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imagej灰度分析结果(imagej灰度分析使用步骤)

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ImageJ (https://imagej.nih.gov/ij/)是美国National Institutes of Health (NIH)开发的基于Java的免费公共图像处理软件,在生物及医学图像分析中起着非常重要的作用。

ImageJ可在一个窗口中显示多个空间或时间相关的图像,这些图像集称为图像栈(Stack),组成Stack的图像称为Slice。Stack图像是SCI论文中常用的图像类型:

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今天半夏给大家分享Stack图形的概念、基本操作与实际应用。

1 Stack图像介绍

数字图像不仅是二维图片或具有多个通道的二维图片,Stack图片具备有三个空间维度:X,Y和Z。

Hyperstacks具有四个以上维度,例如X(长),Y(宽),Z(片),C(通道)和t(时间帧)。

下图为ImageJ官网示例Stack图片t1-head.tiff,2维图像(XY视图)窗口如左侧窗口(256 x256),当前Slice为129张图片的第58张。t1-head.tiff图片属性如右图所示:

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共聚焦图片Z-Stack层扫可以得到Stack或Hyperstacks图片,下图为共聚焦系列图片,该图片包含红、绿两通道以及Z轴25张切片:

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图片属性可通过Image -> Properties得到:

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2 如何显示Stack图片中的所有切片?

Make Montage可以得到一个单一图片,该图片包含Stack图片中的所有图像,步骤为:

Image -> Stacks -> Make Montage。Make Montage命令窗口可以通过Columns与Rows设置产生图片的布局(下图为7列3行),选择制作Montage切片的范围(First Slice,Last Slice)等:

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下图是SCI文章中的Montage图:

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反之,Montage图也可以转换成Stack图。方法为:

Image -> Stacks -> Tools -> Montage to Stack。

3

Stack图像Orthogonal Views(正交视图)

正交视图除显示Stack图像的XY视图外,还可显示XZ、YZ投影图像。XZ、YZ投影图像显示在原始图像的旁边:

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步骤为Image -> Stacks -> Orthogonal Views。鼠标点击位置为三个视图的交点,交点可在XY、XZ与YZ视图中显示,可以拖动鼠标来控制交点位置:

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拓展:正交视图的应用

正交视图在SCI论文中常用来显示三维共定位,下图层扫共聚焦图片通过正交视图可显示BrdU与GAD在三维空间中存在共定位:

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正交视图实际上仅能提供来自不同角度的临时数据,如何得到上述SCI论文中显示的图片?

以confocal-series.tif图像为例,步骤如下:

1、 ImageJ软件打开confocal-series.tif,Image -> Color -> Stack to RGB将多通道图片转变为RGB图片,此时confocal-series.tif为RGB图片且包含多张切片:

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2、 正交视图:Image -> Stacks -> Orthogonal Views

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3、 保存XY、XZ与YZ视图

XZ、YZ视图直接通过File -> Save as tiff:

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XY视图保存:

XY视图保存需要将不同切片进行Z方向投影,方法为Image -> Stacks -> Z projection…

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Z projection功能支持6种不同的投影方式:

Average Intensity,均值投影,每个图像的像素是Stack图像中所有图像在相应位置像素的均值。

Max/Min Intensity,最大/最小投影,图像中每个像素是Stack图像中相同位置所有图像中的最大/最小值。

Sum Slices,Stack图像的总和。

Standard Deviation,所有切片的标准差。

Median,中值投影输出的图像,图像中每个像素是Stack图像中在相应位置像素的中值。

在此我们选择Max Intensity,得到XY视图:

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File -> Save as tiff即可。

4、打开PhotoShop(PS),打开保存好的XY、XZ与YZ视图:

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使用直线工具在各视图中画直线:

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得到SCI文献中三维共定位正交视图:

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拓展:

Z projection可将共聚焦层扫图片进行最大密度投影得到清晰的图像,例如具备突起的细胞。左侧为Stack图片,右侧为经过Z projection最大密度投影的图片,最大密度投影的图片可以完整的显示星形胶质细胞的突起:

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4 Stack图像3D投影

3D投影是用来创建一个沿着(X、Y或Z轴)旋转的投影,该投影具有三维效果。

步骤为:Image -> Stacks -> 3D Projection…

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File -> Save as Gif可以创建3D效果的动图,SCI论文中可以用这种方法来显示三维动态效果:

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5 Stack图像绘制Z轴剖面图

Z轴剖面图可以获得选择ROI(感兴趣区)的平均灰度值,方法为:

Image -> Stacks -> Plot Z-axis Profile…

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使用矩形、椭圆、不规则或自由形状工具在confocal-series.tif中绘制ROI:

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点击Plot Z-axis Profile 获得结果Live即可得到实时ROI对应的Z轴剖面图:

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应用实例:

分析时间序列图像。下图是Elife(IF=7.616)中记录时间依赖的钙成像,横坐标是时间纵坐标是钙信号,反映的是不同时间点钙信号的动态变化:

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步骤:

1、 ImageJ打开时间序列Stack图像,Z轴为时间:

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2、 添加感兴趣的ROI,Image -> Stacks -> Plot Z-axis Profile…即可得到ROI荧光强度随时间的变化:

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点击List得到ROI荧光强度随时间的变化的数值,保存数据可进行重新绘图:

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今天给大家分享了ImageJ分析Stack图像的基本操作及其实际应用,希望对大家有所帮助!

微信号:sansui663(长安复制)

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