بروتوكول المسح الضوئي على مدار الساعة لتحليل الصور: إيماجيج الإضافات

Summary

تصف هذه الورقة اثنين من الإضافات إيماجيج رواية لتحليل الصور "مسح الساعة". هذه الإضافات توسيع وظائف البرنامج البصري الأساسي 6 الأصلي، والأهم من ذلك، جعل البرنامج متاح لمجتمع بحثي كبير من خلال تجميعه مع إيماجيج مجانا حزمة برامج تحليل الصور.

Abstract

ويعد بروتوكول المسح الضوئي على مدار الساعة لتحليل الصور أداة فعالة لتحديد متوسط ​​كثافة البكسل داخل المنطقة الحدودية أو الخلفية (أو الخلفية) المغلقة أو المجزأة ذات الاهتمام المحدود، مما يؤدي إلى توليد متوسط ​​التكامل البيني الشعاعي، الكثافة الشخصية. وقد تم تطوير هذا البروتوكول أصلا في عام 2006، باعتباره البصرية الأساسية 6 النصي، ولكن على هذا النحو، كان توزيع محدود. لمعالجة هذه المشكلة والانضمام إلى جهود مماثلة مماثلة من قبل الآخرين، قمنا بتحويل الأصلي رمز بروتوكول المسح الضوئي على مدار الساعة إلى اثنين من الإضافات المستندة إلى جافا متوافق مع نيه برعاية ومتاحة بحرية برامج تحليل الصور مثل إيماجيج أو فيجي إيماجيج. وعلاوة على ذلك، هذه الإضافات لديها العديد من الوظائف الجديدة، وزيادة توسيع مجموعة من قدرات البروتوكول الأصلي، مثل تحليل مناطق متعددة من الفائدة وصورة مداخن. الميزة الأخيرة للبرنامج مفيدة بشكل خاص في التطبيقات التي من المهم تحديد التغييرات ذات الصلةإلى الوقت والمكان. وهكذا، فإن تحليل المسح الضوئي على مدار الساعة من أكوام من الصور البيولوجية يمكن أن تطبق على نشر نا ⁺ أو كا ⁺⁺ داخل خلية واحدة، وكذلك لتحليل النشاط انتشار (على سبيل المثال ، موجات كا ⁺⁺ ) في السكان من سينابتيكالي متصلة أو الفجوة تقاطع الخلايا. هنا، ونحن تصف هذه الإضافات المسح الضوئي على مدار الساعة الجديدة وتظهر بعض الأمثلة على تطبيقاتها في تحليل الصور.

Introduction

والهدف من هذا العمل هو تقديم بروتوكول المسح الضوئي على مدار الساعة التي هي منصة خالية ومتوفرة بحرية لأي باحث مهتم في هذا النوع من تحليل الصور. وقد تم تطوير بروتوكول المسح الضوئي على مدار الساعة في الأصل في عام 2006 ¹ ، بهدف تحسين الطرق القائمة لقياس كثافة بكسل ضمن مناطق محدبة الشكل ذات الاهتمام (روي)، وهي الطريقة التي لديها قدرة تكامل أفضل وتحسين القرار المكاني. خلال عملية الاستحواذ، بروتوكول بالتتابع بجمع متعددة شعاعي بكسل الكثافة ملامح، الممسوحة ضوئيا من مركز روي إلى حدودها، أو إلى مسافة محددة سلفا خارج العائد على الاستثمار لغرض قياس "الخلفية" كثافة بكسل. بروتوكول موازين هذه التشكيلات وفقا لنصف قطر الخلية، ويقاس في اتجاه المسح الضوئي. وهكذا، فإن المسافة من المركز إلى حدود عائد الاستثمار من كل مسح شعاعي الفردية هو دائما 100٪ من نطاق X. وأخيرا، فإن البرنامج متوسط ​​هذه إنديفيدووملامح الشخصية في واحد لا يتجزأ شعاعي بكسل كثافة شدة. بسبب التحجيم، يعني متوسط ​​كثافة بكسل الشخصي، التي تنتجها "مسح كلوك"، لا يعتمد على حجم عائد الاستثمار ولا، في حدود معقولة، على شكل العائد على الاستثمار. تسمح هذه الطريقة بمقارنة مباشرة أو، عند الاقتضاء، المتوسط ​​أو الطرح لمحات من مختلف عائد الاستثمار. يسمح البروتوكول أيضا تصحيح ملامح كثافة بكسل متكاملة، من أي كائن لضوضاء الخلفية، من خلال الطرح بسيط من كثافة متوسطة من بكسل تقع خارج الكائن. على الرغم من أنه قد تم اختباره فقط في العينات البيولوجية، ويوفر بروتوكول لدينا إضافة قيمة إلى غيرها من أدوات تحليل الصور الموجودة المستخدمة في دراسات الصور من العمليات الفيزيائية أو الكيميائية التي يتم ترتيبها حول نقطة المنشأ (مثل نشر المواد من مصدر نقطة ) ^{1 -}

ومع ذلك، كان الحد الرئيسي من طريقة تحليل الصورة الأصلية أن البروتوكول كان ديف(VB6) (رمز، وبالتالي، كان يعتمد على منصة ويصعب توزيع (تتطلب VB6) لمعالجة هذه المشكلة والانضمام إلى جهود مماثلة مماثلة من قبل المحققين الآخرين ² ، قمنا بتحويل VB6 ساعة المسح الضوئي رمز البرنامج إلى اثنين من الإضافات المستندة إلى جافا، متوافقة مع نيه برعاية ومتاح بحرية متاحة المصدر ومنصة مستقلة برامج تحليل الصور، إيماجيج ³ وفيجي إيماجيج 4. وعلاوة على ذلك، هذه الإضافات لديها الآن العديد من الوظائف الجديدة التي توسع القدرة من بروتوكول الأصلي لمعالجة العديد من روي وكومة مداخن العديد من تطبيقات تحليل الصور ليست سهلة الاستخدام، فيما يتعلق بإجراء تحليل إحصائي للكائنات متعددة، وبالتالي، وغالبا ما يتم عرض بيانات تمثيلية فقط.مع متعددة على مدار الساعة المسح الضوئي المساعد يماغيج، فمن الممكن لتسهيل تحليل كائنات متعددة في وقت واحد.تقييم إحصائي قوي للبيانات المجهري،فيما يتعلق بتوزيع كثافة الإشارة في خلايا / كائنات مفردة، أصبح من الممكن الآن مع هذا الملحق المساعد. هنا، نحن تصف الإضافات المسح الضوئي على مدار الساعة وعرض أمثلة من تطبيقاتها في تحليل الصور.

Protocol

1. تثبيت البرامج

1. قم بتثبيت أحدث إصدارات جافا المجمعة وإيماجيج أو فيجي إيماجيج كما هو موصى به على مواقع الويب المعنية (انظر جدول المواد للروابط لمواقع الويب المقابلة). في النص أدناه، يشار إلى كلا البرنامجين باسم "إيماجيج".
2. نسخ "Clock_Scan-1.0.1 جرة" و "Multi_Clock_Scan-1.0.1.jar" الملفات المساعد باستخدام الارتباط المنصوص عليها في جدول المواد ولصقها في الدليل المساعد إيماجيج. بدلا من ذلك، استخدم "الإضافات | تثبيت البرنامج المساعد" خيار القائمة لتثبيت هذه الملفات بعد أن تم حفظها على القرص الصلب للكمبيوتر.

2. تحليل المسح الضوئي على مدار الساعة

1. قياسي على مدار الساعة المسح الضوئي المساعد ( الشكل 1 ):
   1. استخدام الأمر "إيماجيج" ملف | فتح "القائمة لفتح صورة من الفائدة.
   2. انقر على أداة "المضلع" أو "اختيار الخط المجزأ"أداة، ومن ثم رسم على الصورة لتوضيح عائد الاستثمار بأكمله أو شريحة من هذه المنطقة. انظر الشكل 1 A للحصول على مثال لاختيار المضلع (مخطط داخلي متقطع).
      ملاحظة: يمكن أيضا استخدام أدوات اختيار أخرى، متوفرة في البرنامج (مستطيلة، بيضاوية وخط اليد الحرة).
   3. حدد "الإضافات | مسح على مدار الساعة" من القائمة لفتح نافذة الاختيار نافذة بروتوكول المنبثقة القياسية على مدار الساعة. لاحظ أن هذا الأمر سيتم أيضا فتح نافذة إدارة عائد الاستثمار مع إضافة المخطط تلقائيا إليها.
   4. استخدم نافذة خيار المكون الإضافي للقيام بما يلي.
      1. مراجعة وتغيير إحداثيات X و Y من مركز عائد الاستثمار (يحسب تلقائيا كإحداثيات مركز الكتلة المادية) باستخدام أشرطة التمرير أو تغيير القيم في مربعات الإدخال المقابلة. انظر الشكل 1 ب .
      2. اعتمادا على كم من المنطقة الخلفية خارج الجسم شويتم تغطية أولد بواسطة المسح الضوئي، وضبط حدود المسح الضوئي باستخدام شريط التمرير "مسح المسح الضوئي". انظر الشكل 1 أ .
         ملاحظة: حد المسح هو الرقم الكسري الذي يمثل إلى أي مدى ينبغي أن يمضي الفحص إلى ما وراء حدود الأجسام في أي اتجاه معين؛ فإن القيمة الافتراضية هي 1.20، مما يشير إلى أن طول المسح سيكون أطول بنسبة 20٪ من نصف قطر الكائن في اتجاه المسح الضوئي؛ انظر الشكل 1 A ، الخط المتقطع الخارجي).
      3. تعديل الناتج من البرنامج المساعد باستخدام "دائرة نصف قطرها الحقيقي"، "طرح الخلفية"، "تحويل القطبية" و / أو "مؤامرة مع الانحراف المعياري" مربعات الاختيار.
      4. انقر على "موافق" لتشغيل المكون الإضافي. انظر الشكل 1 C-H .
         ملاحظة: أمثلة من إخراج البروتوكول مع "مؤامرة مع الانحراف المعياري" و "تحويل القطبية" أو "دائرة نصف قطرها الحقيقي" و "القطبية ترانسفأورم "في الشكلين 1 C و 1 D والشكل 1 E و 1F على التوالي، علما بأن قيم الانحراف المعياري المحسوبة تمثل الاختلاف بين فحوصات شدة البكسل الشعاعية الفردية للكائن، كما تلاحظ" اختيار عائد الاستثمار طول "في نافذة البرنامج المساعد، والذي يعرض المعلومات على طول مخطط عائد الاستثمار المقاس بالبكسل.
   5. في إنشاء "مؤامرة المسح الضوئي على مدار الساعة"، استخدم الأمر "قائمة" لرسم القيم المعروضة في اثنين، X و Y أعمدة البيانات للصور مقياس رمادي وفي X وأربعة أعمدة Y من البيانات للصور رغب، منها Y0، سيتم ملء Y1، Y2 و Y3 أعمدة مع القيم الفردية والشاملة (الأحمر والأخضر والأزرق) كثافة كثافة بكسل اللون.
2. متعددة العائد على الاستثمار على مدار الساعة المسح الضوئي المساعد - العمل مع عائد الاستثمار متعددة ( الشكل 2 ):
   1. افتح صورة تحتوي على عائد استثمار متعدد.
   2. افتح مدير عائد الاستثمار من خلال النقر على "تحليل | أدوات | مدير عائد الاستثمار".
   3. مخطط تفصيلي (انظر الخطوة 2.1.2) وإضافة كل عائد الاستثمار إلى مدير روي عن طريق النقر على "إضافة" في نافذة مدير روي. القيام بذلك لجميع عوائد الاستثمار داخل الصورة. استخدم الأمر "تحليل | قياس" إذا كانت مقاييس العائد على الاستثمار ذات أهمية.
      1. انظر الشكل 2 A للحصول على مثال على اختيارات خط مجزأة متعددة والشكل 2 E لمثال على اختيارات المضلعات المتعددة.
   4. حدد "المسح الضوئي على مدار الساعة متعددة" في القائمة "الإضافات" لفتح خيارات البروتوكول نافذة منبثقة.
   5. استخدم إطار خيار البروتوكول للقيام بما يلي.
      1. إذا لزم الأمر، إعادة تعيين حد المسح وفقا للخطوة 2.1.4.2. القيمة الافتراضية هي 1.20.
      2. إذا لزم الأمر، حدد اختيارأيون لرسم متوسط ​​الملف الشخصي مسح على مدار الساعة مع أشرطة سد عن طريق التحقق من مربع "مؤامرة مع الانحراف المعياري". انظر الشكل 2 جيم ودال .
         مالحظة: متثل قيم سد احملسوبة التباين بني املالمح املتكاملة ملسح امليقاتيات ملختلف األجسام. أيضا، لاحظ السطر في نافذة البرنامج المساعد عرض المعلومات على "عدد من روي المحدد".
      3. انقر فوق "موافق" لتشغيل البروتوكول.
   6. في "المؤامرة على مدار الساعة مسح الملف الشخصي"، استخدم الأمر "قائمة" لرسم القيم المعروضة في نافذة "القيم مؤامرة". انظر "متعددة على مدار الساعة مسح الملف الشخصي مؤامرة" أسطورة نافذة لتسمية العمود عن طريق قناة اللون.
   7. لاحظ أن رويس مرقمة وملامحها على مدار الساعة مسح لأي قناة لون معين يتم رسمها في نفس تسلسل التي تم تحديدها روي وإضافتها إلى "مدير روي".
3. مولتيبل روي على مدار الساعة المساعد المساعد - العمل مع كومة الصورة ( الشكل 3 ):
   1. فتح صورة مكدس من الفائدة.
   2. افتح مدير عائد الاستثمار من خلال النقر على "تحليل | أدوات | مدير عائد الاستثمار".
   3. مخطط عائد الاستثمار من الصور داخل المكدس وإضافته إلى مدير العائد على الاستثمار كما هو موضح في الخطوات 2.1.2 و 2.2.3. استخدم الأمر "تحليل | قياس" إذا كانت مقاييس عائد الاستثمار ذات أهمية.
   4. حدد "المسح الضوئي على مدار الساعة متعددة" في القائمة "الإضافات" لفتح خيارات البروتوكول نافذة منبثقة.
   5. استخدم إطار خيار البروتوكول للقيام بما يلي.
      1. إعادة تعيين حد المسح كما هو موضح في الخطوة 2.1.4.2؛ القيمة الافتراضية هي 1.20.
      2. حدد الخيار لرسم ملف تعريف المسح الضوئي على مدار الساعة مع أشرطة سد عن طريق التحقق من مربع "مؤامرة مع الانحراف المعياري".
         ملاحظة: سوف تمثل قيم سد المحسوبة الاختلاف بين مثيلات مختلفة من الكائن المحدد في الصورة ستاالمسيخ. أيضا، لاحظ السطر في نافذة البرنامج المساعد عرض المعلومات على "عدد الصور في المكدس".
      3. انقر فوق "موافق" لتشغيل البروتوكول.
   6. في نافذة "مسح المؤامرة على مدار الساعة"، انقر فوق "قائمة" لرسم القيم المعروضة في نافذة "قيم المؤامرة"، حيث يمثل رقم العمود Y موضع الصورة داخل المكدس - 1.

النتائج

الصور التي يتم استخدامها هنا لغرض التوضيح، تؤخذ من قواعد البيانات التي تم إنشاؤها خلال دراستنا السابقة الخلايا والأنسجة البيولوجية ^{5 ، 6 ، 7} ومن أطلس الدماغ ألين ماوس ⁸ . تم اختبار كل من ?...

Discussion

بروتوكول المسح الضوئي على مدار الساعة: بروتوكول المسح الضوئي على مدار الساعة هو أداة سريعة وبسيطة لتحليل الصور. وقد وصفت مزايا هذا البروتوكول، بالمقارنة مع النهج المشتركة القائمة لتحليل الصور (مثل المسح الضوئي كثافة بكسل الخطي أو حساب متوسط ​​كثافة بكسل ل...

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Computer	Any		compatible with software listed below
ImageJ or Fiji ImageJ	NIH	https://imagej.nih.gov/ij/ or https://fiji.sc/	bundled with Java 1.8 or higher
Clock-scan plugins	freeware	https://sourceforge.net/projects/clockscan/	Clock_Scan-1.0.1 jar and Multi_Clock_Scan-1.0.1/ jar
Origin 9.0	OriginLab	Northampton, MA, USA	This program was used to generate some graphs of the original Clock Scan data. Any other graphic software can be used to perform this function