FiNTA · Filament Network Tracing Algorithm
Fasernetzwerke aus SEM-Aufnahmen vermessen.
FiNTA verfolgt jede einzelne Faser in einer rasterelektronenmikroskopischen Aufnahme und macht aus dem Bild Zahlen: Faserlängen, Orientierungen, Maschenweiten, Persistenzlängen. Bitblade Group hat den publizierten Algorithmus gemeinsam mit dem FiNTA-Team als Weboberfläche zugänglich gemacht — Bild hochladen, Faserdicke messen, Ergebnis als Report oder Rohdaten herunterladen.
Arbeitsbereich anlegen Wie es funktioniert
ABLAUF
Von der Aufnahme zur Auswertung
Vier Schritte. Der zweite ist der, an dem eine Auswertung gelingt oder leer bleibt.
Bild hochladen
Graustufen oder Farbe — farbige Aufnahmen werden intern in Graustufen umgerechnet, so wie der Algorithmus sie ohnehin verarbeitet.
Faserdicke messen
Im Bild einmal quer über eine Faser ziehen. Fast alle Tracing-Parameter sind relativ zu dieser Zahl definiert; sie zu raten ist der häufigste Grund für ein leeres Ergebnis. Ein Zug entlang des Maßstabsbalkens setzt zusätzlich den Bildmaßstab — danach kommen alle Ergebnisse in echten Einheiten statt in Pixeln.
Tracen lassen
Der Lauf läuft als Hintergrundjob gegen das original kompilierte FiNTA-Binary, nicht gegen eine Nachimplementierung. Auf Wunsch zeichnet er dabei jede Tracing-Iteration als Einzelbild mit.
Auswerten und exportieren
Diagramme und Kennzahlen direkt im Browser, dazu ein PDF-Report und ein ZIP mit allen Artefakten, dem Log, der verwendeten Settings-Datei und den Zahlen als CSV.
MESSGRÖSSEN
Was am Ende dasteht
Jede Verteilung kommt als Diagramm, als Tabelle und als Rohdatei — ablesbar statt gegen eine Gitterlinie geschätzt.
Faserlängen
Verteilung über das gesamte Netzwerk, wahlweise auch nur über die Fasern, die geschlossene Maschen begrenzen. Der Schnittwinkel, ab dem an einer Verzweigung eine neue Faser beginnt, ist einstellbar.
Orientierungen als Rosendiagramm
Eine Faser hat keinen Kopf und kein Ende, deshalb faltet FiNTA jede Verbindung nach [0°, 180°). Auf einer linearen Achse lägen 179° und 1° an entgegengesetzten Enden, obwohl sie nahezu parallel sind. Die Statistik ist aus demselben Grund zirkulär — und nennt gar keine Vorzugsrichtung, wenn ein Rayleigh-Test das Netzwerk nicht von einem isotropen unterscheiden kann.
Persistenzlänge
Für das Netzwerk als Ganzes, wie im Paper — und zusätzlich pro Faser, gegen die Faserlänge aufgetragen. Fasern, die kürzer sind als ihre eigene Persistenzlänge, lassen keine belastbare Anpassung zu; die werden gezählt und ausgewiesen, statt als Messwert mitgemittelt zu werden.
Maschen und Verzweigungen
Flächen, Umfänge und Durchmesser der geschlossenen Maschen, dazu die Abstände zwischen Verzweigungspunkten — einmal über alle, einmal nur entlang der Maschen.
Dichtekarte
Die eine Frage, die kein Mittelwert beantwortet: wo im Bild das Netzwerk überhaupt liegt. Mit einstellbarer Glättung und einer Farbskala, die der Glättung folgt — die Farben beschreiben also immer eine Zahl, die auch auf der Karte steht.
Animation des Tracings
Ein Einzelbild pro Tracing-Iteration, zu H.264 transkodiert und direkt in der Job-Ansicht abspielbar. Nützlich, um zu sehen, wo eine Verfolgung abbricht oder eine Kurve abschneidet.
PUBLIKATION
Der Algorithmus ist publiziert — und zitierbar
Der Algorithmus stammt nicht von uns, sondern von den unten genannten Autorinnen und Autoren. Nach Abschluss der Publikation hat Bitblade Group gemeinsam mit dem FiNTA-Team diese Weboberfläche gebaut — damit Forschende und alle anderen Interessierten die Software auf einfachem Weg nutzen können, ohne sie selbst zu übersetzen, ohne Kommandozeile und ohne eigene Rechenumgebung. Gerechnet wird unverändert mit dem Verfahren aus dieser Arbeit.
Flormann DAD, Schu M, Terriac E, Thalla D, Kainka L, Koch M, Gad AKB, Lautenschläger F. A novel universal algorithm for filament network tracing and cytoskeleton analysis. FASEB J. 2021 May;35(5):e21582. doi: 10.1096/fj.202100048R. PMID: 33835502.
Zur Publikation (DOI) Quellcode auf GitHubUnverändert gerechnet
Das Binary wird bei jedem Build aus einem festgepinnten Commit des Originalprojekts übersetzt. Die einzige Abweichung ist ein offengelegter Patch, der jeder Faser in der Persistenzdatei eine laufende Nummer voranstellt — er ändert keinen berechneten Wert, er macht nur nachvollziehbar, welche Messpaare zu welcher Faser gehören.
Zitation im Export
Jeder erzeugte PDF-Report trägt die vollständige Referenz auf jeder Seite. Ein Ergebnis, das das Haus verlässt, ist ein wissenschaftliches Ergebnis — die Methode dahinter muss aus dem Dokument selbst zitierbar sein, nicht aus dem Gedächtnis.
TEAM HINTER DEM ALGORITHMUS
Autorinnen und Autoren
Entwickelt an der Universität des Saarlandes und am INM – Leibniz-Institut für Neue Materialien, Saarbrücken, mit Beteiligung aus Sheffield und Funchal.
Zugehörigkeiten wie in der Publikation angegeben. FiNTA steht unter der GNU General Public License v3.0; diese Weboberfläche ändert daran nichts.
ZUGANG
Arbeitsbereich anlegen und loslegen
Ein Name genügt. Sie legen einen Arbeitsbereich an, laden Ihre Aufnahmen hinein und starten den ersten Lauf — ohne Installation, ohne Kommandozeile. Die Anwendung ist mandantengetrennt aufgebaut: Bilder, Läufe und Ergebnisse eines Arbeitsbereichs sind aus keinem anderen sichtbar oder adressierbar.
Arbeitsbereich anlegen Frage stellen
Offene Vorschau. Die Anmeldung ist bewusst noch primitiv: Ein Arbeitsbereich wird allein über seinen Namen erkannt, es gibt kein Passwort. Wer den Namen kennt, sieht die darin abgelegten Daten. Eine richtige Anmeldung über Single Sign-on ist vorbereitet und folgt — bis dahin gehören keine vertraulichen oder personenbezogenen Daten in diese Vorschau.