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Fast4DReg

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概述

Figure 1: Fast4DReg pipeline

Figure 1: Fast4DReg pipeline

Fast4DReg corrects for drift in x-y direction by first creating intensity projections to create 2D videos. Then it estimates the linear x-y drift between two images by calculating their cross-correlation matrix and applying the correction to the stack. To correct the drift in the z-direction Fast4DReg creates frontal intensity and corrects the drift as described above. Lateral and axial drift corrections can also be used independently. Fast4DReg outputs a folder containing the corrected images, drift plots, a drift table and a settings file that can be applied to correct another image with the same settings.

Fast4DReg 是一个斐济宏，用于 3D 视频中的这样校正，能够校正所有 x、y 和/或 z 方向的对应。Fast4DReg 沿两个轴创建强度投影，并使用 NanoJ-Core (Laine et al., 2019) 基于互相关的计算来校准来估计其依据，然后逐帧 3D 视频（图 1）。另外，Fast4DReg 可用于视觉多通道 3D图像，这对于通道未成像的仪器特别有用。

Fast4DReg由四个脚本组成。

Fast4DReg 脚本

  • time_estimate+apply：该脚本估计 3D 视频中的相当于校正相同的数据集。该脚本填写输出一个 settings.csv 文件，其中包含的脚本参数和文件路径。该文件可用于指定另一个数据集中的类似的，例如另一个通道。

  • time_apply： 此脚本使用 settings.csv 中的一个校正应用到另一个图像。

  • channel_estimate+apply：此脚本估计 3D 数据通道集中的未对准情况，并校正应用到相同的数据集。该脚本写入一个 settings.csv 文件，其中包含相关的脚本参数和文件路径。该文件可用于指定另一个数据集中的类似结构。

  • channel_apply：此脚本使用settings.csv中的一个中的校正应用到另一个图像。

校正工作流程

xy 校正

1.首先Fast4DReg在每个时间点创建强度横向投影（单击或顶部）以创建2D视频。

  1. 其次，Fast4DReg NanoJ-Core 2D 通过计算互相关矩阵（CCM）来估计两幅图像之间的线性 x-y 来进行校正算法。CCM 中强度的位置决定了两个图像之间的线性偏移。根据数据的不同，可以将原始数据的第一帧或前一帧设置为参考帧。 3.一旦确定出确定，就可以根据估计的确定量直接逐帧校正数据集。

z 校正

  1. Fast4DReg在每个时间点创建横向强度投影（干或顶部），以沿着 y 轴或 z 轴创建 2D 视频。
  2. Fast4DReg使用NanoJ-Core，如步骤2所示。 6.一旦确定出z轴，就可以根据估计的确定量直接逐帧校正数据集。

如果使用多通道图像，则需要分割通道。将根据具有更稳定结构的通道（例如内皮而不是迁移的尸体）来估计确定。然后可以由此校正确定第二个（或更多）通道。

安装

Fast4DReg

通过启用Fast4DReg更新站点，可以轻松安装Fast4DReg：

-打开ImageJ

  • 导航到帮助 -> 更新 -> 管理更新站点
  • 选择FastDReg

fast4dreg-install-0

  • 选择后，选择关闭并应用更改。
  • 重启斐济。

依赖关系

Fast4DReg 需要 NanoJ-Core 插件和 Bioformats，它们都可以通过斐济更新站点安装：

-打开ImageJ

  • 导航至帮助 -> 更新 -> 管理更新站点

  • 选择 NanoJ-Core 和 Bio-Formats。

    fast4dreg-install-1

    fast4dreg-install-2

  • 选择后，选择关闭和应用更改。
  • 重启斐济。

分步演练

估计并应用

开始之前

准备好具有通道的图像。如果您有多个频道，它们可以作为单独的文件位于同一文件夹中。

运行脚本

Figure 2: Estimate and apply user interface

Figure 2: Estimate and apply user interface

1.打开“estimate-drift”脚本并单击运行。用户界面打开（图2）。

2.在用户界面中

  • 实验编号：将用于编辑文件夹标识符。
  • 选择要修正的文件的路径：导航到此处要修正的图像。
  • xy 修正框： 如果您想修正 xy 修正框，请勾选 xy 修正框。
  • 投影类型： 选择用于 xy 的估计的投影类型（最大或平均强度）。
    • 时间平均：这个设置要一起平均的帧数，以结果更粗略的时间点， cross-correlation analysis will be run to calculate drift. Setting this value to 1 will calculate straight frame-to-frame cross-correlations and while this should capture drift very accurately, it will also be very susceptible to noise. Conversely, setting this value high will average out noise but will also give a lower sample of the drift (which is then interpolated).
  • 最大预设：是指数据集第一帧和最后一帧之间的最大预设 frame of the dataset in units of pixels. Setting this to 0 will allow the algorithm to automatically determine the drift without any limitations. It is only really worth changing this value from 0 if running the algorithm gives incorrect results with large jumps in estimated drift.
  • 参考帧：如果设置为“第一帧（默认，更适合固定）”，则每个平均帧组将 compared to the first average group of frames to calculate drift. If this is set to ‘previous frame (better for live)’ then every averaged group of frames will be compared to the previous averaged group of frames. For static samples, it is best to compare to the first frame, and for live samples where there may be slow scale drift overlaying the faster scale sample motion, it is better to compare to the previous frame.
  • 裁剪裁剪：裁剪裁剪将裁剪掉图像移动产生的框。如果继续进行z黑色校正，这将在默认情况下执行。
    • z 校正框： 如果您想校正 z 校正框，请勾选 z 校正框。
    • 重新切片模式：重新切片模式可以让您决定是否要沿x轴（上）或y轴（左）创建投影。
    • 投影类型： 选择用于 z 估计的投影类型（最大或平均强度）
    • 扩展堆栈适合：扩展堆栈适合堆栈创建额外的切片，以确保保存整个堆栈。
    • 保存RAM：如果勾选，则z校正图像将逐帧构建，而不是一次性增加构建图像。这可以节省RAM，但处理时间大约会增加一倍。

  1. 单击OK。该脚本将运行。

  2. 脚本完成该过程后，您将在新文件夹中以下文件：

    • 修改图片
    • 尚未图
    • 那里表
    • 设置文件，您可以在另一个图像上的运行脚本中使用相同的参数。

    该文件夹将有一个唯一的标识符：文件名 + 日期 + 实验编号。 如果您计划将更正应用到另一个频道，请确保不要将这些文件移动到另一个文件夹。

###应用基础

Figure 3: Apply user interface

Figure 3: Apply user interface

1.打开“应用”脚本并单击运行用户。界面打开（图3）。

  • 选择要修正的文件的路径：在此处导航到要修正的图像。
  • 选择设置文件(csv.)：。导航到您的设置文件（称为settings.csv）。

2.点击OK。校正后的图像将与设置文件保存到同一文件夹中。

完毕！

已知问题

斐济在没有通知的情况下崩溃

Windows 可能未安装 OpenCL。如果您在没有通知的情况下遇到斐济崩溃，install the OpenCL through the Microsoft store library.

文件位置的重要性

确定不要从结果文件夹中移动已经表，因为直接表的路径编码到settings.csv文件中。

结果图像是黑色

尝试取消平均时间(1)。

贡献者

使用此脚本时，请引用原Fast4DReg和NanoJ论文

doi:10.1242/jcs.260728 doi:10.1088/1361-6463/ab0261

更改日志

  • 2025/11/10 2.0版（已发布）
  • 2022/08/15 版本1.0（预印本）

所有四个剧本都经过测试并且运行良好。已经发布了。