ImageJ的數(shù)字圖像處理研討

1、本文格式為Word版，下載可任意編輯 ImageJ的數(shù)字圖像處理研討 簡介：陳家樹，男，重慶永川市人，西南大學計算機信息與科學學院2022級碩士研究生，研究方向：圖形圖像處理。 現(xiàn)在，關于圖像處理和分析的軟件或者函數(shù)庫，好多采用的都是c和c+語言，對好多常見的圖像處理函數(shù)都有現(xiàn)成的代碼和成熟的工具。然而，針對java這一面向?qū)ο蟪绦蛟O計語言，卻沒有能很好地利用起來，在這上面開展的工作也較少，相關的工具也很少。ImageJ的出現(xiàn)在一定程度上改變了這一局面。ImageJ是目前世界上最快的純java圖像處理程序。它能在0.1秒內(nèi)對一張2048x2048的圖片進行過濾。 ImageJ不同的版本可以在W

2、indows, Mac OS, Mac OS X 和 Linux系統(tǒng)上運行。它能讀入大量種圖片格式，包括TIFF, GIF, JPEG, BMP, DICOM 和 FITS。它支持“棧，也就是一系列的圖片共用一個窗口。它還是多線程的，所以像在處理讀入圖片這種費時的操作時，還可以并行進行其他的操作。它提供一些標準的圖像處理函數(shù)，譬如銳化、平滑、邊緣檢測和中值濾波等，能對圖片進行縮放、旋轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)等。更重要的是，ImageJ采用了一種開放式的結(jié)構，通過參與java語言的插件來完成它的擴展。這樣，使用ImageJ的內(nèi)置編輯器和java編譯器就能得到各種插件。這樣的機制就使開發(fā)人員自己編寫的插件能解決他

3、所需要解決的任何圖像處理和分析的問題。與之協(xié)同使用的macro語言，也為ImageJ帶來了更多的便利。 一個macro就是能自動產(chǎn)生一系列ImageJ命令的程序。有兩種方法可以創(chuàng)立macro程序。最簡單的一種就是使用ImageJ的Plugins/Macros/Record命令，這樣當你使用ImageJ菜單中的命令時，就會自動在一個Recorder中記錄下來，生成macro語句，得到macro程序。還有一種創(chuàng)立方法，開啟Plugins/New，在彈出的對話框中輸入創(chuàng)立的macro程序的名字，選定“type為“macro，接下來就可以在彈出的編輯框中編寫自己的macro程序了，它以后綴名“.txt

4、保存。macro程序提供了把多個ImageJ命令組合起來用的途徑，研究人員也可以根據(jù)自己的需要定制。ImageJ可以把macro程序添加到“工具欄上，也可以添加進“plugins菜單中，所以它的使用讓開發(fā)研究變得更加簡便。 macro語言是一種“無類型定義的語言。也就是變量的使用不需要先進行聲明，也不用顯式給出變量的數(shù)據(jù)類型。當它們被使用在賦值語句中時，會被自動初始化為相對應的類型。所以一個變量就可以用來存放各種數(shù)據(jù)類型，包括數(shù)字、字符串或者數(shù)組等。甚至在同一個macro程序中，同一個變量能存放任何的數(shù)據(jù)類型?？聪旅孢@段程序： v = 1.23; 在macro語言中，條件語句和循環(huán)語句的用法與

5、在java中的用法也是一樣的，有興趣的讀者可以去參看Bruce Eckel的Thinking in java第三版。 ImageJ的插件就是用java語言編寫的，被編譯為“.class的java類文件。它的安裝十分簡單：把需要用的插件，也就是java的類文件放到ImageJ的“plugins目錄下，然后重新啟動ImageJ，這時你就會在“Plugins的下拉菜單中發(fā)現(xiàn)這個插件已經(jīng)安裝了。這里需要注意的是，java類文件的文件名假如使用了下劃線“_ ，在“Plugins中會被空格替代。 根據(jù)實現(xiàn)功能的不同，插件被大致分為以下幾類：圖像的I/O處理，圖像的基本特征分析，各種濾波器，圖形操作，還有特

6、別針對“圖像棧(Stack)的處理插件，這是ImageJ的一個十分重要的應用。下面對它做進一步的介紹。 Stack就是把一系列相關的圖片以“棧的形式顯示在同一窗口內(nèi)，通過一條命令就可以處理整個“棧的所有圖片。 下面通過一個目標跟蹤的例子來看對它的使用： 圖1是一個由50張圖片組成的圖片棧的第一幀，我們能看到兩只白蟻在托盤上的運動。我們需要對這兩只白蟻進行跟蹤，包括托盤上白蟻的數(shù)量、各自位置的標定和兩只白蟻間位置的測量。 第一步，使用Image/Duplicate復制raw-stack的第一幀，命名為background。 其次步，需要把這兩只白蟻從background中分開出來。在backgr

7、ound里圈定一個矩形框，按下“c復制，移動這個矩形框直到覆蓋掉白蟻，最終按下“v粘貼上。對每一只白蟻都重復這樣的操作，最終得到圖2 background。這就是把白蟻分開開后的背景圖。 第三步，從該圖片棧中所有的圖片中減去這個背景圖background。使用Process/Image Calculator，在彈出的對話框中，“Image1就是這個圖片棧，這里的“Operator用“Subtract，這里的“Image2就是背景圖background。 第四步，使用Image/Adjust Threshold來設定最低和最高閥值。這樣，白蟻就是紅色，背景就是黑色。調(diào)整的標準就是瀏覽整個圖片棧，

8、讓所有的紅色都始終連在一塊。最終點對話框中的“Apply按鈕，就把圖片棧里所有50張圖片都全部轉(zhuǎn)換為黑/白的二值圖片了。如圖3 binary-stack所示。 最終，運行“Tracker插件，得到圖4的結(jié)果。選中那一欄的意義如下：在該圖片棧的第5幀圖片上，發(fā)現(xiàn)2只白蟻，第一只白蟻所在位置坐標是（46.4,65.1），其次只所在位置坐標是（76.3,89.4）,它們之間的距離是38.49個像素。 同時彈出的還有一個表示每一幀對應的白蟻之間距離的二維坐標關系圖， 限于篇幅關系，這里就不再給出了。 圖4 白蟻跟蹤結(jié)果 除了這種目標跟蹤插件外，還有其他的跟蹤插件，譬如像MultiTracker, Ma

9、nual_Tracking，SpotTracker, MTrack2,ParticleTracker和MTrackJ等。它們的具體使用可以查看相關的手冊。 關于Stack的插件還有好多，可以根據(jù)研究人員的需要有選擇的學習使用。相關資料可以在站點： ImageJ作為Java語言開發(fā)的圖像處理和分析平臺,具備多種圖像處理和分析功能，特別是在醫(yī)學影像學診斷領域的應用十分廣泛。該軟件支持插件技術,互聯(lián)網(wǎng)上有大量針對某些特別應用領域的免費插件可供下載使用。希望本文能對讀者提供一定的幫助。 1 Rasband, W.S., ImageJ, U. S. National Institutes of Health, Bethesda, 2 Abramoff, M.D., Magelhaes, P.J., Ram,