ИМОД (программное обеспечение)
 Графический интерфейс IMOD 3dmod, показывающий разделяющую ячейку. | |
| Разработчики) | Дэвид Мастронард и др. в Университете Колорадо |
|---|---|
| Стабильная версия | 4.9.10
/ 26 сентября 2018 г |
| Репозиторий | био3d |
| Операционная система | Windows , Mac OS X , Linux |
| Тип | Электронная микроскопия |
| Лицензия | лицензия GPLv2 |
| Веб-сайт | био3d |
IMOD — это кроссплатформенный набор программ моделирования, отображения и обработки изображений с открытым исходным кодом, используемый для 3D-реконструкции и моделирования изображений микроскопии с особым упором на данные электронной микроскопии . IMOD использовался в различных масштабах, начиная от структур макромолекул. [1] к органеллам [2] [3] [4] на целые клетки [5] а также может использоваться для оптических секций. [6] [7] IMOD включает в себя инструменты для реконструкции изображений, сегментации изображений , моделирования 3D-сетки и анализа 2D- и 3D-данных.
IMOD был разработан в Боулдерской лаборатории трехмерной электронной микроскопии клеток . IMOD был впервые выпущен в 1995 году. [8] можно бесплатно загрузить и использовать для любых целей.
Основные программы [ править ]
программ командной строки IMOD включает в себя более 180 перечисленных здесь и три основные с графическим интерфейсом программы :
- 3dmod — основной графический интерфейс IMOD, используемый для просмотра и сегментирования изображений и векторных 3D-моделей.
- Midas — программа, используемая для выравнивания изображений друг над другом, обычно для применения точных настроек после автоматической взаимной корреляции.
- eTomo — программа, используемая для реконструкции трехмерных объемов путем объединения меньших объемов и/или помощи пользователю в процессе томографической реконструкции серий наклонов по одной и двум осям. Во время этого процесса eTomo выполняет множество вызовов программ и часто запускает 3dmod и Midas, чтобы пользователи могли выполнить точную настройку.
Поддерживаемые форматы файлов [ править ]
Формат изображения . Основным форматом изображения, поддерживаемым IMOD, является формат файла MRC , который обычно имеет расширения «.st», «.mrc» или «.rec» и представляет различные типы «стеков изображений», которые вместе могут представлять серию наклонов. или 3D-объем. IMOD также открывает файлы TIF и включает в себя набор программ для преобразования между форматами изображений, включая распространенные форматы микроскопии, такие как «.raw» и «.dm4». Векторный формат : IMOD сохраняет и открывает векторные данные в виде контуров (многоугольников) и сеток в двоичном формате файла IMOD , обычно с расширением «.mod» или «.fid». Эти файлы моделей IMOD обычно накладываются поверх файла изображения и могут использоваться для аннотирования и сегментирования интересующих областей. Модели могут состоять из одного или нескольких объектов, причем каждый объект может содержать замкнутые, открытые или разбросанные точечные «контуры», которые используются для создания 3D-сетки.
Основные возможности [ править ]
- Реконструкция:
- Реконструкция одно- и комбинированных двухосных наклонных серий с использованием методов томографической реконструкции .
- Автоматическое отслеживание и регистрация контрольных частиц для улучшения выравнивания серии наклонов.
- Возможность параллельного процесса дорогостоящей реконструкции серии наклонов на нескольких машинах.
- Объединение смонтированных наборов данных.
- Возможность выравнивать, а затем деформировать изображения с помощью взаимной корреляции и графического интерфейса Midas для ручного выравнивания.
- Возможность выравнивания и объединения нескольких томов, например последовательных разделов.
- Автоматизированная реконструкция и пакетная обработка наклонных рядов.
- Просмотр изображений и создание видеороликов:
- Просмотр больших 3D-изображений по частям в интерфейсе 3dmod.
- Возможность просмотра 3D-изображений и моделей в произвольной ориентации с помощью окна слайсера 3dmod.
- Возможность создавать видеоролики высокого разрешения из фрагментов 2D-изображений и/или 3D-моделей.
- Обработка изображений:
- Пакет IMOD включает в себя несколько программ автоматической сегментации.
- Интерфейс 3dmod предоставляет общие алгоритмы фильтрации и обнаружения границ.
- Возможность разбить том на куски, а затем снова объединить их для пакетной параллельной обработки.
- Автоматическая изоповерхность с использованием пороговой системы.
- Преобразование изображений в контуры (векторную форму) и наоборот.
- Сегментация:
- Позволяет вручную отслеживать интересующие области, используя закрытые контуры, открытые контуры (для трубок) и разбросанные точки (для сфер).
- Предоставляет набор ручных и полуавтоматических инструментов рисования для быстрого отслеживания и уточнения границ органелл.
- Позволяет интеллектуальную интерполяцию контуров на нескольких срезах через специальный интерфейс интерполяции.
- Включает плагин для стереологии .
- Сетка
- Быстро создает контуры в сетках для финальных видеороликов и анализа.
- Позволяет использовать несколько различных вариантов построения сетки для труб и произвольных сеток.
- Сглаживание поверхности и создание сеток низкого разрешения для более быстрого рендеринга.
- Анализ
- Анализ файлов моделей на предмет базовой количественной информации, такой как: объем, количество поверхностей, объем, площадь поверхности плюс диаметр сфер и длина открытых контуров.
- Анализ плотности изображения и построение гистограмм.
- Серия программ специально для анализа микротрубочек.
- Пространственный анализ для определения распределения и близости различных поверхностей.
См. также [ править ]
- Просвечивающая электронная микроскопия
- Обработка изображений
- Список бесплатных пакетов программного обеспечения с открытым исходным кодом
- Список систем визуализации микроскопии
Ссылки [ править ]
- ^ Никастро, Даниэла; Шварц, Синди; Пирсон, Джейсон; Годетт, Ричард; Портер, Мэри Э.; Макинтош, Дж. Ричард (2006). «Молекулярная архитектура аксонем, выявленная с помощью криоэлектронной томографии». Наука . 313 (5789): 944–948. Бибкод : 2006Sci...313..944N . дои : 10.1126/science.1128618 . ПМИД 16917055 . S2CID 43436284 .
- ^ Пеллетье, Лоуренс; О'Тул, Эйлин; Швагер, Энн; Хайман, Энтони А.; Мюллер-Райхерт, Томас (2006). «Сборка центриолей у Caenorhabditis elegans». Природа . 444 (7119): 619–623. Бибкод : 2006Natur.444..619P . дои : 10.1038/nature05318 . ПМИД 17136092 . S2CID 30451935 .
- ^ Марш, Брэд Дж.; Мастронард, Дэвид Н.; Баттл, Кэролайн Ф.; Хауэлл, Кэтрин Э.; Макинтош, Дж. Ричард (2001). «Органелльные взаимоотношения в области Гольджи линии бета-клеток поджелудочной железы HIT-T15, визуализированные с помощью электронной томографии высокого разрешения» . Труды Национальной академии наук . 98 (5): 2399–2406. дои : 10.1073/pnas.051631998 . ПМК 30150 . ПМИД 11226251 .
- ^ Хаяси, Мицуко; Андреа, Раймонди; О'Тул, Эйлин; Летний рай; Кьяра, Коллези; Оттавио, Кремона; Шон М., Фергюсон; Де Камилли, Пьетро (2008). «Клеточно- и стимул-зависимая гетерогенность механизмов рециркуляции эндоцитов синаптических везикул, выявленная в ходе исследований динамин-1-нулевых нейронов» . ПНАС . 105 (6): 2175–2180. Бибкод : 2008PNAS..105.2175H . дои : 10.1073/pnas.0712171105 . ПМЦ 2538894 . ПМИД 18250322 .
- ^ Хёг, Йоханна Л.; Шварц, Синди; Полдень, Анджела Т.; О'Тул, Эйлин Т.; Мастронард, Дэвид Н.; Макинтош, Дж. Ричард; Энтони, Клод (2007). «Организация интерфазных микротрубочек в делящихся дрожжах, проанализированная с помощью электронной томографии» . Развивающая клетка . 12 (3): 349–361. дои : 10.1016/j.devcel.2007.01.020 . ПМИД 17336902 .
- ^ Хабер, С.Н.; Ким КС; Мэйли П; Кальзавара Р. (2006). «Корковые сигналы, связанные с вознаграждением, определяют у приматов большую полосатую область, которая взаимодействует с ассоциативными корковыми связями, обеспечивая основу для обучения, основанного на стимулах» . Дж. Нейроски . 26 (32): 8368–8376. doi : 10.1523/JNEUROSCI.0271-06.2006 . ПМК 6673798 . ПМИД 16899732 .
- ^ Майли, П; Хабер С.Н.; Гроеневеген Х.Дж.; Дениау Дж. М. (2010). «3D-мультимодальная и многомерная цифровая модель мозга как основа для обмена данными». J Неврологические методы . 194 (1): 56–63. дои : 10.1016/j.jneumeth.2009.12.014 . ПМИД 20043949 . S2CID 11286012 .
- ^ Кремер, Джеймс Р.; Мастронард, Дэвид Н.; Макинтош, Дж. Ричард (1996). «Компьютерная визуализация данных трехмерного изображения с использованием IMOD». Журнал структурной биологии . 116 (1): 71–76. дои : 10.1006/jsbi.1996.0013 . ПМИД 8742726 .