IMOD (software) - IMOD (software)

IMOD
IMOD's 3dmod GUI showing a separating cell.
IMOD's 3dmod GUI showing a separating cell.
VývojářiDavid Mastronarde a kol. na University of Colorado
Stabilní uvolnění
4.9.10 / 26. září 2018; Před 2 roky (2018-09-26)
Úložištěbio3d.corado.edu/ nightlyBuilds/ IMOD
Operační systémOkna, Mac OS X, Linux
TypElektronová mikroskopie
LicenceGPLv2
webová stránkabio3d.corado.edu/ imod

IMOD je open-source, multiplatformní sada programů pro modelování, zobrazování a zpracování obrazu používaných pro 3D rekonstrukce a modelování mikroskopických obrazů se zvláštním důrazem na elektronová mikroskopie data. IMOD byl použit v celé řadě měřítek od makromolekulárních struktur [1] na organely[2][3][4] do celých buněk [5] a lze je také použít pro optické sekce.[6][7] Součástí IMOD jsou nástroje pro rekonstrukci obrazu, segmentace obrazu, 3D modelování sítí a analýza 2D a 3D dat.

IMOD byl vyvinut na Boulderova laboratoř pro 3-D elektronovou mikroskopii buněk. IMOD byl poprvé vydán v roce 1995,[8] je zdarma stažení a použít k jakémukoli účelu.


Hlavní programy

IMOD zahrnuje více než 180 programů příkazového řádku zde uvedené a tři hlavní GUI programy:

  • 3dmod - Hlavní grafické uživatelské rozhraní IMOD používané k prohlížení a segmentaci obrázků a 3D vektorových modelů.
  • Midas - Program používaný k zarovnávání obrázků přes sebe, obvykle k provádění jemných úprav po automatické vzájemné korelaci.
  • eTomo - Program používaný k rekonstrukci 3D svazků spojením menších svazků a / nebo vedením uživatele procesem tomografické rekonstrukce řady naklonění jedné a dvou os. Během tohoto procesu eTomo uskutečňuje mnoho programových volání a často spouští 3dmod a Midas, aby uživatelům umožnil jemné úpravy.

Podporované formáty souborů

Formát obrázku: Hlavní formát obrázku podporovaný IMOD je Formát souboru MRC, které obvykle mají příponu „.st“, „.mrc“ nebo „.rec“ a představují různé typy „zásobníků obrázků“, které společně mohou představovat nakloněnou sérii nebo 3D svazek. IMOD také otevře soubory TIF a obsahuje sadu programů pro převod mezi formáty obrázků, včetně běžných formátů mikroskopu jako „.raw“ a „.dm4“.Vektorový formát: IMOD ukládá a otevírá vektorová data ve formě obrysu (mnohoúhelníků) a sítí v Formát binárního souboru IMOD, obvykle s příponou „.mod“ nebo „.fid“. Tyto soubory modelu IMOD jsou obvykle přeloženy přes horní část obrazového souboru a lze je použít k anotaci a segmentaci oblastí zájmu. Modely se mohou skládat z jednoho nebo více objektů, přičemž každý objekt může obsahovat uzavřené, otevřené nebo rozptýlené bodové „kontury“, které se používají ke generování 3D sítě.

Hlavní rysy

  • Rekonstrukce:
    • Rekonstrukce jednoosé a kombinované dvouosé naklápěcí řady tomografická rekonstrukce techniky.
    • Automatické sledování a registrace výchozích částic pro zlepšení vyrovnání řady naklonění.
    • Schopnost paralelně zpracovávat nákladnou rekonstrukci řady naklonění na více strojích.
    • Kombinace sestavených datových sad.
    • Schopnost zarovnat a poté pokřivit obrázky pomocí křížové korelace a Midas GUI pro ruční zarovnání.
    • Schopnost zarovnat a připojit více svazků, jako jsou například sériové sekce.
    • Automatická rekonstrukce a dávkové zpracování naklápěcích sérií.
  • Prohlížení obrázků a tvorba filmů:
    • Prohlížení velkých 3D obrazů řez po řezu v rozhraní 3dmod.
    • Schopnost prohlížet 3D obrázky a modely v libovolných orientacích pomocí posuvného okna 3dmod.
    • Schopnost pořizovat vysoké filmy z 2D obrazových řezů a / nebo 3D síťových modelů.
  • Zpracování obrazu:
    • Sada IMOD obsahuje několik programů automatické segmentace.
    • Rozhraní 3dmod poskytuje běžné algoritmy filtrování a detekce hran.
    • Schopnost rozdělit objem na bloky a poté se znovu připojit k dávce paralelního zpracování.
    • Automatické izoobrábění pomocí prahového systému.
    • Převod obrázků na kontury (vektorová forma) a naopak.
  • Segmentace:
    • Umožňuje manuální trasování oblastí zájmu pomocí uzavřených obrysů, otevřených obrysů (pro zkumavky) a rozptýlených půllitrů (pro koule).
    • Poskytuje sadu ručních a poloautomatických nástrojů pro kreslení pro rychlé trasování a upřesnění hranic organel.
    • Umožňuje inteligentní interpolaci obrysů napříč více řezy prostřednictvím speciálního interpolačního rozhraní.
    • Zahrnuje plugin pro stereologie.
  • Síťování
    • Rychle generuje kontury do sítí pro finální filmy a analýzu
    • Umožňuje několik různých možností vytváření sítí pro zkumavky a libovolné sítě
    • Vyhlazování povrchu a vytváření sítí s nízkým rozlišením pro rychlejší vykreslování
  • Analýza
    • Analýza modelových souborů pro základní kvantitativní informace, jako jsou: objem, počet povrchů, objem, povrch plus průměr koulí a délka otevřených obrysů.
    • Analýza hustoty obrazu a tvorba histogramů.
    • Řada programů speciálně pro analýzu mikrotubulů.
    • Prostorová analýza k určení distribuce a blízkosti různých povrchů.

Viz také

Reference

  1. ^ Nicastro, Daniela; Schwartz, Cindi; Pierson, Jason; Gaudette, Richard; Porter, Mary E .; McIntosh, J. Richard (2006). „Molekulární architektura axonémů odhalená kryoelektronovou tomografií“. Věda. 313 (5789): 944–948. doi:10.1126 / science.1128618.
  2. ^ Pelletier, Laurence; O'Tool, Eileen; Schwager, Anne; Hyman, Anthony A .; Müller-Reichert, Thomas (2006). "Centriole shromáždění v Caenorhabditis elegans". Příroda. 444: 619–623. doi:10.1038 / nature05318.
  3. ^ Marsh, Brad J .; Mastronarde, David N .; Buttle, Karolyn F .; Howell, Kathryn E .; McIntosh, J. Richard (2001). „Organelární vztahy v Golgiho oblasti pankreatické beta buněčné linie, HIT-T15, vizualizované elektronovou tomografií s vysokým rozlišením“. Sborník Národní akademie věd. 98 (5): 2399–2406. doi:10.1073 / pnas.051631998. PMC  30150. PMID  11226251.
  4. ^ Hayashi, Mitsuko; Andrea, Raimondi; O'Toole, Eileen; Letní ráj; Chiara, Collesi; Ottavio, Cremona; Shawn M., Ferguson; De Camilli, Pietro (2008). „Na buňkách a stimulu závislá heterogenita mechanismů endocytické recyklace synaptických vezikul odhalená studiemi neuronů s nulovým účinkem na dynamin“. PNAS. 105 (6): 2175–2180. doi:10.1073 / pnas.0712171105. PMC  2538894. PMID  18250322.
  5. ^ Höög, Johanna L .; Schwartz, Cindi; Poledne, Angela T .; O'Toole, Eileen T .; Mastronarde, David N .; McIntosh, J. Richard; Antony, Claude (2007). "Organizace mezifázových mikrotubulů ve štěpných kvasnicích analyzovaných elektronovou tomografií". Vývojová buňka. 12 (3): 349–361. doi:10.1016 / j.devcel.2007.01.020.
  6. ^ Haber, SN; Kim KS; Mailly P; Calzavara R (2006). „Kortikální vstupy související s odměnou definují velkou striatální oblast u primátů, které jsou propojeny s asociativními kortikálními spojeními a poskytují podklad pro motivační učení“. J. Neurosci. 26 (32): 8368–8376. doi:10.1523 / JNEUROSCI.0271-06.2006. PMID  16899732.
  7. ^ Mailly, P; Haber SN; Groenewegen HJ; Deniau JM (2010). „3D multimodální a vícerozměrný digitální model mozku jako rámec pro sdílení dat“. J Neurosciho metody. 194 (1): 56–63. doi:10.1016 / j.jneumeth.2009.12.014. PMID  20043949.
  8. ^ Kremer, James R .; Mastronarde, David N .; McIntosh, J. Richard (1996). "Počítačová vizualizace trojrozměrných obrazových dat pomocí IMOD". Journal of Structural Biology. 116 (1): 71–76. doi:10.1006 / jsbi.1996.0013.

externí odkazy