轨迹伴侣

TrackMate 是您日常追踪的伙伴。

引用 TrackMate 论文

请注意，TrackMate 可通过斐济获得，并且基于多种出版物。如果您成功地将其用于您的研究请善意地引用我们的工作：

doi:10.1038/s41592-022-01507-1

和/或

doi:10.1016/j.ymeth.2016.09.016

演示

示例

TrackMate 用户界面

TrackMate 具有用户友好的界面，可以方便地执行跟踪、数据可视化、编辑结果和轨迹分析。 TrackMate分布在斐济，与ImageJ和斐济工具集成良好，并且不需要复杂的安装过程。 TrackMate 还有一个用于显示和注释细胞谱系的组件：TrackScheme。

使用最先进的分割算法

从版本 7 开始，TrackMate 可以检测、存储和利用 2D 对象轮廓。 此外，TrackMate 还集成了最先进的分割算法，例如 ilastik、MorphoLibJ、StarDist 和 Weka。 下面您可以看到使用 TrackMate 中实现的 StarDist 探测器跟踪的迁移细胞。

3D 细胞追踪和谱系

TrackMate 在 2D 或 3D 中工作无差别。 下面的视频展示了 线虫 胚胎发育的前 2 小时，以及使用 TrackMate（菌株：AZ212）以 3D 形式呈现的随时间推移的情况。 （但是，仅针对 2D 图像显示对象轮廓。）

包含融合、分裂和桥接间隙事件的曲目

具有融合、分裂和桥接间隙事件的轨迹。 TrackMate 可以设置为检测和处理间隙关闭事件、分裂事件和合并事件。

轨迹分析

TrackMate 对它跟踪的对象执行多种测量。 这些测量结果可以在用户界面中浏览、导出和绘制。

随着时间的推移测量形态特征

遵循谱系内多个分裂的细胞形态。谱系遵循_脑膜炎_的生长。底部图表显示了上述谱系中以绿色突出显示的细胞的细胞面积和圆形度。对于 2D 图像，TrackMate 可以测量其跟踪对象的形态特征。

生成随时间推移跟随单个细胞的电影

一部追踪线虫胚胎细胞分裂过程长达 3 个小时的电影。该轨迹遵循从单元AB到ABaraapap的谱系。

细胞和细胞器追踪

TrackMate 提供了通常在显微镜环境下执行对象跟踪的工具。 跟踪是一项图像分析挑战，其目标是随着时间的推移跟踪物体、细胞、动物、细胞器等，只要可以在图像中清楚识别的任何东西。每个对象在多个帧中被检测或分割，并通过在这些帧上以轨迹的形式为其分配一个身份来重建其轨迹。然后可以将这些轨迹可视化或产生进一步的分析结果，例如速度、总位移、扩散特性、分裂事件等……

TrackMate 可以处理点状物体或细胞状物体。

• 斑点通常是黑暗背景上的明亮物体，对于其来说，物体轮廓形状并不重要，但可以随着时间的推移从 X、Y、Z 坐标中提取主要信息。例子包括亚分辨率荧光点、标记的交通囊泡、以低分辨率成像的细胞核或细胞。
• 类细胞对象是我们可以检索其形状并将其用于后续分析的对象。

TrackMate 可以在给定坐标、半径和形状的情况下计算每个点的数字特征。 例如，将计算平均、最大、最小和中值强度，以及每个点的估计半径和方向，从而可以跟踪一个物体的这些特征如何随时间演变。

文档和教程

在线教程

• Getting started with TrackMate 是一个基本教程，解释 TrackMate 如何处理简单图像。你应该从这里开始。
• Manual editing of tracks using TrackMate展示了如何手动管理和编辑跟踪结果。
• Manual tracking with TrackMate 展示了如何对源图像中的轨迹执行完全手动注释。
• Keyboard shortcuts for editing 包含我们在此使用的键盘快捷键的摘要。
• TrackMate v7 new algorithms 记录了版本 7 中引入的 8 个新探测器以及新的形状分析框架。每个子页面都包含一个教程，解释如何使用每个新检测器。

TrackMate 组件

TrackMate 采用模块化设计，并提供多种类型的算法：检测器、跟踪器、分析器等。以下页面记录了 TrackMate 的各个组件或模块。

• TrackMate Detectors：检测图像中的对象。
• TrackMate Trackers：链接对象以构建轨道。
• TrackMate Analyzers：计算点、边缘和轨迹上的数值。
• TrackMate Actions：跟踪结果的错误操作。
• TrackMate Views：跟踪结果查看者。

许多额外的模块与外部工具（通常是 Python）连接，需要通过 Conda 或 Mamba 安装。 TrackMate 需要知道您的 conda 环境安装在哪里，这在此处进行了解释：trackmate-conda-path

自 v8 起，TrackMate 提供了更好的轨道和分段编辑功能。 轨道编辑（随着时间的推移纠正丢失或虚假链接）主要在主视图和TrackScheme中完成。 可以在新的segmentation editor中编辑对象的形状。

可下载的文档和教程

• TrackMate 的主要手册可以在这里找到：

TrackMate-manual.pdf - 14 MB，150 多页。

它包含用户教程、技术文档和开发人员文档。 它将教程和信息编译成精美的 pdf 文件，您可以在这个 wiki 上找到这些教程和信息，链接如下。

• 在 TrackMate v7 中，我们引入了几项重大更改，并为此编写了额外的手册。可以在这里找到：

TrackMate version 7 novelties.pdf - 16 MB，70 多页。

同样，它编译了几个教程和开发人员文档，下面也有链接。

互操作性

杰夫

GEFF 是一种新的通用文件格式，用于在工具之间交换跟踪数据。 虽然 Java 支持仍处于测试阶段，但它已在 TrackMate 中使用（例如，用于 TrackMate-inTRACKtive 集成）。 目前，GEFF I/O 作为可选模块提供，可以通过更新站点安装。 文档位于此处：trackmate-geff。

＃＃＃＃ Python

目前，在 Python 中与 TrackMate 数据交互的最佳方式是使用由 Laura Xénard 开发的 pycellin。 pycellin 可以读取和写入许多跟踪文件格式，包括 TrackMate，并提供许多开箱即用的分析功能，将大大加快您的工作速度。

Pycellin 目前正在开发中，可以在 here 中找到。

MATLAB

• Using TrackMate with MATLAB记录了斐济附带的MATLAB功能，允许将TrackMate生成的数据导入MATLAB。

编写 TrackMate 脚本

• Scripting TrackMate展示了如何使用脚本语言进行跟踪，例如来自斐济Script Editor。这些示例脚本将向您展示如何使用 TrackMate 作为库并熟悉 API。

• 在脚本中，所有检测器和跟踪器均使用 Map（例如在 Java 中）或 dict（例如在 Python 中）在 Settings 对象中进行配置。您需要知道每个检测器和跟踪器的字典键以及它们接受的值的类型。已知探测器和跟踪器的所有密钥均已记录在案in this page中。

• Using TrackMate from MATLAB展示了如何使用MATLAB作为TrackMate的脚本语言，并受益于MATLAB设施。

扩展 TrackMate

您有想要实现的跟踪或检测算法吗？当然，您可以从头开始编写整个软件。但在某些时候，您将必须设计一个模型来保存数据，编写可以加载和保存结果的代码，将结果可视化，甚至有一个简约的 GUI，并允许手动纠正算法的结果。这可能会很长、乏味和无聊，而你感兴趣的部分只是核心算法。 我们建议您使用 TrackMate 作为您的算法的家。框架已经有了；它可能并不完美，但可以非常快速地集成您的算法。然后您就可以从其他模块中受益。

开发者文档

扩展 TrackMate 的主题并非完全无关紧要。然而，斐济和 ImageJ2 团队酝酿的SciJava package的最新进展大大简化了任务。对于普通 Java 开发人员来说，这应该不是什么困难。

This page 列出了几个教程，展示了如何在 TrackMate 中集成各种模块。它们按照复杂性递增的顺序列出，最好按此顺序进行练习。

已知扩展

本 wiki 中记录了一些扩展。 This page 列出了记录的扩展。

如果您想在这里做广告，请告诉我们！

作为斐济更新站点

Fiji 更新程序已将多个 TrackMate 扩展列为更新站点。 他们的名字都以 TrackMate-* 开头：

我们尽可能尝试在专门用于 TrackMate 的通用 GitHub 组织上共享他们的代码源：TrackMate-SC org。

可下载的 jar

感谢continuous integration，我们知道的扩展是自动构建的，可以通过下面的链接下载。它们指向一个简单的 .jar 文件，您只需将其放入 Fiji.app/jars 文件夹中即可。 TrackMate 将识别它附带的额外模块并将它们集成到插件中。

扩展名	内容	作者	链接到 jar 文件	源代码
查找最大值（TrackMate 模块）	该插件在 Process > Find Maxima… 命令中实现了 TrackMateas 的查找最大值检测算法。结果几乎是一样的。默认情况下激活子像素精度。	托尔斯滕·瓦格纳	on Github	on Github
TrackMate -> 现货连接器	此扩展添加了一个操作，允许将 TrackMate 中执行的跟踪分析自动传输到 Spot-On，而无需导出轨迹并重新导入它们。 Spot-On 是一个专为分析单分子跟踪实验而设计的网络界面。	马克西姆·沃林格	on Gitlab	on Gitlab

带有额外源代码的扩展

Ronny Sczech TrackMate repository 包含各种 TrackMate 增强功能的源代码（Java 和宏）。

扩展文档

• Find maxima detector 来自托尔斯滕·瓦格纳。

TrackMate 目标

TrackMate 的开发愿景侧重于实现两个相关目标：

对于用户

TrackMate 旨在通过简单、合理的用户界面提供开箱即用的通用解决方案。

跟踪过程分为一系列步骤，通过类似向导的 GUI 来引导您完成这些步骤。它优先考虑将分割步骤与粒子链接步骤分离的跟踪方案。

分割/过滤/粒子链接过程和结果立即以 2D 或 3D 形式可视化，从而可以判断其效率并调整其控制参数。可视化工具是 Fiji 附带的工具，可以与其他插件很好地交互。

提供了几种自动分段和链接算法。但您还可以手动编辑结果，甚至完全跳过自动步骤，并执行完全手动分段和/或链接。

包括一些用于跟踪和点分析的工具。可以直接从插件制作各种绘图，例如用于从曲目中得出数值结果。如果它们还不够，还提供将整个结果导出到其他分析软件（例如MATLAB）的功能。 TrackMate 依赖于多个不同的库和插件来进行数据操作、分析和可视化。在分发复杂的插件时，这可能是一个陷阱，但这就是斐济魔法发挥作用的地方。所有依赖项均通过 Fiji 更新程序处理。安装 TrackMate 非常简单，只需调用 Fiji Updater，并且该插件必须开箱即用。如果这对您不起作用，那么这是一个错误，我们承诺修复它。

TrackMate 非常重视性能，将利用多核硬件。

对于开发人员

您是否曾经想开发自己的分割和/或粒子链接算法，但又想避免编写 GUI、多种可视化工具、分析工具和导出工具的痛苦负担？那么 TrackMate 适合您。

我们花费了大量的时间来使 TrackMate 在各个方面都可扩展。它具有非常模块化的设计，使其易于扩展。例如，您可以开发自己的分段算法，扩展 TrackMate 以包含它，并从现有的可视化工具和 GUI 中受益。以下是您可以扩展和自定义的组件的列表：

• 检测算法
• 粒子链接算法
• 斑点的数字特征（例如平均强度等..）
• 链接的数字特征（例如速度、方向等）
• 轨道的数字特征（总位移、长度等…）
• 可视化工具
• 后处理操作（导出、数据处理等…）

您甚至可以修改 GUI，并在向导中删除、编辑或插入新步骤。例如，如果您想要实现同时解决分段部分和粒子链接部分的跟踪方案，但仍想利用 TrackMate 组件，这可能很有用。

您想让您提交的论文的审稿人可以使用您的新算法吗？将 TrackMate 的扩展版本上传到私人更新站点（如 explained here），然后将链接发送给审阅者。现在该论文已被接受（恭喜），您想让任何人都可以访问它吗？只需将更新站点的链接放在文章中即可。所有这一切都可能在我们没有注意到的情况下发生。

TrackMate 的开发目的是作为生命科学图像分析社区的工具，以便可以更轻松、更快速地开发新的跟踪工具，以便最终用户可以使用它们来进行自己的研究。如果需要帮助重新使用它，我们将为您提供支持。

其他信息

• TrackMate 版本历史记录：请查看github page for TrackMate releases。

• TrackMate FAQ

• Dave Mason 关于使用数据透视表获取基于点特征的轨迹统计数据：mean-intensity-of-tracks-using-trackmate

##致谢

图书馆

TrackMate 依赖于许多其他斐济插件或库。 §§§0§§我们和Fiji Updater确保这些依赖项不会干扰您。将它们列在这里，当它们没有明显的联系时，还附上它们的作者：

• ImgLib2用于我们需要处理像素的任何地方。依赖 imglib 使得拥有一个处理 2D 或 3D 图像的插件变得微不足道。特别是，我们使用 Stephan Preibisch、Stephan Saalfeld、Larry Lindsey 和 Lee Kamentsky 的代码。
• ImageJ当然是插件的入口点。我们使用此图像显示为 2D 切片并在 HyperStack 显示器中显示。
• 在内部，轨迹由数学 graph 表示。为了整理它，我们利用了优秀的 JGraphT 库。
• TrackScheme，用于可视化和编辑表格的TrackMate组件，其UI使用JGraphX。
• 为了显示绘图和直方图，我们使用JFreeChart。
• TrackMate 中的某些算法依赖于 JAMA 矩阵包。
• 通过Batik和iText库将可视化和分析结果导出为SVG、PDF等格式。
• TrackMate文件格式是纯XML，并使用JDom库生成或加载。
• 对于图标，就像几乎所有带有 GUI 的 ImageJ 插件一样，我们使用了 Mark James 的 silk icon set。但我们也非常幸运，拥有 IlluScienta 专门为 TrackMate 设计的图标和结果。

###支持

我们非常感谢 Khuloud Jaqaman 的支持，同时我们在 Java 中实现了她关于健壮 LAP 跟踪器的工作的专业版本，之后她在 Danuser 小组中发表了开创性论文： doi:10.1038/nmeth.1237

JYT 在本项目开始时感谢欧盟委员会 FP7 ICT (project “MEMI”) 的资助。得益于斯坦福大学的资助，NP 成为一名访问学生。JS 感谢威斯康星大学麦迪逊分校光学与计算仪器和国家科学基金会奖 #1121998 的资助。

TrackMate 开发使用 YourKit 分析工具。 YourKit 通过创新和智能的工具支持开源项目，用于监视和分析 Java 和 .NET 应用程序。 YourKit 是 YourKit Java Profiler、YourKit .NET Profiler 和 YourKit YouMonitor 的创建者。

谁使用 TrackMate

事实证明，TrackMate拥有不错的用户基础，对Google Scholar的粗略搜索就证明了这一点。这些引用在TrackMate论文之前发表就积累起来了。