Használja a Science Software ImageJ-t a fényképek és videók átalakításához - 💡 Fix My Ideas

Használja a Science Software ImageJ-t a fényképek és videók átalakításához

Használja a Science Software ImageJ-t a fényképek és videók átalakításához


Szerző: Ethan Holmes, 2019

szerkesztők megjegyzése: ez egy 2018-as frissítés, amit Bob írt a Make magazinhoz, 2011. kötet, 2011. július 27.

Az ImageJ egy szabadon elérhető program a képek és videók feldolgozásához. Tudósok számára készült mikroszkópokon készített képekre, de bárki számára elérhető. És bárki szabadon adhat új funkciókat a programhoz. Ennek eredményeként folyamatosan javul a felhasználók által a programozási-hozzáértésből származó hozzájárulások. Ebben az értelemben a ImageJ nagyszerű forrása a képeknek és videóknak, mint a nyílt forráskódú Firefox böngészéshez használt böngésző, vagy akár Wikipedia is tájékoztatásul szolgál: mindegyikük minden számítógépen működik, és bárki jobban tudja őket. De a ImageJ még nem ismert a tudományon kívül.

Mint tudós és a kreatív tapogatás rajongója, azt hittem, jó lenne látni, hogy mi lehet az eredmény, ha az Olvasók bemutatásra kerülnek néhány olyan trükköben, amelyet az ImageJ képes végrehajtani. Ha van néhány képe vagy egy rövid videója digitális fényképezőgépen vagy webkamerán, akkor elvárható, hogy azokat átalakítsa, mint a következő 20 percen belül.

Hol érkezett ImageJ

Az ImageJ-t az amerikai Nemzeti Egészségügyi Intézet munkatársa, Wayne Rasband programozója írta az orvosbiológiai kutatók számára. Ez Java alapú, így PC-k, Mac és Linux számítógépeken működik. A Rasband egy nyílt architektúrával tervezte a ImageJ-t: mindenki írhat bővítményeket új trükkök hozzáadásához.

Az ImageJ-t 1997-ben adták elő először, a számítógépek korai, a Google előtti korszakában. Ahelyett, hogy az évek során elvesztette volna a népszerűségét, nyílt architektúrája egyre értékesebb eszköz a tudomány számára. Kíváncsi voltam, hogy Rasband 1997-ben előre látta-e a nyitott építészet lehetőségeit, ezért e-mailt küldtem neki. „Mindig is szerettem látni, hogy mások is használják a szoftvert, amit írtam” - írta Rasband -, és mindig szabadon elérhetővé tettem a forráskódot. Megtudtam, hogy olyan szoftvert hoztam volna létre, amely könnyen bővíthető, és eladtam a forráskódot, majd vissza tudnám kapni a kód-hozzájárulásokat a felhasználói közösségtől.

Mit tehet

Az ImageJ hasznos a képek feldolgozásához hasonló szűrőkkel, mint a Photoshop programokban. Több száz plugin elérhető, több száz trükköt próbálhat. Saját kedvenc trükkök azok, amelyek képesek egy videót egy képre történő mozgatással megjelenített videót átalakítani. Én is szeretném, ha az ImageJ-t használnánk matematikai képeket készíteni a képeken - két képet kombinálva például egyszerűen pixelintenzitásokkal.

Fogj neki

Először az ImageJ alkalmazás letöltése és néhány hasznos bővítmény hozzáadása szükséges:

  1. A ImageJ Start letöltése a ImageJ letöltésével a Fidzsi-szigetekről. A Fidzsi-szigetek csak egy olyan ImageJ változata, amely már tartalmazza a beépített bővítményeket, és automatikus frissítési funkcióval rendelkezik, így az ImageJ másolata naprakész lesz a hasznos változásokkal. Ha Macet használ, tegye a Fiji-t az Alkalmazások mappába.
  2. Kiegészítő plug-inek hozzáadása Vannak olyan bővítmények, amelyeket hozzáadhatsz, például a Point Picker, a Spectrum Extractor és a Lipschitz Filter-ekkel. Most javaslom, hogy csak egy hasznos bővítménycsomagot adjunk hozzá, amelyek közül néhányat használni fogsz a következő oldalak példáiban. Ezt a készletet "Cookbook" -nak nevezik, és könnyen tölthetjük fel az utasítások segítségével. A Cookbook bővítmények a "Cookbook" nevű új legördülő listán (a képernyő tetején) jelennek meg.

Kövesse a következőket, és próbálja meg az alábbi példákat saját képeivel

A következő oldalakon néhány olyan képet mutatok, amelyet az ImageJ segítségével készítettem, valamint az egyes képek rövid leírását, hogy megismerhessük, hogyan készültek az egyes képek.

Az egyes példák alatt dőlt betűvel részletes, lépésről-lépésre "mindent meg kell találni" protokollt találhat mindegyik példához, így megpróbálhat hasonló dolgokat tenni a saját fotóival és videóival. Előfordulhat, hogy először kipróbálhatja a példákat kis képekkel és nagyon rövid videókkal, és talán szürkeárnyalatos képeket és videókat használhat (vagy ha szürkeárnyalatos vagy 8-bites RGB-re konvertál, amikor a rendszer kéri), ​​mivel minél nagyobb a fájlok, annál hosszabb lesz minden lépés vesz.

1. Kép ​​számológép

A Kép kalkulátor eszköz különböző módokon kombinálhatja a képeket egyszerű matematikával, például az egyes pixelek hozzáadásával, kivonásával vagy átlagolásával. A fenti ábrák szemléltetése érdekében a hópehely képének bal alsó sarkában található pixel színe 12,6,10-ben van kódolva az RGB-ben, ami azt jelenti, hogy a Red értéke 12-re van beállítva, Green pedig 6-ra van állítva, és Kék a 10-es érték. Ezek a számok 255-ből állnak, 0-at sötét, 255 világos. Tehát egy 12,6,10 pixeles szín - minden alacsony szám 255-ből - azt jelenti, hogy ez egy nagyon sötét képpont. A Lincoln fotó megfelelő pozíciójában lévő pixel 70,54,42 színű. A két átlagolás eredménye? Egy 41,30,26 színű képpont: pontosan az átlag a két számcsoport között. A kép kalkulátor minden egyes pixelt így kezel.

Ez hatékony eszköz lehet a képek kiszámítható módon történő kombinálására. Mi történne, ha a két közel azonos kép között különbséget mutatna?

A kép kalkulátor kipróbálásakor látni fogja, hogy a képek összevonásának néhány módja közül csak néhány közül lehet választani, kivonni és átlagolni.

Kattintson a FILE / OPEN gombra, és válasszon ki egy képet a számítógépen, majd ismételje meg a második képet. Ezután kattintson a PROCESS / IMAGE CALCULATOR elemre, válassza ki az egyes képneveket, majd válasszon egy műveletet, mint például az ADD, AVERAGE vagy DIFFERENCE a képek kombinálásához.

2. Stack kivetítése

Itt egy rövid videót vettem egy villámlás során.Ez a villámcsapás körülbelül egy másodpercet vett igénybe az égen való áthaladáshoz. A videóban a vaku különálló részei láthatóak a videó külön képkockáiban (az alábbi kép 10 felső képe). Ahhoz, hogy lássuk, hogy néz ki az egész vaku, hozzáadtam az 1. keretben lévő fényt a 2. keret, a 3. keret stb. Fényéhez. Ehhez kinyitottam a videót az ImageJ-ben, és egy Z projektet használtam egyetlen kép készítéséhez.

A fényképezőgép tökéletesen maradt a rövid videó alatt, ülve egy székre, nem pedig a mozgó kezemben. Ez fontosnak bizonyult: a képek jól illeszkedtek a végső vetített képbe, de nem lennének, ha a kamera mozogna.

Számos módja lesz a különböző formátumú fájlok megnyitására a FILE / IMPORT alatt, de egyszerűbb módja van: a legtöbb fájl megnyitható, ha csak az eszközikonok sorába húzza őket. A videofájl megnyitása előtt azonban érdemes videót szerkeszteni, hogy a videót rövidre vágja. Az ImageJ képes kezelni a néhány száz képpel rendelkező videót, de a hosszabb videók tömörítése lassíthatja vagy összeomlik a programot. A videó megnyitásakor lehetősége van 8 bites szürkeárnyalatos vagy RGB-konvertálásra, és a „virtuális verem” használatára, nem pedig a teljes videó betöltésére. Ezeket a lépéseket a következő lépések gyorsabbá teszik.

Az iPhone-ok sajnos olyan formátumban mentik el a filmeket, amelyeket az ImageJ nem használhat, ezért ezeket az egyes fotósorozatokra kell először egy olyan eszközzel konvertálni, mint a Video 2 Photo iPhone alkalmazás, vagy a Quicktime Pro. Ezután megnyithatja a mappákat a FILE / IMPORT / IMAGE SEQUENCE gombra kattintva.

Miután megnyitotta a videót a ImageJ-ben, kattintson rá, hogy kiválassza azt. A <és> gombokkal lapozhat. Ezután kattintson az IMAGE / STACKS / Z PROJECT elemre, és válassza ki a MAX INTENSITY értéket az egyes képkockák legegyszerűbb képeinek összegzéséhez egyetlen képre.

A példa tetején található montázs ImageJ eszközzel készült. Kattintson ismét a videóra, majd kattintson a KÉP / ÁTMÁK / MÓDOSÍTÁS elemre a montázs elkészítéséhez.

3. Egy halom kivetítése sötét témával

Ezt a képet hasonló módon készítettük, mint az utolsó, kivéve itt a téma sötétebb, mint a háttér. A forrásként használt videót egy bal oldali kamerából vettük, az ég felé mutatva, ahogy a madarak repültek. Ezután egy rövid, 2 másodperces szegmenst vetítettünk előre, körülbelül 30 képkocka hosszúságú képet vetítve ImageJ-ben.

Nyissa meg a videót úgy, hogy húz egy videót az ImageJ / Fiji eszköztárra, vagy megnyit egy képsorozatot a FILE / IMPORT / IMAGE SEQUENCE használatával. Ezután kattintson a videóablakra, hogy kiválassza azt, kattintson az IMAGE / STACKS / Z PROJECT elemre, és válassza ki a MIN INTENSITY (a MAX helyett ezúttal), hogy hozzáadja a sötétebb pixeleket az egyes képkockákhoz.

4. Jelölje ki a mozgó objektumokat

Egy időzített videót készítettünk a mexikói ugróbabról, majd megpróbáltuk kiemelni a mozgó babútvonalakat. Az utak megjelenítésének néhány módja az alábbi ábrán látható. A jobb felső képen ugyanaz a trükk, amit az előző példában használtunk. A bal alsó részen ugyanaz a trükk, de a „MIN INTENSITY” helyett a „STANDARD DEVIATION” választ. Ez a trükk olyan objektumok mozgatását eredményezi, amelyek hosszú ideig szünetelnek a legvilágosabbak. Az így kapott képek kombinálása a Image Calculator alkalmazással (mint a fenti 1. példában) is érdekes hatásokat adhat.

Az alábbiakban ismertetem, hogyan vonhatunk le minden keretből mindent, ami szintén az előző keretben volt, így az idővel nem változó pixelek fekete színnel jelennek meg, és azok, amelyek az idő múlásával változnak, világosabb árnyalatokban jelennek meg (a jobb alsó kép) .

Zárja be a Fidzsi-szigeteken megnyitott ablakokat. Ezután nyissa meg a videót úgy, hogy húz egy videót az ImageJ / Fiji eszköztárra, vagy megnyit egy képsorozatot a FILE / IMPORT / IMAGE SEQUENCE használatával. Amikor az opció „8-bites szürkeárnyalatosvá konvertálódik”, kattintson a dobozra, hogy elfogadja ezt. Azt javaslom, hogy ezúttal ne válassza a virtuális verem opciót. Ezután kattintson a videóra, hogy kiválassza azt, és készítsen egy második videót, amely csak a mozgó objektumokat jeleníti meg a COOKBOOK / T-FUNCTIONS / DELTA F UP („Szakácskönyv” a Fidzsi-szigetekre telepített bővítmények halmaza) segítségével. „Első lépések” szakasz).

5. Színkódolási idő

A gyerekeim és én egy időzített filmet készítettünk az udvarunkon áthaladó csillagokról alkonyattól hajnalig. (A film elkészítéséhez egy nyílt forráskódú CHDK szoftverrel hackelt Canon-pont- és lövéskamerát használtunk, hogy hosszú időn át tartó időzített felvételt készítsünk. A NightCap iPhone alkalmazás is okos, ha ezt egy okostelefon segítségével végezzük.) Ezután ImageJ-t használtunk, hogy csak a mozgó tárgyakról fekete-fehér filmet készítsünk. Ezután a filmet színkóddal kódoltuk. Végül, az összes színes keretet egyetlen képre vetítettük egymásra. A szín a végső kép idejével egyenlő: a lila csak napnyugta után, a narancs / sárga pedig később, közvetlenül napkelte előtt. Például a felhők közvetlenül a napkelte előtt megjelentek, így narancssárga színűek. A csillagok egész éjjel mentek, így több színben vannak.

Ez a példa több plugint is használt, de az ImageJ-ben csak néhány kattintás történt. Nyissa meg a videót úgy, hogy húz egy videót az ImageJ / Fiji eszköztárra, vagy megnyit egy képsorozatot a FILE / IMPORT / IMAGE SEQUENCE használatával. Amikor az opció „8-bites szürkeárnyalatosvá konvertálódik”, kattintson a dobozra, hogy elfogadja ezt. Ezután kattintson a videóra, hogy kiválassza azt, és készítsen egy második videót, amely csak a mozgó objektumokat mutatja a COOKBOOK / T-FUNCTIONS / DELTA F UP megnyomásával. Ezután a színkód idejére kattintson a COOKBOOK / Z-FUNCTIONS / Z CODE STACK elemre. Számos színséma közül választhat. Most kattintson az IMAGE / STACKS / Z PROJECT… gombra, és válassza ki a MAX INTENSITY lehetőséget, hogy az egyes képkockákból a legvilágosabb képpontokat hozza létre.

6. Kymográfok

A fiaimat és egy robin-fészket találtunk a házunkban, és lenyűgözött, hogy megcsókolunk. Szóval webkamerát állítottunk fel, és figyelte a fészket. Egy nap egy egész napos időzített felvételt készítettünk. Az anya a nap folyamán ült a tojásokon, rendszeresen elhagyta az ételt. Kíváncsi voltunk, hogy vannak-e minták az utazásainak időzítésére, ezért készítettünk egy kymográfiát - egy grafikont, amely az adott időben bizonyos pozíciókat mutat. Itt a kiválasztott pozíciók egy vékony vonal alatt voltak, amelyek a tojásokat átlépték.

Az alján található kymográfban az idő a tetején látható, reggel balról balra és jobbra. Amikor a tojás kékje látható a függőleges csíkokban, az anya madár a fészekből volt. Olvastuk online, hogy a robinok soha nem hagyják a fészket több mint 10-15 percre egyszerre, de úgy tűnik, mintha hosszú ebédet vett volna 11: 40-kor. Csak 7 óráig sötétedett.

Nyissa meg a videót úgy, hogy húz egy videót az ImageJ / Fiji eszköztárra, vagy megnyit egy képsorozatot a FILE / IMPORT / IMAGE SEQUENCE használatával. Ezután válassza ki az egyenes eszközt a szerszámikonok sorából, és kattintson és húzza a vonalat, hogy egy vonalat rajzoljon a videó érdekes területére. Kattintson az IMAGE / STACKS / RESLICE elemre, hogy megtudja, mi történt az adott vonal alatt. Ha több mint egy vékony vonalat szeretne mintát venni, akkor az egyenes eszköz használata helyett válassza ki a téglalap eszközt a szerszámikonok sorából, és kattintson és húzza a téglalap rajzolásához egy érdekes területre a videót. Kattintson az IMAGE / STACKS / RESLICE elemre, majd kattintson a IMAGE / STACK / Z-PROJECT elemre. A kymográfja függőlegesen fog megjelenni, az idő felülről lefelé fut.

7. Vegyük ki a képpontokat a ImageJ-ből, és kezeljük őket saját matematikájukkal

A képpont értékeit kivonhatja a képből, és próbálja meg magukat átalakítani, ha hasznos a táblázatkezelő program, például a Microsoft Excel. Érdekes látni, hogy a helyi kontrasztot hogyan lehet kiemelni. Ennek szemléltetése érdekében 50 × 50 képpontos képet használtam egy makk alól (A), amely az eredeti kép több változatát generálta az Excel egyszerű képleteivel. A B az A kép szürkeárnyalatos változata. A C-ben a kép elmosódott, minden egyes pixel értékének átlagolása a szomszédok értékével. D-ben a nagy kontrasztú területek kiemeltek az egyes pixelek értékeinek összehasonlításával a szomszédaival. E-ben csak a nagy kontrasztú területek jelennek meg. F-ben az egyes területek kontrasztja a folyamatos szürkeárnyalatosvá alakul. G-ben az F-ben lévő szürkeárnyalatok színekké alakultak át az ImageJ-ben található keresési táblázat segítségével.

Azt javaslom, hogy próbáld ki ezt egy apró képen, kb. 50 × 50 képponton, mert az alábbi lépések csak nagyon lassan fognak működni a nagyobb képeken az Excel vagy más táblázatkezelő programokban. Ezután az IMAGE / TYPE / 8_BIT gombra kattintva a kép szürkeárnyalatosvá alakítható. Ezután mentse el a képet a FILE / SAVE AS / TEXT IMAGE segítségével. Ez olyan szöveges fájlt hoz létre, amelyet a táblázatkezelő program, például a Microsoft Excel segítségével megnyithat.

A táblázatban a számok tömbje látható, amelyek mindegyike a kép szürkeárnyalatos változatában lévő egyéni képpont pixeles értékét képviseli. Az alábbi példában egy 50 × 50 képpontos makk (A) képét használtam. Megnyitottam az Excelben a fent leírtak szerint, kipróbáltam néhány dolgot a számok tömbjének átalakítására, majd látni, hogy az új számok milyen képet fognak előállítani, ezeket a cellákat egy szövegszerkesztőbe másoltam (a TextWranglert Machez, de betöltöttem) mások is rendelkezésre állnak). Fájlnévvel mentem el a fájlt .txt, majd megnyitottam ezt a fájlt a ImageJ-ben a FILE / IMPORT / TEXT IMAGE gombra kattintva. A makk eredményeként kapott szürkeárnyalatos kép (B). Aztán visszatértem az Excel fájlba, és megpróbáltam játszani a számok halmazával. A C-F minden egyes átalakítását tartalmazó Excel fájl itt érhető el. Ha egy szürkeárnyalatos képet szeretne színesíteni, nyissa meg az ImageJ-ben, és kattintson az IMAGE / LOOKUP TABLES elemre, és válasszon egy színsémát.

7. ábra: A makk transzformációja többféle módon

Kísérletezz és szórakozz

Miután letöltötte a programot, érdekes lehet megnyitni egy fényképet, vagy importálni egy felvett videót, és elindítani a kattintást, hogy megtudja, mit csinál a különböző gombok. Azok számára, akik inkább szisztematikusabb indulást kívánnak, itt vagy itt megtalálhatók az útmutatók.

Abban az esetben, ha valaha is szeretne több plugint próbálni, itt van egy link egy nagy számú pluginhoz. Az egyik olyan plugin, amit különösen szeretek, a „Z futó projektor”.

Ezen bővítmények hozzáadásához először töltse le a számítógépre. Ha Macet használ, és azt mondja, hogy a fájlokat nem tudja megnyitni, mert ismeretlen fejlesztőtől származik, akkor ezt megkerülheti a Mac rendszer Rendszerbeállítások megnyitásával, majd nyissa meg a Biztonság és adatvédelem elemet, és megjelenik egy „Mindig nyitott” gomb. Ezután nyissa meg a Fiji-t, kattintson a PLUGINS-re, majd az INSTALL… -ra, és válassza ki a letöltött fájlt.

Hozzájárulás a tudományhoz!

A készítők és a tudósok egyaránt alkotnak kreatív közösségeket és közösségeket, amelyek valószínűleg egy-két dolgot tanulnak egymástól. Ha programozhat, és érdekes módon láthatja a képeket, amelyek még nem léteznek, akkor miért ne írjon új bővítményt? Már több száz plugin létezik, de nagyszerű, minden évben új pluginok jelennek meg, és a legjobb pluginok valószínűleg még nem írtak. Íme egy áttekintés az új bővítmények létrehozásáról.

Ki fogja használni a bővítményét, és milyen tudományos felfedezések segíthetnek? A biomedicinális kutatási cikkeket egyre inkább online formában találják meg, így a plug-in benyújtását követő hónapokban vagy években kereshet online a bővítmény nevére, hogy megtudja, hogyan járul hozzá a tudományhoz.



Lehet, Hogy Érdekli

Flashback: Gory Brain Cap

Flashback: Gory Brain Cap


Rengeteg Polyhedra

Rengeteg Polyhedra


Csatlakozz hozzánk! Nemzetközi Maker Meetup Ez a csütörtök

Csatlakozz hozzánk! Nemzetközi Maker Meetup Ez a csütörtök


A Szent Malo, Groningen, Columbus, Emma Willard és CVille jelenetek

A Szent Malo, Groningen, Columbus, Emma Willard és CVille jelenetek






Legutóbbi Hozzászólások