Publikationen - ZMB UZHBildbearbeitung für Publikationen - Von der Probenpräparation bis zur...
Transcript of Publikationen - ZMB UZHBildbearbeitung für Publikationen - Von der Probenpräparation bis zur...
Fig.1..z.B. one representativepicture is shown out of five…
Publikationen- Aufbau eines Papers / Masterarbeit etc. -
Introduction
Material and Methods:
Results:
Discussion
Bilder ausschliesslich mit Grössenbalken publizieren !
- welches Mikroskop (z.B. Leica, SP5, Mannheim Deutschland)- welche Bildbearbeitungssoftware (Image J, Imaris, Huygens)- ggf was gemacht wurde (-Verstärkung um 0.7)
Bildbearbeitung für Publikationen- Generelle Richtlinien -
Bildbearbeitung um die Sichtbarkeit der Information zu verbessern istangemessen und akzeptabel!
Bilder als Datensätze in einer Publikation
Bilder als Titelbild auf einem Journal
Daten Präsentationobjektiv und komplett
Künstlerische Aufarbeitung zum Hervorheben einer Eigenschaft
Bildbearbeitung für Publikationen- Von der Probenpräparation bis zur Bildbearbeitung -
• Probenpäration hat höhere Priorität als Bildbearbeitung
• Optimierung der Bildaufname mit Mikroskop / Kamera
• Notizen über die angewendeten Prozessierungsschritte machen
• Die gesamte Information der Probe sollte im Histogramm
abgedeckt sein.
- Kontrastverstärkung mit Elimination von 1% der Signale
akzeptabel
- sonst -Verstärkung. (1.8) und Erwähnung im Text
- Bei hellen Artefakten darf der hellste Pixel im Bereich der Zelle
gesucht werden.
Bildbearbeitung für Publikationen- Durchführung -
• Aufnahme Parameter sind in extra file gespeichert (pinhole,
Filtersätze etc) sonst im Laborbuch notieren.
• Rohdaten und bearbeitete Datensätze immer getrennt speichern
• Standardisierte Operationen für alle Bilder, welche miteinander
verglichen werden, durchführen (alle gleich behandeln!)
• Alle Datensätze für Review / Controlling behalten
Bildbearbeitung für Publikationen- Unerlaubte Manipulationen -
Wegradieren einer Bande
Duplizieren einer Bande
Bildbearbeitung für PublikationenV
erdo
ppel
ung
der L
adek
ontro
lle- Unerlaubte Manipulationen -
Bildbearbeitung für Publikationen
Selektive Kontraständerung einer Bande
Helligkeits und Kontraständerung bis zum Verschwinden einer Bande
- Unerlaubte Manipulationen -
Bildbearbeitung für Publikationen
Background / `Dreck` entfernt
• Keine Banden digital Ausschneiden
ohne dies durch eine Linie kenntlich
zu machen
• Gel nochmals laden!
- Unerlaubte Manipulationen -
Bildbearbeitung für Publikationen
Immunogold mit Photoshop nachgeschwärzt
Mehrere Zellen in ein Bild kopiert
Aufdeckung über Kontrastverstärkung
- Unerlaubte Manipulationen -
Bildbearbeitung für Publikationen- Schlussfolgerungen -
1. Daten müssen direkt dokumentiert sein, nicht durch einen `was
man über die Daten denkt` Filter ändern
2. Nach jeder Manipulation die Frage stellen: handelt es sich noch
um eine akkurate Präsentation der Originaldaten?
3. Manipulation muss als nötig rechtfertigt werden können, einen
bestimmten Sachverhalt der in den original Datensätzen
vorhanden ist hervorzuheben.
Presentation of multidimensional data
Multidimesional data has to be presented in in a 2D-fashion for publication on paper. i.e. as image gallery, top+side view, projection.... A virtual light source is helping to recognize spatial relations.
Interactive models, movies and animations can be “published” on web-pages or into power point-presentations.
3D -> each Voxel has 6 neighbor voxels
For the calculation and visualization are the neighbor voxelsof great importance.
2D-> each Pixel has 4 neighbor pixels
Neighbours
Presentation and effort:
* Simple presentations (fast, allows 2D-publishing): gallery view, section view, projections
* Intense calculations (time consuming, for analysis):full 3D volume representation, surface rendering, shadowing, stereo view
* Animations (time consuming, analysis & presentation):rotating 3D models, time sequences of 3D volumes
Optical sectionthrough a cubecontaining fibers
Projecting the structuresof all sections to the ground level („Extended Focus“)
Projecting optical sections to one plane
Average Projection:Simple to very complex mathematical procedures. Summing up the grey values of all voxels with identical xy-coordinates along the z-stack, divided by the numbers of optical sections.
Maximal Intensity Projection (MIP):Only the voxel in the z-stack, which has the highest grey value, will be projected.
Background signal gets projected too and might cause noise/blur. Suppress background first!!
Projection types
x1y1 Z 1
Z 2
Z 3
Z 5
Projektion
y2
x2
x3
y3
MaximalIntensityPointProjection-> sharp image
Z 4
x1y1 Z 1
Z 2
Z 3
Z 5
y2
x2
x3
y3
Z 4
Projektion Averagingmay lead toenlarged structures and background
Maximal intensity
projectionof the
opticalsections
of theneuron
Dendrite: Lucifer yellow injected, detailed study
x
y z
stack of images
Image of the section
x
z
Section throughthe stack
Sectioning through a stack of images
Y - Z
Computer representation
of section levels in XY, XZ, YZ
X - Z
X - Y
Intense calculation for 3-D representations1. Volume rendering
Ray tracing
2. Surface renderingSegmentation of z-stacksDepth encoding of voxelsShadowing
3. Animationstime courserotations zooms etc.
Volume rendering
Even if fog (background) limits the visibility, we get an idea of the structure of the trees.
Volume rendering
Ray TracingA virtual ray passing the volume accumulates the grey levels of the voxels, normalizes the summed value and presents it on the screen.
ScreenVolume
Virtual ray
Volume rendering with adjustments of the grey values
Adjustment of the greylevel according to the distance between voxeland screen.
Adjustment of the grey value according to the grey value of the voxeljust passed. screen
Voxels hit by the virtual ray
Renderingwith one
sided virtual illumination
and shadow.
(“easy3D”)
Surface rendering
Creating objects with solid surfaces.
Surface rendering: Iso-Surface modelling1st Step: Segmentation of the z-stacks. Identification of Voxelsbelonging to an object.The criteria for the identification is the grey value of the voxel: threshold value.
grey level < threshold value = background
grey level > threshold value = object
surface voxel = voxel belonging to an object while some of istneighbours does not.
2nd Step: Depth encoding of the Voxels.
All surface voxels have the same grey value. Now they get assigned a new grey value according to their distance to the screen.
z
x
y
All voxels have thesame grey value
Depth dependent adjustment of the grey
values.
distance (depth)
Surface rendering: Iso-Surface modelling
3rd step: Shadowing
Neighboring surface voxels get connected to form a polygon. Their grey values are now adjusted dependent on the viewing angle.. -> one sided shadowing effect.
Viewing directionand incident light
The normal to the poly-gon and the viewingdirectioninclude theangle ∂.
Sur-face voxelsdefine polygons
∂
Surface rendering: Iso-Surface modelling
Thresholds 110 (red) und 60 (white) + Transparency
Representation of several surfaces
Surface models of the same dendrites using different threshold values
Which model shows the real surface ?
Threshold 68 Threshold 138
Surface modeling: setting the threshhold
Adequate Filament Imaging
Surface view combined with the visualization of internal structures
Surface view
Looking inside
Looking inside
... by using transparency
Looking inside
Transparency & slicer tool
Measurements
i.e.:- Automated data segmentation- Particle counting- Size regognition- Distance measuerments- Filament tracking- Movement tracing
Results are visualized in the 3D model Results are listed as numbers in Exel-sheets
Analysis and AnimationParticles recognition and
tracing in time
Analysis and AnimationParticles recognition
and tracing in time
3D, 4D, 5D- data reconstruction is time consuming!!!
=>Only correctly recorded images are worth to spend the time to deal with the 3-D presentation!!!
=> Keep your data small: ° Reduce image resolution (512 x 512 pixel = 262 kB). ° Crop images so that they containing only the most important structural
details. ° Work with as less channels as possible.° stay with 8 bit
=>Keep the coffee pot hot in order to wait patiently until the calculations are finished.
=>Use classical image processing tools to improve the quality of the images.
and: Don‘t expect to much of a 3-D presentation.