＠第194回農林交流センターワークショップ

1. ImageJを使った画像解析実習
ー起動・終了とファイルの入出力ー
第194回農林交流センターワークショップ
「 植物科学・作物育種におけるフェノーム解析
- はじめて画像解析を行う研究者のための入門実習 - 」
2015-9-17 15:30-16:15 (実習45分)
実習主担当 相阪 有理
エルピクセル(株)

2. はじめに

3. 画像解析の流れ
生データ
コンピュータ/ImageJ
解析結果
加工済データ

4. 心構え
• コンピュータやソフトウェアは
簡単には壊れない
• 電子データは一瞬で消え得る
– (が、解析結果は作り直せる)
生データを消してしまわないことにだけ
気をつけて、とにかく触って覚える

5. ImageJの起動と終了

6. ImageJの起動と終了
ダブルクリックで起動 ImageJ メインメニュー(Windows)
File > Quit で終了
演習: 起動→終了を繰返して
みましょう!

7. ImageJ の基本画面
(タバコBY-2 液胞膜)
← 画像ウインドウ
メニューバー
ツールバー
ステータスバー
まずはメニューバーの構成を学び、
解析したい画像を表示できるようにする

8. 画像を開いて閉じる

9. メニューと画像解析までの流れ
大雑把な処理の流れ
生データ群
画像を開く
(形が知りたいので)
画像処理を施す
計測す
る

10. 画像を開く
• ショートカットも少しずつ覚えていくと便利
• 実はドラッグ&ドロップでも開ける
• New 画像新規作成
(クリップボード経由で、他アプリから画像のペーストが
できる)
• Open… (画像)ファイルを開く
• Import
フォーマットを指定してファイルを開く
• Close 画像ウィンドウを閉じる

11. 画像を保存する
※ 保存するまで、画像データを変更しても
ファイルは書き変わらない!
• Save (Ctrl-s) ファイル保存
画像ウインドウの内容をファイルに保存する
• Save as
(フォーマットを指定して)ファイルを保存
演習: ファイルを開いて元データを
上書きしないよう気をつけて、
別名で保存してみましょう。

12. ここまでのまとめ
• ImageJの起動と終了ができるようになった。
• 画像をImageJで開けるようになった。
• 画像を、元データを上書きすることなく、保存
できるようになった。

13. ImageJに慣れる
ImageJによる画像のinspection

14. http://rsb.info.nih.gov/ij/docs/tools.html
赤い三角形の付く
アイコンは右クリック
で機能切り替え可
赤い線: 頻用するもの
青い線: 領域(ROI, region of interest)選択 → 次のコマ
ImageJのツールバー

15. 画像のズーム
+ キーで拡大
- キーで縮小
ツールバーの「虫めがね」アイコンを選択
+ 左クリック (拡大)
+ 右クリック (縮小)
あるいは…

16. ←画像情報: 159x153 pixels; 8-bit; 24K
(3200%) ： 拡大・縮小率
画像ウインドウ左上に青い枠が表示されている場合，
ウインドウに画像全域が収まっていない。
(青い四角は現在表示されている部分を示す。)
→ 「ハンドツール」で表示されている部分を動かすことができる
159
153
画素, pixel (picture element)

17. 159x153 pixels; 8-bit; 24K
y
x
(x,y) = (0, 0)
輝度 35
(3, 0)
輝度30
(3, 2)
輝度 21
ImageJ では左上を原点(0, 0)とし，右に X 軸，下にY軸が伸びる．
各画素には輝度 (強度，intensity．明度 brightness とも言う)
が割り当てられている．
※ 「0 から数えること」「左上が原点であること」 に注意．
座標系と画素と輝度

18. 輝度のタイプ
(0, 0)
輝度 35
(3, 0)
輝度30
(3, 2)
輝度 21
8-bit: 0～255 の整数(integer)
16-bit: 0～65535 の整数(integer)
32-bit: 浮動小数点数(float)
実数の近似値．±3.4*1038 の
範囲で7桁位の精度．
グレイスケール画像, 濃淡画像
輝度のデータ型．
ビット深度(bit depth), bits per pixel,
量子化ビット数等とも呼称．
カラー画像
≠白黒画像
8-bit Color: 使わない．
RGB Color: 赤緑青の3チャネルを
重ねることによるカラー表現．
各チャネルのデータ型は8-bit，
16-bit, 32-bit のいずれかで，
チャネル間では統一されている．

19. 画像情報の修正 (ビット深度，スケール情報)
ビット深度: Image > Type
スケール情報: Analyze > Set Scale...

20. 演習
• 画像サイズとピクセルタイプを調べてみましょう。
• 座標(x,y)=(200,300)にあるピクセルの輝度を調べて
みましょう。(ヒント: ズームイン)
• advanced ズームインした画像を保存して、再度開い
てみましょう。
サンプル画像をいくつか選び、

21. 画像データの加工と表示の変化
ImageJで表示した画像の見た目が変わるのは、
• 単に表示方法が変更されただけである場合、と、
• 画像データが変更された結果である場合
の二つがある。
(気になる方向けの細かい注意)
例:
サイズ Image > Scale...
Image > Zoom > ...
明るさ Process > Enhance Contrast
Image > Adjust > Brightness & Contrast
(前者がメニュー「Image」にあって、後者がメニュー「Process」にまとまっていれば
分かりやすいが、実際はあまり首尾一貫していない。)

22. ImageJに慣れる (つづき)
ImageJによる画像のinspection

23. 画像全体の情報を見る
• ここまでで、
– 画像のサイズ(640x480等)
– ピクセルタイプ (8bit gray scale、24bit RGB etc.)
– 各ピクセルの輝度
の調べ方を学んだ。
• 画像データにもう少し有効な情報として
は、
「輝度ヒストグラム」等がある。

24. 輝度ヒストグラム ( h キー )
h
位置情報を無視した上で，全画素について
輝度の分布を可視化したもの．
輝度の基本的な統計量(最小，最大，平均，
標準偏差等)も表示されている．

25. RGB輝度ヒストグラム (h キー+RGBボタン)
RBGでサイクル

26. Brightness & Contrast による表示状態の変更 ( Shift + c キー)
スライドバーを動かすことによる調整は，表示上の"明るさ"を
変えているに過ぎない．→ 輝度は変化しない．
8-bit 画像の場合は Apply ボタンを押すことによって，その時の
表示範囲が0～255にスケールされる．→ 輝度が変化する．
真っ白
真っ黒

27. 画像の一部の情報を見る
• 画像全体ではなく、画像の興味ある部分(ROI,
region of interest)の情報が知りたいことが良
くある。
• ROIの指定法は次の演習で詳しく行うが、ここ
では「線状ROI」を使った小技を紹介する。

28. 輝度プロファイル (ROI + k キー)
線分上の輝度を「形 (プロファイル)」として可視化．
横軸が距離 or 位置，縦軸が輝度．
→多重蛍光標識像から局在関係を示す直観的手法として
利用可能
ドラッグして線を引いてから「kキー」を押下

29. RGB別 輝度プロファイル (ROI + kキー)
Plugins > Graphics > RGB Profile Plot
RGB 信号のうち主に Blue が果皮の位置により
変化していることがわかる．

30. その他のメニューバー項目

31. Edit メニュー: 画像の切り貼り，描画
Undo: 直前の作業の取消し．
1ステップ限定かつ
一部のみ対応．
Cut, Copy, Paste:
画像の切り貼り．
対象は画像全域かROI ．
Copy to System:
他アプリへのコピー．
Clear, Fill, Draw: 単色描画．
Color Pickerで色は設定．
Selection: ROI の制御．
(Selection = ROI)
Add To Manager:
複数のROI を管理．

32. Image メニュー: 種別，色，スタック，変形，複製等，色々
Type: 輝度タイプの変換．
8-bit, 16-bit, 32-bit, RGB color...
Adjust: 表示上の明るさの調整や二値化等．
Color: グレイスケール画像とカラー画像の
変換等．
Stacks: 時系列画像(動画像)，立体画像の
処理．輝度投影，スライス一覧(montage)
の作成等．
Crop: ROI 部分の切り出し．
Duplicate: 画像ウインドウの複製．
Rename: 画像ウインドウのタイトル変更．
Scale: 画像解像度の変更．つまり画像サイズ
の拡大・縮小．
※表示の拡大・縮小と混同しないよう注意．

33. Process メニュー: 基礎的な画像処理(フィルタ等)
Find Edges: 輪郭強調．
Binary: 2値画像(白黒画像)処理．
Math: 加減乗除等による
各画素の輝度変更．
Filters: ノイズ抑制等のフィルタ．
Image Calculator:
画像と画像の間
の演算．
加減乗除等．

34. Analyze メニュー: 測定やグラフ関係
Measure: ROI 部分の諸パラメタの測定．
Analyze Particles...: 粒子解析．
Set Measurements...: 'Measure' で測定する
パラメタの選択．
Set Scale...: 1画素が何 µm かを設定する．
Histogram: 輝度ヒストグラムの表示．
Plot Profile: 輝度プロファイルの表示．
他のメニュー
Plugins: プラグイン，マクロ，ショートカット
キー設定等．
Window: 画像ウインドウ，ログウインドウ等
の一覧や並び換え．
Help:ブラウザにウェブ上のマニュアルを
表示する等．