動(dòng)多種命令，可以讓大家對(duì)軟件有一個(gè)初步的了解。

    （1）導(dǎo)入圖片：依次選擇file->open命令，導(dǎo)入想要分析的圖片。

    圖3導(dǎo)入TEM/STEM圖片

    圖3

    （2）把RGB格式的圖片轉(zhuǎn)換為8-bit黑白圖片。依次選擇image->Type->8-bit。因?yàn)樾枰裄GB格式的圖片轉(zhuǎn)換為8-bit黑白圖片有助于下面步驟中設(shè)置對(duì)比度臨界值。

    圖4將RGB格式的圖片轉(zhuǎn)換為8-bit黑白圖片

    圖4

    （3）標(biāo)定比例尺。首先選擇線段工具（工具欄坐起第五個(gè)）。然后放大圖像比例尺，并在圖像中畫出比例尺長(zhǎng)度的線段，其次選擇Analyze->SetScale來告訴系統(tǒng)線段長(zhǎng)度所代表的真實(shí)長(zhǎng)度。

    圖5-1標(biāo)定比例尺(part1)

    圖5

    在Knowndistance中填入真實(shí)比例尺長(zhǎng)度，這里面是100nm，并在unitoflength里面填入單位納米（nm）。點(diǎn)OK。

    （4）選擇合適的對(duì)比度臨界值（threshold）。選擇菜單欄中Image->Adjust->Threshold（快捷鍵Ctrl+Shift+T)

    圖6-1選擇合適的對(duì)比度臨界值(part1)

    圖6

    在下面界面中選取好合適的閾值（在這里是紅色完全覆蓋到所有的納米粒子）。這里清注意，比例尺也被紅色所覆蓋，不用擔(dān)心它也會(huì)被統(tǒng)計(jì)到粒子信息里面，后面我們會(huì)通過相應(yīng)的過濾條件去除無用信息。

    （5）選擇所需要統(tǒng)計(jì)的信息。這里選擇Analyze->SetMeasurements.得到相應(yīng)命令窗口。在命令窗口中勾選面積Area

    圖7選擇所需要統(tǒng)計(jì)的信息

    圖7

    （6）分析得到粒徑分布的信息。這里選擇Analyze->AnalyzeParticles.然后打開相應(yīng)的命令窗口。

    圖8分析得到粒徑分布的信息(part1)

    圖8

    得到的命令窗口中有兩個(gè)過濾條件。第一個(gè)是面積過濾條件，假如按照默認(rèn)設(shè)置是0到Infinity的話，單個(gè)被紅色覆蓋的像素點(diǎn)就被識(shí)別為一個(gè)粒子，那么顯然結(jié)果是不可靠的。這里我首先目測(cè)了目測(cè)了粒子大小，然后選擇了一個(gè)不是太大的數(shù)值100nm2作為最小閾值，有利于保留有用信息的同時(shí)去除掉無用的干擾信息。第二個(gè)是圓度過濾條件，它是會(huì)首先評(píng)價(jià)粒子的圓度，然后根據(jù)人為設(shè)置的條件去除掉圓度較低的信息。為了給大家一個(gè)直觀感受，了解意義所在，我使用了默認(rèn)的圓度設(shè)置0到1，也就是說無過濾條件。在其他命令中記得要勾選Displayresults來顯示結(jié)果，勾選Excludeonedges來排除在畫面邊緣的粒子。

    我們來看一下面積有過濾條件而圓度無過濾條件的結(jié)果。我們看到紅色圓圈標(biāo)記的比例尺被統(tǒng)計(jì)在內(nèi)，黃色圓圈標(biāo)記的非常不規(guī)則粒子的粒子也被統(tǒng)計(jì)在內(nèi)。

    圖8分析得到粒徑分布的信息(part3)

    圖9

    為了解決這一問題，我們把圓度調(diào)到0.2至1，請(qǐng)看下圖結(jié)果。比例尺便不再被統(tǒng)計(jì)在內(nèi)，而且黃色框中粒子也消失。這時(shí)候我們基本可以得到滿意的信息。但是我們發(fā)現(xiàn)綠色圈中粒子仍不符合我們的要求，因?yàn)橹挥幸粋€(gè)粒子，我們記下它的編號(hào)是54，以便在隨后的數(shù)據(jù)處理中刪除掉。

    （7）處理統(tǒng)計(jì)結(jié)果。我們可以在彈出的結(jié)果窗口中得到面積統(tǒng)計(jì)信息，見下圖。

    圖9面積統(tǒng)計(jì)結(jié)果

    圖10

    這時(shí)全選所有數(shù)據(jù)，拷貝到Excel或Origin或其他數(shù)據(jù)處理軟件中，通過圓形面積公式A=πr2得到半徑，再將半徑乘以2得到直徑d（粒徑分布是以直徑為參考）。這里記得刪除掉剛才綠色圈中的編號(hào)54。

    圖10面積統(tǒng)計(jì)結(jié)果在Excel中進(jìn)行換算得到直徑

    圖11

    選擇所有的直徑數(shù)據(jù)，做出來粒徑分布圖。我這里用Origin作圖。納米粒子粒徑分布圖到此完成。格式根據(jù)個(gè)人喜好來修改。

    圖11完成的粒徑分布圖

    圖12

    5額外資源地址

    以上是基本功能的介紹，額外需要更多自定義功能的話可以直接去下面兩個(gè)地方尋找資源：

    （1）帶好插件的Fiji下載（FijiisjustimageJ的縮寫）（Fiji地址：https://fiji.sc/）若鏈接失效，可聯(lián)系我們：17318936377（微信同號(hào)）


    圖13

    （2）針對(duì)各種需求的插件下載（插件地址：https://imagej.nih.gov/ij/plugins/）若鏈接失效，可聯(lián)系我們：17318936377（微信同號(hào)）

     

    圖14

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    全部 3小時(shí)前 四川
    文字是人類用符號(hào)記錄表達(dá)信息以傳之久遠(yuǎn)的方式和工具?，F(xiàn)代文字大多是記錄語言的工具。人類往往先有口頭的語言后產(chǎn)生書面文字，很多小語種，有語言但沒有文字。文字的不同體現(xiàn)了國(guó)家和民族的書面表達(dá)的方式和思維不同。文字使人類進(jìn)入有歷史記錄的文明社會(huì)。
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