FiNTA · Filament Network Tracing Algorithm
Mesurer les réseaux de fibres.
FiNTA suit chaque fibre d'un réseau et transforme l'image en chiffres : longueurs de fibres, orientations, tailles de mailles, longueurs de persistance. D'où vient l'image est indifférent à l'algorithme — microscopie électronique, fluorescence, confocal, fond clair, AFM : des fibres visibles suffisent. Bitblade Group a rendu l'algorithme publié accessible sous forme d'interface web, avec l'équipe FiNTA — on téléverse une image, on mesure l'épaisseur des fibres, on télécharge le résultat en rapport ou en données brutes.
EXÉCUTION D'EXEMPLE
Une exécution complète à emporter
Calculée sur l'image du noyau cellulaire plus bas — avec exactement les réglages sur lesquels repose aussi le clip. Les sept graphiques sont tracés à partir des données extraites.
metrics.json et le
journal de l'exécution.
ZIP · 40 Mo · 26 fichiers — dont 33 Mo d'animation
Une échelle est réglée d'après la barre d'échelle.
AVANT / APRÈS
Le même point, avant et après
À gauche l'image telle qu'elle est sortie du microscope électronique. Faites glisser le bord.
IMAGE
APRÈS 536 ITÉRATIONS
L'image montre des fibres d'actine du cortex d'actine au-dessus du noyau. Diamètre de fibre réglé à 4 pixels pour cette exécution, seuil 1,3 · 536 itérations. Les annotations en bas de l'image sont exclues du suivi.
DÉROULEMENT
De l'image à l'analyse
Téléverser une image
Toute image sur laquelle les fibres se distinguent une à une. Niveaux de gris ou couleur — les images en couleur sont converties en niveaux de gris en interne, ou bien vous suivez délibérément un seul canal de couleur.
Mesurer l'épaisseur des fibres
Tirez une fois en travers d'une fibre dans l'image. Ce nombre permet de deviner de bons paramètres de suivi ; le trouver juste est décisif pour la qualité du résultat.
Un tracé le long de la barre d'échelle règle en outre l'échelle de l'image — ensuite, tous les résultats arrivent en unités réelles au lieu de pixels.
Lancer le suivi
L'exécution se fait en tâche de fond sur le binaire FiNTA d'origine, compilé, et non sur une réimplémentation. Sur demande, il enregistre chaque itération de suivi comme image.
Analyser et exporter
Graphiques et indicateurs directement dans le navigateur, plus un rapport PDF et un ZIP contenant tous les artefacts, le journal, le fichier de réglages utilisé et les chiffres en CSV — les deux à télécharger ici.
CHOIX DU CANAL
Une image, deux réponses
Trois paires, chacune issue d'une seule image : à gauche et à droite, la même photographie, seul le canal de couleur analysé diffère. Ce qui sera mesuré au bout du compte se décide ici. La couleur des lignes, du reste, est librement choisie et ne dit rien du canal.
Les noyaux se trouvent sur le canal bleu. L'algorithme en trouve aussitôt les bords — proprement et complètement. Cela montre que FiNTA, conçu pour l'analyse de fibres, sert aussi à autre chose.
La même image, canal rouge : le suivi parcourt maintenant la trame de fibres de toute la cellule.
Canal vert : fibres d'actine.
Rouge : fibres de vimentine.
SUIVI
Regarder les fibres se faire trouver
Sept exécutions sur des images de microscopie électronique à balayage, une image par itération du traçage. Le rouge est toujours le même : les lignes médianes que l'algorithme a trouvées jusqu'à cette image. Le même enregistrement naît de chaque exécution propre, si l'animation est activée.
Les six images proviennent des travaux de l'équipe FiNTA. Les valeurs incrustées y ont été écrites par l'appareil ; les valeurs des paramètres figurent dans le fichier de réglages avec lequel chaque exécution a été calculée. Tous les clips sont muets et ne comportent aucune piste audio.
AUCUN APPAREIL REQUIS
Ce n'est pas forcément un microscope.
Aucune préparation d'échantillon, aucun appareil — une photographie de nuit prise à l'appareil photo, et le même algorithme trace les mêmes lignes médianes, ici en bleu au lieu du rouge. Ce que FiNTA exige, ce n'est pas une technique de prise de vue précise, mais des fibres qui se détachent du fond.
CONTRE-ÉPREUVES
Trois images qui ne sont pas une série de mesures
Elles ne montrent pas un résultat, mais la méthode : ce qui se passe quand on lui présente quelque chose dont on connaît déjà la réponse — et ce qui se passe quand les fibres sont noires sur fond clair au lieu de claires sur fond sombre.
La pierre de touche la plus simple
Une grille régulière, photographiée de biais. Ici, on sait d'avance ce qui doit sortir : des lignes droites, des écarts égaux, des angles droits — et l'on voit tout de suite si les réglages choisis tiennent la route.
Fibres sombres, fond clair
L'algorithme cherche des crêtes claires. Des branches sur le ciel, c'est le contraire — l'image est donc inversée avant l'exécution. Un réglage, pas un traitement de faveur.
L'exécution entière, sans coupe
Plus de mille itérations sur un bouleau pleureur, lancées depuis deux points posés à la main plutôt qu'automatiquement. Assez long pour voir le suivi saisir d'abord le tronc, puis les grosses branches, et en dernier le fin lacis au bord de la couronne.
La couleur des lignes est un réglage
Ici, le même algorithme trace en bleu — parce que cela se voit mieux sur les étincelles chaudes. Le rouge n'est, sur cette page, que le choix le plus fréquent, pas une propriété de la méthode.
GRANDEURS MESURÉES
Les données que l'on peut extraire
Chaque distribution arrive en graphique, en tableau et en fichier brut.
Longueurs des fibres
Distribution sur l'ensemble du réseau, au choix sur les seules fibres qui bordent des mailles fermées. L'angle d'intersection à partir duquel une nouvelle fibre commence à une ramification est réglable. Voir l'exemple.
Orientations en diagramme en rose
Une fibre n'a ni tête ni queue, c'est pourquoi FiNTA replie chaque liaison dans [0°, 180°). Sur un axe linéaire, 179° et 1° se retrouveraient aux extrémités opposées, alors qu'ils sont presque parallèles. Pour la même raison, la rose ne porte ni moyenne, ni médiane, ni direction dominante. Voir l'exemple.
Longueur de persistance
Pour le réseau dans son ensemble, comme dans l'article — et en plus par fibre, portée en fonction de la longueur de la fibre. Dans l'exécution d'exemple, elle est de 524 nm pour le réseau entier.
Mailles et ramifications
Aires, périmètres et diamètres des mailles fermées, ainsi que les distances entre points de ramification. Voir l'exemple.
Carte de densité
La seule question à laquelle aucune moyenne ne répond : où se trouve réellement le réseau dans l'image. Avec un lissage réglable et une échelle de couleurs qui suit ce lissage.
Animation du suivi
Une image par itération de suivi, transcodée en H.264 et lisible directement dans la vue de la tâche. Utile pour voir où un suivi s'interrompt ou coupe une courbe — les exemples plus haut sont exactement de tels enregistrements.
PUBLICATION
L'algorithme est publié — et citable
L'algorithme ne vient pas de nous, mais des autrices et auteurs nommés ci-dessous. Une fois la publication achevée, Bitblade Group a construit cette interface web avec l'équipe FiNTA — pour que les chercheuses, les chercheurs et tous les autres intéressés puissent utiliser le logiciel par une voie simple, sans le compiler eux-mêmes, sans ligne de commande et sans environnement de calcul propre. Le calcul se fait, inchangé, avec la méthode issue de ce travail.
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.
Vers la publication (DOI) Sur PubMed Code source sur GitHubCitation dans l'export
Chaque rapport PDF produit porte la référence complète sur chaque page.
L'ÉQUIPE DERRIÈRE L'ALGORITHME
Autrices et auteurs
Développé à l'Universität des Saarlandes et à l'INM – Leibniz-Institut für Neue Materialien, Sarrebruck, avec la participation de Sheffield et de Funchal. L’algorithme lui-même a été écrit et développé par Moritz Schu ; ce que les autres ont apporté figure à côté de leur nom et suit la déclaration de contributions de la publication.
Affiliations telles qu'indiquées dans la publication. FiNTA est placé sous la GNU General Public License v3.0 ; cette interface web n'y change rien.
ACCÈS
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Vous créez un compte, vous téléversez votre image et vous lancez le premier traitement — sans installation, sans ligne de commande. L'application est cloisonnée par espace de travail : les images, les traitements et les résultats d'un espace ne sont ni visibles ni adressables depuis un autre.
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DENSITÉ