ImageJ簡介與應用之一-手機光譜儀圖譜

0317033 謝明修

ImageJ是由National Institutes of Health (NIH) 開發的一套影像分析軟體，免費、開源，以JAVA為基礎所寫，Windows, linux或mac，32-bit或64-bit皆可使用，擁有廣大社群和開發者，500多種插件，支援多種檔案格式，還能自己寫Macros，是十分強大的工具。

這次的報告將介紹幾種ImageJ的使用例子，並且和Matlab搭配，分析在「儀器分析課程」中製作的手機分光光譜蒐集到的影像。

ImageJ 官方網站：http://imagej.nih.gov/ij/index.html

一、 ImageJ基礎使用以及範例

只要在圖上選取特定點後，就能夠進行各式各樣的分析，像是長度、面積，有幾個點、灰階值等等。
下面介紹三個簡單的範例，但是ImageJ能做的事情還太多了！可以到他們官方網站去看看，有很多例子

範例一：長度、面積、角度分析

1.匯入：先將圖片輸入ImageJ裏頭

2.使用比例尺：選取已知的片段長度，Analyze>Set Scale成已知的長度來取代Pixel值，按下ok後，會發現照片大小變成用你設定的單位了

3.測量長度：（最長邊為64.454mm）接著用直線工具選取任意片段，就可知道長度囉！按下Analyze>Measure就可以記錄長度。Result裡的Length就是長度值，是當初設定的單位(此為mm)

4.同樣的也可以看面積（隨身碟這一面面積：1384.354mm²）

5.角度（上面那個角的角度是115.643度）

範例二：DNA電泳的定量

1. 輸入電泳圖後，到Image>Type>8-Bit

2. 接著要校正，Analyze>Calibrate，Function選擇Uncalibrated CD後按OK，之後會出現校正的圖

3. 接著用方框先選起要分析的區域，並到Analyze>Gels>Select first lane

4. 之後直接在原本的黃框上拖出第二個框，到第二條後，按下Analyze>Select Second lane

5. 之後按下Analyze>Plot lane後就會出現結果

6. 最後用直線工具和魔術棒工具搭配，就可以定量算出Area

範例三：螢光細菌計算數目

1. 匯入圖之後，進入Image>Adjust>Color Threshold

2. 可以在小窗窗調整要選取的顏色，之後按下Select，就可以看到顏色被圈起來

3. 之後按下Analyze>Analyze Praticles，選擇要計算的大小和圓形程度，以及之後要顯示什麼，按下OK後就會出現結果，可以看到每一個被選出來的大小、亮度

二、分析手機分光光譜儀蒐集到的影像

儀器分析課因緣際會下，用簡單的紙板和DVD當作分光裝置，做出簡單的光譜儀，模型是由Public Lab提供(https://publiclab.org/wiki/foldable-spec)，材料由李明家老師提供。
只要將手機鏡頭、電腦鏡頭放上裝置，在將狹縫對準光源就可看到光譜，狹縫大小小於手邊尺的最小刻度（0.5mm）。

最終要呈現的分析結果如下：這是我的書桌檯燈

步驟：

1.在imageJ打開欲分析的光譜圖檔，以直線從短波長到長波長選取光譜部分
這裡有個缺點，因為很難知道到底哪裡是尾巴哪裡是頭，不是每個光譜都有頭有尾，有時候只能靠直覺，除非有更好的方法，詳見後記。

2.Analyze>Plot Profile，會出現pixel對灰階值的圖，把他存成txt檔案

txt檔案打開之後是長得像這樣的

3.開啟matlab，輸入以下code即可出現結果，也可以進行疊圖


    	A=importdata('D:\Desktop\Values.txt'); %匯入txt檔案
        pixelnumber=length(A.data)-1; %將匯入的data長度抓出來後-1
        X=400:300/pixelnumber:700; %為了畫圖，把X變數設定為從400開始，填滿data長度到700
        MAXdata=max(A.data(:,2)); %抓出data亮度的最大值
        
        Y=A.data(:,2)./MAXdata; %把Y變數設定為只有data的第二列（亮度部分）除以最大值以Normorlize
        
        plot(X,Y)
        xlabel('Wavelength(nm)')
        ylabel('Relative intensity')
        title('Visible spectrum of My Lamp')

4.完成！