堆疊影像與基本操作
簡介
堆疊影像（Image Stack）是ImageJ處理多維度影像資料的重要功能，本章節將介紹如何操作和分析堆疊影像。
堆疊影像基礎
什麼是堆疊影像（Image Stack）？
- Z軸堆疊（Z-stack）：不同深度的切面影像
- 時間序列（Time Series）：連續時間點的影像
- 多通道螢光（Multi-channel Fluorescence）：不同波長的螢光影像
- 超堆疊（Hyperstack）：結合多個維度的影像集合
常見應用場景
- 共軛焦Z軸掃描（Confocal Z-scanning）
- 活細胞影像（Live Cell Imaging）
- 多重免疫螢光（Multi-immunofluorescence）
- 連續切片掃描（Serial Section Scanning）
基本操作方法
堆疊導航
- 使用滑鼠滾輪瀏覽切片
- 使用方向鍵切換影像
- 使用滑桿選擇特定切片
- 設定播放速度和方向
影像投影
- 最大強度投影（Maximum Intensity Projection）
- 螢光顯微鏡3D成像
- 觀察細胞內特定蛋白質的分布
- 顯示神經元的完整形態
- 血管造影
- 呈現完整的血管網路結構
- 觀察血管分支模式
-
組織切片重建
- 展示組織內特定標記的分布
- 突顯高信號區域
-
平均強度投影（Average Intensity Projection）
- 降低影像雜訊
- 減少隨機雜訊影響
- 提高信號品質
- 時間序列分析
- 觀察細胞活動的平均狀態
- 分析蛋白質的一般分布模式
-
背景分析
- 評估樣品的整體螢光強度
- 計算基準信號水平
-
最小強度投影（Minimum Intensity Projection）
- 暗區分析
- 檢測細胞核或空泡
- 識別組織中的孔洞結構
- 背景校正
- 估計背景信號水平
- 建立基線強度參考
-
缺陷檢測
- 尋找組織中的裂縫或缺陷
- 分析細胞膜完整性
-
標準差投影（Standard Deviation Projection）
- 動態分析
- 觀察細胞運動軌跡
- 分析鈣離子訊號波動
- 結構變異
- 檢測組織形態的變化程度
- 評估細胞膜的動態變化
- 信號波動
- 分析螢光強度的變化範圍
- 識別高活性區域
通道操作
- 通道分離（Channel Splitting）
Image > Color > Split Channels操作步驟： - 開啟多通道影像檔案
- 執行Split Channels命令
- 自動產生獨立的通道視窗
-
各通道以灰階方式顯示
-
通道合併（Channel Merging）
Image > Color > Merge Channels...操作步驟： - 開啟Merge Channels對話框
- 為每個通道選擇對應的影像
- 指定各通道的顯示顏色
- 勾選"Create composite"選項
- 點擊OK完成合併
合併選項： - 可選擇RGB或自定義顏色 - 支援2-7個通道合併 - 可調整各通道權重
- 偽彩色（Pseudo-color）設定
Image > Lookup Tables操作步驟： - 選擇目標通道
- 開啟LUT選單
- 選擇需要的顏色映射表
- 套用到當前通道
常用LUT： - Fire (熱圖) - Rainbow RGB - Red/Green/Blue - 16 colors - Spectrum
- 合成影像（Composite Image）製作
Image > Color > Channels Tool...操作步驟： - 開啟Channels Tool
- 選擇顯示模式（Composite）
- 調整各通道參數：
- 開關通道顯示
- 調整亮度/對比度
- 設定通道顏色
- 設定混合模式
進階設定： - More > Properties：設定通道名稱 - More > Split Channels：需要分離時使用 - Settings：調整顯示參數
快速操作： - 使用快捷鍵c切換顯示模式 - 數字鍵1-7切換通道 - Shift+數字鍵疊加顯示通道
- 批次處理多通道
Process > Batch > Convert...操作步驟： - 選擇輸入資料夾
- 設定輸出格式
- 指定處理參數
- 執行批次轉換
進階功能
堆疊對齊（Stack Registration）
- 選擇對齊方法（Registration Method）
- 設定參考幀（Reference Frame）
- 調整對齊參數
記憶體管理
- 虛擬堆疊（Virtual Stack）使用
- 記憶體分配（Memory Allocation）
- 批次處理（Batch Processing）
影像優化
- 影像降採樣（Image Downsampling）
- 背景校正
- 訊雜比改善
實作練習
練習 1：基本堆疊操作
- 開啟多通道Z軸堆疊影像
- 調整各通道顯示參數
- 製作最大強度投影
練習 2：影像對齊與分析
- 對齊時間序列影像
- 測量特定結構的變化
- 輸出分析結果