一、Fiji —— 基于 imageJ 的免费且开源的图像处理软件
Fiji 与 ImageJ 的比力，就犹如 Ubuntu 与 Linux 的比力一样。
- ImageJ：用于处理和分析科学图像的开源软件。
- 由美国国立卫生研究院（NIH）开发
- ImageJ：是最初的桌面应用步伐，自 1997 年开始开发。
- ImageJ2：是针对科学多维图像数据的 ImageJ 新版本。
- Fiji（Fiji is just imageJ）：用于科学图像分析的 ImageJ 的 " 内置功能 " 发行版。
- 它在 ImageJ 的底子上预装了大量常用插件和脚本，简化了安装和配置过程，特别适合生物图像分析。Fiji 还集成了更新管理功能，方便用户获取最新插件和工具。
- 核心底子
两者都基于 ImageJ 的核心代码，因此具有雷同的图像处理和分析功能。
两者利用雷同的编程语言（Java）和脚本语言（如宏和 JavaScript）。
- 开源与免费
两者都是开源软件，用户可以免费下载和利用。
源代码公开，允许用户根据必要修改和扩展功能。
- 跨平台支持
两者都支持跨平台运行，可在 Windows、macOS 和 Linux 系统上利用。
- 插件扩展
两者都支持通过插件扩展功能，用户可以根据必要添加特定工具或算法。
共享大量雷同的插件生态系统（拥有数千个插件）。
- 图像处理与分析功能
提供丰富的图像处理功能，如滤波、分割、增强、形态学操纵等。
提供测量工具，用于定量分析（如长度、面积、强度等）。
- 科学应用
广泛应用于科学研究领域，如生物学、医学、材料科学等。
支持处理显微镜图像、医学影像、时间序列图像等。
支持多种图像格式（如 TIFF、JPEG、PNG、DICOM 等）。
1.1、工具安装（免费）
- 【Fiji】https://fiji.sc/
- Fiji 拥有数千个插件：https://imagej.net/list-of-extensions！
1.2、源码下载
- 【imageJ or imageJ2】https://github.com/imagej
- 【Fiji】https://github.com/fiji
- 项目搭建：通过 IntelliJ IDEA 加载项目（源码），并完成配置环境，最后执行项目。
- Java 环境配置 + IntelliJ IDEA 利用指南
- 利用建议：通过源码启动工具，可以分析其每个步调（函数或算法）的执行逻辑（像素级）。
实测效果：Fiji 开源版本对 SDK 版本有特定要求，最终测定并安装乐成。
- JDK版本号：Oracle OpenJDK version 1.8.0_77（官网下载安装）
- 已测试版本（失败）：Oracle OpenJDK version 1.8.0_441（官网下载安装）
- 已测试版本（失败）：Amazon Corretto version 1.8.0_442（利用IntelliJ IDEA在配置中自动下载）
- 已测试版本（失败）：Amazon Corretto version 18.0.2（利用IntelliJ IDEA在配置中自动下载）
- 已测试版本（失败）：Oracle OpenJDK version 20.0.1（官网下载安装）
- 已测试版本（失败）：Oracle OpenJDK version 23.0.2（利用IntelliJ IDEA在配置中自动下载）
- maben版本（该工具版本没要求）：apache-maven-3.9.2
- 错误提示如下：
- Exception in thread "main" java.lang.NoClassDefFoundError: io/scif/SCIFIOService
- at net.imagej.ImageJ.<init>(ImageJ.java:75)
- at sc.fiji.Main.main(Main.java:50)
- Caused by: java.lang.ClassNotFoundException: io.scif.SCIFIOService
- at java.net.URLClassLoader.findClass(URLClassLoader.java:381)
- at java.lang.ClassLoader.loadClass(ClassLoader.java:424)
- at sun.misc.Launcher$AppClassLoader.loadClass(Launcher.java:331)
- at java.lang.ClassLoader.loadClass(ClassLoader.java:357)
- ... 2 more
二、功能详解
2.0、Fiji - ImageJ（Web应用步伐）
Fiji - ImageJ（Web应用步伐）：https://ij.imjoy.io
2.1、常用功能（汇总）
详细功能介绍请点击 Fiji - Help 或在 search 窗口中输入功能名称。
以下是利用过程中的常用功能，由于 Fiji 集乐成能非常巨大，仅供参考。
- 功能 操作步骤 快捷键
- """
- 加载超大内存图像 Fiji - File + Import + TIFF Virtual Stack
- 保存图像 Fiji - File + Save as + TIFF/Image Sequence
- 保存Screenshot Ctrl + Shift + G
- 查看三视图 Ctrl + Shift + H
- 绘制直方图 Ctrl + H
- 截取图像 Fiji - 绘制矩形框 + 鼠标右键 + Duplicate + Range(3D)
- Image
- 数据类型转换 Fiji - Image + Type
- 对比度调整 Fiji - Image + Adjust + Brightness/Contrast Ctrl + Shift + C
- 灰度阈值分割 Fiji - Image + Adjust + Threshold Ctrl + Shift + T
- 最大强度投影 Fiji - Image + Stacks + Z Project + Max Intensity
- 切换观察视角 Fiji - Image + Stacks + Reslice + Start at
- Process
- 轮廓提取 Fiji - Process + Find Edges
- 去除背景 Fiji - Process + Subtract Background
- 直方图均衡化 Fiji - Process + Enhance Contrast
- 添加噪声 Fiji - Process + Noise + 随机噪声/高斯噪声/椒盐噪声
- gamma值调整 Fiji - Process + Math + Gamma
- FFT Fiji - Process + FFT + FFT or Inverse FFT
- 高斯滤波 Fiji - Process + Filters + Gaussian Blur - sigma（Radius）
- Analyze
- 绘制信号分布图 Fiji - 绘制矩形框 + Analyze + Plot Profile Ctrl + K
- 同步窗口 Fiji - Analyze + Tools + Synchronize Windows
- 同步ROI Fiji - 绘制矩形框 + T
- Plugins（插件）
- """
（0）一种基于梯度分布的图像清楚度测量方法 —— 半高宽
锐度（Sharpness）：是指图像中边缘的清楚度和细节的可见性，通常由对比度厘革的速率和 高频信息的丰富程度共同决定。图像的锐度可以通过像素灰度值的梯度厘革来衡量：
- 锐度高：（1）边缘清楚，细节丰富；（2）梯度大，灰度值厘革快；（3）高频成分多
- 锐度低：（1）边缘含糊，丢失细节；（2）梯度小，灰度值厘革慢；（3）高频成分少
一种基于梯度分布的图像清楚度测量方法，通过半高宽（FWHM, Full Width at Half Maximum） 来衡量图像的锐度。这种方法适用于 自动化清楚度评估，广泛用于显微成像、遥感影像和图像增强领域。
- （1）选择图像中具有代表性的梯度信号【Ctrl+K：绘制信号分布图】，其具有边缘和细节的区域。
- （2）在梯度信号的直方图中，盘算半高 = （A+B）值的一半。如：A = 最高峰值（例如 2100），B = 低值区的频率（例如 300），半高=1200
- （3）寻找直方图中即是半高的点，绘制程度直线【Shift+鼠标：绘制直线】
- （4）在曲线上找到两个交点，盘算两点之间的隔断（像素单位），更短的 FWHM 表示更清楚的图像。如：上图=2.56，下图=3.0。因此上图比下图的图像质量更高，更清楚。
（1）Fiji - Process - Binary - Skeletonize：图像骨架化与分析
Fiji - AnalyzeSkeleton（支持2D和3D图像）
ImageJ | 图像骨架化分析
（1）初始设置：Process - Binary - Options：Black background（标记背景为玄色）
（2）数据类型转换：Image -> Type -> 8-bit
（3）阈值分割：Image -> Adjust -> Threshold
（4）骨架化图像：Process -> Binary -> Skeletonize
（5）骨架化分析：Analyze -> Skeleton -> Analyze Skeleton (2D/3D)
- Prune cycle method：是否修剪骨架中的环结构（把环修剪成树）
- Elimination of End-points：是否修剪含有终止点的分支（只保留有多个分支的骨架）
- Results and Output：输出哪些效果，重要是Show detailed info和labeled skeletons
分支信息（分支长度、起点终点、两点间欧氏隔断），骨架中检测到的树的总体信息（分支和分支点数量、分支均匀长度等）
（2）Fiji - Analyze - Analyze Particles：自动计数
ImageJ 底子篇 | 基于阈值分割的自动细胞计数
作用：用于对二值或阈值图像中的对象举行计数和测量（即：连通区域的区域数量）
备注：2D算法，支持2D和3D。
（1）打开图像：File - Open，或者将图片直接拖动到菜单栏
（2）阈值分割：Fiji - Image - Adjust - Threshold
（3）弥补空隙：Fiji - Process - Binary - Fill holes
（4）分水岭算法（分割重叠细胞）：Fiji - Process - Binary - Watershed
（5）自动计数：Fiji - Analyze - Analyze Particles
备注：阈值分割决定了细胞计数效果
- Size：300-Infinity——指分析颗粒面积大于300（这里的单位是pixel），不停到无穷大的颗粒。（根据细胞巨细，以及效果好坏来更改）
- Circularity：0.00-1.00——指圆度，可以根据细胞形状，调整必要的圆度，1.00为标准圆。
- Exclude on edges——处于边缘的颗粒不计入
（3）Fiji - Plugins - 3D Viewer：3D渲染（支持简朴动画）
（4）Fiji - Plugins - 3D script：3D渲染（支持复杂动画）
- Fiji - 3D script（官网介绍 + 视频教程）
- Fiji - 3D script（利用手册）
- Fiji - 3D script（开源代码）
- Fiji - 3D script（论文地址）
- Fiji - 3D script（演示示例）
3Dscript 是Fiji / ImageJ的一个插件，用于创建显微镜数据的 3D 和 4D 动画。与现有的 3D Viewer 差别，动画不是基于关键帧的，而是由基于天然语言的语法形貌的。
- 安装教程：Fiji - Help - Update - Manage update sites - Check the box in front of 3Dscript - Apply and Close - Apply changes - Restart Fiji
- From frame 0 to frame 180:
- - rotate by 180 degrees horizontally ease-in-out
- - zoom by a factor of 0.25
- - zoom by a factor of 1.5
- From frame 50 to frame 350:
- - rotate by 270 degrees vertically around (0, 0, 1)
Fiji - labkit（官网介绍 + 视频教程）：用于显微镜 2D 或 3D 图像的手动和自动分割
细胞分割效果较好，脑图像分割效果较差（必要精调）
（6）Fiji - Plugins - Cellpose：基于深度学习的细胞分割方法
基于预训练模子（cellpose提供基于细胞质、细胞核等七个差别数据集训练得到的模子），然后在自己的数据集上猜测，并手动标记ROI举行模子微调。
只适用于细胞分割（细胞质、细胞核），不适用于神经元分割（如下图）
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