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ImageJ軟件簡介及測量粒徑分布教程

來源：測試GO 時間：2021-01-21 17:12:10 瀏覽：39432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，到電鏡中晶格的測量，甚至逐幀分析原位視頻中數據，都離不開圖像處理和信息提取。如果只簡單地通過人工來信息提取，連簡單的納米顆粒/細胞計數都讓人不勝其煩。這里介紹免費好用的ImageJ軟件用來解決幾乎與圖像處理相關的所有問題。此外，豐富的插件庫可以滿足的你對科研圖像處理的所有需求。

2軟件介紹

ImageJ是一個基于java的免費圖像處理軟件，可以應用在Linux，MacOSX和Windows系統(tǒng)上，它是由美國國立衛(wèi)生研究院（NIH）開發(fā)的。這款免費軟件被廣泛用于圖像、視頻處理，并且針對不同需求，各路大神無私分享了各種插件。只有想不到，沒有做不到。比如基本的長度、角度、面積測量，電鏡上色，平均熒光強度分析，圖像自動配準，圖像抖動自動校正，甚至徒手測心率。這里我對軟件進行基本功能介紹和逐步講解大家都有可能用到的一個實例：自動獲取粒徑分布信息。

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

若鏈接失效，可聯(lián)系我們：17318936377（微信同號）

3界面介紹

軟件的主體非常簡約，與大多數圖像處理程序不同，ImageJ沒有主要的工作區(qū)域。ImageJ的主窗口實際上非常簡單，僅包含一個菜單欄（見圖1），其中包含所有菜單命令，工具欄，狀態(tài)欄和進度欄。圖像，直方圖，配置文件，小部件等顯示在其他窗口中，測量結果顯示在結果表中。大多數窗口可以在屏幕上拖動并調整大小。

圖1

（1）工具欄。工具欄中有各種最常用的命令，包含用于進行選擇，繪圖，縮放和滾動等的工具。此外，工具欄的右側包含七個插槽，可以容納ImageJ網站上提供的60多種工具和15多種工具集可以選擇。具體命令對應功能標示見圖2。

圖2

（2）狀態(tài)欄。當光標在圖像上方時，像素強度和坐標顯示在狀態(tài)欄中。運行過濾器（filter）后，還將顯示經過的時間和處理速率（以像素/秒為單位）。在狀態(tài)欄上單擊時，將顯示ImageJ版本，Java版本，正在使用的內存，可用內存和已用內存百分比。在創(chuàng)建Selections或調整其大小時，狀態(tài)欄上會顯示選擇屬性（例如，位置，寬度等）。

（3）進度欄。狀態(tài)欄右側的進度條會顯示操作的進度。如果操作需要的時間少于一秒鐘，則不會出現(xiàn)。

4功能與應用

下面我主要通過自動獲取粒徑分布信息這一具體實例，其中需要調動多種命令，可以讓大家對軟件有一個初步的了解。

（1）導入圖片：依次選擇file->open命令，導入想要分析的圖片。

圖3

（2）把RGB格式的圖片轉換為8-bit黑白圖片。依次選擇image->Type->8-bit。因為需要把RGB格式的圖片轉換為8-bit黑白圖片有助于下面步驟中設置對比度臨界值。

圖4

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

圖5

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

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

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，不用擔心它也會被統(tǒng)計到粒子信息里面，后面我們會通過相應的過濾條件去除無用信息。

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

圖7

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

圖8

得到的命令窗口中有兩個過濾條件。第一個是面積過濾條件，假如按照默認設置是0到Infinity的話，單個被紅色覆蓋的像素點就被識別為一個粒子，那么顯然結果是不可靠的。這里我首先目測了目測了粒子大小，然后選擇了一個不是太大的數值100nm2作為最小閾值，有利于保留有用信息的同時去除掉無用的干擾信息。第二個是圓度過濾條件，它是會首先評價粒子的圓度，然后根據人為設置的條件去除掉圓度較低的信息。為了給大家一個直觀感受，了解意義所在，我使用了默認的圓度設置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果。我們看到紅色圓圈標記的比例尺被統(tǒng)計在內，黃色圓圈標記的非常不規(guī)則粒子的粒子也被統(tǒng)計在內。

圖9

為了解決這一問題，我們把圓度調到0.2至1，請看下圖結果。比例尺便不再被統(tǒng)計在內，而且黃色框中粒子也消失。這時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，因為只有一個粒子，我們記下它的編號是54，以便在隨后的數據處理中刪除掉。

（7）處理統(tǒng)計結果。我們可以在彈出的結果窗口中得到面積統(tǒng)計信息，見下圖。

圖10

這時全選所有數據，拷貝到Excel或Origin或其他數據處理軟件中，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54。

圖11

選擇所有的直徑數據，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。格式根據個人喜好來修改。

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）

圖13

（2）針對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）

圖14

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