示例运行
一次完整的运行,可以带走
在下面那张细胞核图像上算出——所用设置与那段片段完全相同。七张图表由提取出的数据绘制。
metrics.json 以及本次运行的日志。
ZIP · 40 MB · 26 个文件——其中 33 MB 为动画
比例依据比例尺设定。
之前 / 之后
同一处,之前与之后
左边是电子显微镜拍出的原图。拖动分界线。
图像
536 次迭代之后
图中是细胞核上方肌动蛋白皮层的肌动蛋白纤维。本次运行的纤维直径设为 4 像素,阈值 1.3 · 536 次迭代。图像下缘的标注不参与追踪。
流程
从图像到分析
测量纤维粗细
在图像上横跨一根纤维拖动一次即可。好的追踪参数可以从这个数字推出来;把它取准,对结果的好坏至关重要。
沿着比例尺拖动一次还会顺带设定图像比例——此后所有结果都以真实单位而非像素给出。
通道选择
一幅图像,两个答案
三组,每组都出自同一幅图像:左右两边是同一张照片,只是所分析的颜色通道不同。最终测量的是什么,在这里就决定了。顺带一提,线条的颜色是可以自由选择的,与通道无关。
细胞核位于蓝色通道。算法立刻找出了它们的边缘——干净、完整。这说明 FiNTA 虽然是为纤维分析而造,也可以用于别的用途。
同一幅图像,红色通道:现在追踪贯穿整个细胞的纤维结构。
绿色通道:肌动蛋白纤维。
红色:波形蛋白纤维。
追踪
看着纤维被一根根找出来
七次对扫描电子显微图像的运行,追踪的每一次迭代对应一帧。红色始终是同一件事:算法截至该帧所找到的中线。只要开启动画,你自己的每一次运行都会生成同样的记录。
六幅图像全部来自 FiNTA 团队的工作。图中嵌入的参数值是仪器写进图像的; 而各项参数取值则来自各次运行所用的设置文件。所有片段均为静音,且根本不含音轨。
无需专门仪器
不一定非得是显微镜。
无需制样,无需仪器——用相机拍一张夜景,同一个算法便画出同样的中心线, 这里用的是蓝色而不是红色。FiNTA 要求的不是某种特定的成像技术, 而是能从背景中分辨出来的纤维。
对照实验
三幅并非测量序列的图像
它们展示的不是结果,而是方法:当您把一个答案早已知晓的东西摆在它面前时会发生什么—— 以及当纤维是浅底上的黑色、而不是深底上的亮色时又会怎样。
最简单的试金石
一张规则网格,斜着拍摄。这里事先就知道结果该是什么样:直线、等距、直角—— 因而一眼就能看出所选的设置是否合用。
深色纤维,浅色背景
算法寻找的是明亮的脊。天空前的树枝正好相反——因此图像在运行前被反相。 这是一项设置,而不是特殊处理。
完整的一次运行,未作删减
在一棵垂枝桦上跑了一千多次迭代,起点由手工设定的两个点给出,而非自动选取。 时间足够长,能看清追踪如何先抓住树干,再是粗枝,最后才是树冠边缘那片细密的枝条。
线条颜色是一项设置
这里同一个算法用蓝色作图——因为在暖色的火星上蓝色更容易看清。 红色在本页只是最常见的选择,并不是这套方法的属性。
测量量
可以读取的数据
每一项分布都以图表、表格和原始文件三种形式给出。
纤维长度
覆盖整个网络的分布,也可只统计构成闭合网孔的那些纤维。 在分支点处从多大的交角起算作一条新纤维,这个角度可以调整。 查看示例。
以玫瑰图表示的取向
纤维没有头也没有尾,因此 FiNTA 把每一段连接折叠到 [0°, 180°) 之内。在线性坐标轴上,179° 与 1° 会落在两端,尽管二者几乎平行。出于同样的理由,玫瑰图上不给出平均值、中位数或主方向。查看示例。
持续长度
针对整个网络,与论文中的做法一致——另外还逐根纤维给出,并对纤维长度作图。在示例运行中,整个网络的持续长度为 524 nm。
网孔与分支点
闭合网孔的面积、周长和直径,以及分支点之间的距离。查看示例。
密度图
那个没有任何平均值能回答的问题:网络究竟位于图像的什么位置。平滑程度可调,色标随平滑一同变化。
追踪过程动画
每次追踪迭代一帧,转码为 H.264,可直接在任务视图中播放。 要看清追踪在哪里中断、或是在哪里抄了近路,这很有用—— 上面那些示例正是这样的记录。
论文
算法已发表——并且可以引用
算法不是我们的,而是下列作者的成果。论文完成之后,Bitblade Group 与 FiNTA 团队一起 搭建了这个网页界面——好让研究者以及其他有兴趣的人能以简便的方式使用这个软件, 不必自己编译,不必用命令行,也不必自备计算环境。计算所用的,正是该项工作中的方法,未作改动。
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.
前往论文(DOI) 在 PubMed 上 GitHub 上的源代码导出中的引用信息
生成的每一份 PDF 报告都在每一页上带有完整的文献引用。
算法背后的团队
作者
在萨尔兰大学与 INM — 莱布尼茨新材料研究所 (萨尔布吕肯)开发,并有来自 谢菲尔德与 丰沙尔的参与。 算法本身由 Moritz Schu 编写和开发;其他人的贡献列在各自姓名旁, 依照论文中的贡献声明。
所属单位按论文中所载。 FiNTA 依GNU 通用公共许可证 v3.0发布;本网页界面对此没有任何改变。
图像
中心线
密度