零基础学习 ImageJ：软件安装与基本操作 – wiki基地

零基础入门 ImageJ：从软件安装到第一次操作的详细指南

前言：为什么选择 ImageJ？

你是否正在处理一些图像数据，例如显微镜照片、电泳凝胶图像、医学扫描图，或者是其他任何形式的位图（Raster Image）？你是否需要对这些图像进行定量的分析，比如测量细胞的面积、计算荧光强度、统计颗粒的数量、追踪物体的运动轨迹等等？如果是这样，那么 ImageJ 极有可能是你正在寻找的强大而免费的工具。

ImageJ 是一款由美国国立卫生研究院（NIH）开发的基于 Java 的公共领域图像处理程序。自1997年诞生以来，它已经发展成为科学图像分析领域的标准工具之一，被广泛应用于生物学、医学、材料科学等众多领域。

选择 ImageJ 的原因有很多：

免费且开源： 你可以免费下载和使用 ImageJ，无需任何许可费用。其源代码是公开的，允许用户查看、修改和贡献。
跨平台： 由于是基于 Java 开发，ImageJ 可以在 Windows、macOS 和 Linux 等多种操作系统上运行。
功能强大且灵活： ImageJ 提供了丰富的内置图像处理和分析功能，包括滤波、分割、测量、计数、形态学操作等。更重要的是，它拥有一个庞大且活跃的插件生态系统，用户和开发者社区贡献了数千个插件，可以极大地扩展其功能，满足各种特定的分析需求。
易于上手（对于基础操作）： 虽然 ImageJ 功能深邃，但其核心的基本操作和界面设计相对直观，对于初学者来说，掌握打开、浏览、调整显示和进行简单测量等基础功能并不困难。
活跃的社区和丰富的资源： ImageJ 拥有一个非常活跃的用户和开发者社区。当你遇到问题时，可以通过邮件列表、论坛等途径寻求帮助。此外，网上有大量的教程、文档和示例，为学习提供了极大的便利。

这篇指南正是为完全没有 ImageJ 使用经验的零基础用户设计的。我们将从最基础的软件安装讲起，一步一步带你熟悉 ImageJ 的工作界面，并掌握打开、保存图像、调整显示、进行区域选择以及进行简单的定量测量等核心基础操作。请放心，即使你没有任何编程或图像处理背景，也能够轻松地跟着本指南开始你的 ImageJ 学习之旅。

事不宜迟，让我们开始吧！

第一章：准备工作与软件安装

在开始使用 ImageJ 之前，我们需要先将它安装到你的电脑上。由于 ImageJ 是基于 Java 开发的，因此你的计算机需要安装 Java 运行环境（JRE）。不过，对于大多数新手用户，我强烈建议直接下载和使用 Fiji (Fiji Is Just ImageJ) 版本。

关于 Fiji： Fiji 是 ImageJ 的一个发行版，它打包了 ImageJ 的核心程序以及大量常用的第三方插件，并且自带了合适的 Java 运行环境，通常无需用户单独安装 Java。这大大简化了安装过程，也使得用户可以开箱即用地使用许多强大的插件。因此，本指南后续的操作都将基于 Fiji 进行说明。

1. 系统要求：

Fiji/ImageJ 对硬件的要求不高，大多数近年的个人电脑都能流畅运行。主要需要注意以下几点：

操作系统： Windows (7/8/10/11 或更新版本), macOS (10.10 Yosemite 或更新版本), Linux (大多数主流发行版)。
内存： 建议至少 4GB 内存，如果处理大型图像或多维数据，建议 8GB 或更多。
存储空间： 安装文件不大，但处理图像会产生临时文件，建议有足够的硬盘空间。

2. 下载 Fiji：

前往 Fiji 的官方网站下载页面：https://fiji.sc/Download

在下载页面，你会看到针对不同操作系统的下载链接。请根据你使用的操作系统选择对应的版本（例如，Windows 64-bit，macOS，Linux）。

Windows 用户： 选择 “Windows 64-bit”。下载通常是一个 fiji-win64.zip 文件。
macOS 用户： 选择 “macOS”。下载通常是一个 fiji-macosx.zip 或 Fiji.app.zip 文件。
Linux 用户： 选择对应的 Linux 版本（通常是 64-bit）。下载通常是一个 fiji-linux64.zip 或 fiji-linux64.tar.gz 文件。

点击下载链接后，文件会开始下载。文件大小通常在 300MB 到 500MB 之间。

3. 安装步骤：

Fiji 的安装非常简单，因为它通常不需要传统的安装程序，只需解压即可运行。

Windows (64-bit)：
1. 找到你下载的 fiji-win64.zip 文件。
2. 右键点击该文件，选择 “解压到当前文件夹” 或 “解压到 fiji-win64\” 等选项。你可以使用 Windows 自带的解压功能，或者使用 WinRAR, 7-Zip 等第三方解压软件。
3. 解压完成后，你会得到一个名为 Fiji.app 的文件夹。
4. 打开 Fiji.app 文件夹，找到 ImageJ-win64.exe（或者简写为 ImageJ-win64）。这就是 Fiji 的启动程序。
5. 为了方便以后打开，你可以右键点击 ImageJ-win64.exe，选择 “发送到” -> “桌面快捷方式”，或者将其固定到任务栏或开始菜单。
6. 双击 ImageJ-win64.exe 即可启动 Fiji。
macOS：
1. 找到你下载的 fiji-macosx.zip 或 Fiji.app.zip 文件。
2. 双击该文件进行解压。macOS 会自动将其解压为一个名为 Fiji.app 的应用程序包。
3. 将 Fiji.app 应用程序包拖动到你的 “应用程序 (Applications)” 文件夹中（这是推荐的做法，便于管理）。你也可以将其放在其他位置，但放在应用程序文件夹中更符合 macOS 的习惯。
4. 打开 “应用程序” 文件夹，找到 Fiji.app 图标。
5. 双击 Fiji.app 即可启动 Fiji。
6. 首次启动时，macOS 可能会提示该应用来自未知开发者或已损坏。 这是 macOS 的安全机制 Gatekeeper 的作用。你可以通过以下方法解决：
  - 在 “应用程序” 文件夹中，按住 Control 键，然后点击 Fiji.app 图标，选择 “打开”。
  - 此时会出现一个确认对话框，询问你是否确定打开。点击 “打开” 按钮。
  - 之后再次启动 Fiji 就不需要执行此步骤了。
  - 如果仍然无法打开，请检查 “系统设置” (或 “系统偏好设置”) -> “隐私与安全性” (或 “安全性与隐私”) -> “通用”，在底部可能会看到关于 Fiji 的提示，点击 “仍要打开”。
Linux (64-bit)：
1. 找到你下载的 fiji-linux64.zip 或 fiji-linux64.tar.gz 文件。
2. 打开终端 (Terminal)。
3. 使用命令解压文件。如果下载的是 .zip 文件：unzip fiji-linux64.zip。如果下载的是 .tar.gz 文件：tar zxvf fiji-linux64.tar.gz。
4. 解压完成后，你会得到一个名为 Fiji.app 的文件夹。
5. 进入 Fiji.app 文件夹：cd Fiji.app。
6. 找到启动脚本 ImageJ-linux64。
7. 确保该脚本有执行权限。如果没有，使用命令添加权限：chmod +x ImageJ-linux64。
8. 运行脚本启动 Fiji：./ImageJ-linux64。
9. 为了方便，你也可以为这个脚本创建一个桌面快捷方式或将其添加到你的应用程序菜单中（具体步骤取决于你使用的 Linux 发行版和桌面环境）。

4. 首次启动与更新：

首次启动 Fiji 时，可能会花费一些时间加载。加载完成后，你会看到 ImageJ 的主窗口。

由于 Fiji 包含大量插件且更新频繁，首次启动后，建议立即进行更新。

在 ImageJ 主窗口，点击菜单栏的 Help。
选择 Update…。
ImageJ 会连接到服务器检查更新。可能会弹出一个对话框，显示需要更新的组件。
点击 Apply changes (Restart) 或类似的按钮。
ImageJ 会下载并安装更新，然后自动重启。

定期进行更新是保持 Fiji 稳定性和获取最新功能及插件的好习惯。

至此，你已经成功在你的计算机上安装了 Fiji/ImageJ。接下来，我们将开始探索它的界面和基础操作。

第二章：初识 ImageJ 工作界面

成功启动 Fiji/ImageJ 后，你会在屏幕上看到几个窗口。对于初学者来说，最重要的是以下几个部分：

ImageJ 主窗口 (ImageJ Launcher/Main Window): 这是 ImageJ 的核心控制窗口，通常比较小。它包含 ImageJ 的主菜单栏、工具栏、状态栏以及一些快捷按钮。这个窗口是你与 ImageJ 进行交互的起点。
图像窗口 (Image Window): 当你打开或创建一个图像时，它会显示在一个单独的窗口中。每个打开的图像都有自己的图像窗口。这是你查看和操作图像的地方。
状态栏 (Status Bar): 位于 ImageJ 主窗口的底部，显示当前操作的状态、光标位置、像素值、内存使用情况等信息。
工具栏 (Toolbar): 位于 ImageJ 主窗口的顶部，包含各种图像处理和分析的工具图标。

让我们详细看看 ImageJ 主窗口的各个部分。

1. 主菜单栏 (Menu Bar):

位于 ImageJ 主窗口的顶部，包含了 ImageJ 的所有功能。这些菜单是按照功能进行分类的：

File (文件): 用于打开、保存、新建、导入、导出图像，以及退出 ImageJ。
Edit (编辑): 包含剪切、复制、粘贴、清除等编辑功能，以及一些选择区域（ROI）相关的操作。
Image (图像): 包含各种针对整个图像或选择区域的操作，如类型转换、调整显示、堆栈操作、属性设置等。
Process (处理): 包含各种图像处理算法，如平滑、锐化、滤波、二值化等。
Analyze (分析): 包含图像分析功能，如测量、计数、统计、距离计算等。这是 ImageJ 强大的核心所在。
Plugins (插件): 这是 ImageJ 最有特色的部分之一。所有安装的第三方插件都会显示在这里。Fiji 版本自带了大量的插件，它们会按照功能或开发者进行分类。
Window (窗口): 用于管理所有打开的 ImageJ 窗口，可以在不同的图像窗口之间切换。
Help (帮助): 提供访问 ImageJ 文档、在线资源、检查更新等帮助信息。

2. 工具栏 (Toolbar):

位于菜单栏下方，包含了一系列图标，每个图标代表一个常用的工具。这些工具大致可以分为几类：

选择工具 (Selection Tools): 用于在图像上定义感兴趣的区域（Region of Interest, ROI）。
- 矩形选择工具 (Rectangle Tool): 点击并拖动鼠标，绘制一个矩形选择区域。
- 椭圆/圆形选择工具 (Oval Tool): 点击并拖动鼠标，绘制一个椭圆形或圆形选择区域。
- 多边形选择工具 (Polygon Tool): 点击鼠标逐点绘制多边形的顶点，双击最后一个点或点击第一个点闭合多边形。
- 自由选择工具 (Freehand Tool): 按住鼠标左键，自由绘制任意形状的选择区域。
- 提示： 对于带有小箭头的工具图标（如矩形选择工具），按住该图标不放，会弹出一个子菜单，显示其他相关的工具（如圆形、多边形、自由选择工具）。选择你需要的工具后松开鼠标即可。
导航与显示工具 (Navigation & Display Tools): 用于在图像中移动和调整显示。
- 放大/缩小工具 (Magnifying Glass Tool): 点击图像进行放大。按住 Alt (Windows) 或 Option (macOS) 键再点击图像进行缩小。双击该工具图标可以将图像恢复到原始大小 (100% 缩放)。
- 抓手工具 (Hand Tool): 当图像被放大超出窗口范围时，按住鼠标左键并拖动，可以在图像中平移（Pan）。按住空格键 (Spacebar) 可以临时切换到抓手工具。
- 直线工具 (Line Tool): 用于绘制直线或测量距离。按住不放会显示点、线、角度、轨迹等工具。
- 文本工具 (Text Tool): 在图像上添加文本标注。
- 点工具 (Point Tool): 用于在图像上标记点，常用于计数或测量点的位置。按住不放会显示多点工具。
颜色工具 (Color Tools): 用于选择前景和背景颜色。
- 前景/背景颜色 (Foreground/Background Color): 左边的方块是前景颜色，右边的方块是背景颜色。点击左边的方块弹出颜色选择器更改前景颜色。双击左边的方块弹出更高级的颜色选择器。点击右边的方块弹出颜色选择器更改背景颜色。双击右边的方块将颜色重置为黑白。右边的箭头图标用于交换前景和背景颜色。
魔棒工具 (Wand Tool): 魔棒工具 (Wand Tool): 根据像素的相似性自动选择一个区域。点击图像中的某个像素，魔棒工具会选择与该像素颜色或灰度值相似且连续的区域。常用于选择背景或某个对象。
吸管工具 (Eyedropper Tool): 吸管工具 (Eyedropper Tool): 点击图像中的某个像素，可以在状态栏查看该像素的详细信息（坐标、像素值）。
栈工具 (Stack Tools): 栈工具 (Stack Tools): 当处理多层图像（如延时摄影、Z轴扫描）时，这些工具用于在不同层之间切换或播放动画。中间的滑动条也可以用来手动切换层。
缩放工具 (Zoom Buttons): 放大/缩小按钮 (Zoom In/Out Buttons): 直接点击进行放大或缩小。
信息和宏记录按钮 (Info and Macro Recorder): 包含一些快捷按钮，如获取 ImageJ 版本信息、启动宏记录器等。对于初学者，暂时可以忽略这些。
自定义按钮 (Custom Buttons): 工具栏最右侧通常有一些空的方块，这里可以添加常用的插件或宏的快捷按钮。

3. 状态栏 (Status Bar):

位于 ImageJ 主窗口的底部，非常有用，它会显示当前正在执行的操作以及一些实时信息：

左侧： 显示当前光标在图像中的坐标（X, Y 坐标），以及该位置像素的灰度值或颜色值。当你移动鼠标时，这里的信息会实时更新。如果图像是彩色的，会显示 RGB 值。如果图像是8位或16位灰度图，会显示灰度值。
中间： 显示当前正在执行的命令或操作的名称，以及其完成进度。例如，当你打开一个大文件时，这里会显示加载进度。当你运行一个滤镜时，这里会显示处理进度。
右侧： 显示 ImageJ 当前使用的内存情况（已用内存/总可用内存）。

熟悉这些界面元素是你开始使用 ImageJ 的第一步。花点时间打开 ImageJ，看看这些窗口和工具，鼠标悬停在工具栏的图标上，ImageJ 会在状态栏显示该工具的名称提示。

第三章：图像的基本操作：打开、保存与新建

学会如何将你的图像载入 ImageJ 以及如何保存处理后的图像是最基本也是最重要的操作。

1. 打开图像：

你可以通过多种方式在 ImageJ 中打开图像文件：

通过菜单：
1. 点击 ImageJ 主窗口菜单栏的 File。
2. 选择 Open…。
3. 弹出一个文件选择对话框。浏览你的文件夹，找到你想要打开的图像文件。
4. 选择文件后，点击 打开 (Open)。
5. ImageJ 会在一个新的图像窗口中显示该图像。
通过拖放 (Drag and Drop)：
1. 打开你的文件浏览器（Windows 资源管理器、macOS Finder 或 Linux 文件管理器）。
2. 找到你想要打开的图像文件。
3. 将文件图标直接拖动到 ImageJ 主窗口的工具栏区域或者任何一个打开的 ImageJ 窗口中。
4. ImageJ 会自动在新窗口中打开该图像。这是一个非常方便快捷的方式。
打开序列图像或文件夹： 如果你有多个图像文件属于同一个序列（例如延时摄影的帧、Z 轴扫描的切片），并且它们的文件名有规律（如 image_001.tif, image_002.tif, …），你可以使用：
1. File > Import > Image Sequence…：选择序列中的第一个文件，ImageJ 会自动检测同目录下的其他文件并加载为一个“栈”（Stack）。
2. File > Import > Folder as Stack…：选择包含图像文件的文件夹，ImageJ 会将文件夹中的所有图像文件（通常按文件名排序）加载为一个栈。

ImageJ 支持多种常见的图像文件格式，包括但不限于：TIF/TIFF (推荐使用，尤其对于科学图像，因为它能保留更多信息且支持多层)、JPG/JPEG、PNG、GIF、BMP 等。对于一些科学领域特定的格式（如 .nd2, .czi, .lif 等显微镜图像格式），Fiji 因为集成了 Bio-Formats 插件，通常也能很好地支持。

2. 新建图像：

如果你需要从头创建一个空白图像，可以使用：

点击 ImageJ 主窗口菜单栏的 File。
选择 New > Image…。
弹出一个 “New Image” 对话框。
在这里，你可以设置新图像的名称 (Name)、宽度 (Width) 和高度 (Height)（单位通常是像素），选择图像类型 (Type)（如 8-bit Gray, 16-bit Gray, 32-bit RGB Color, 8-bit Color etc.），以及是否创建多层图像 (Fill With 填充内容)。
- Type (类型):
  - 8-bit Gray: 灰度图像，每个像素值范围 0-255，共 256 个灰度级。适合大多数普通灰度图像。
  - 16-bit Gray: 灰度图像，每个像素值范围 0-65535，共 65536 个灰度级。用于高动态范围的灰度图像（如荧光图像），能保留更多细节。
  - 32-bit (float) Gray: 灰度图像，每个像素值是浮点数。用于处理计算结果或高精度数据。
  - 8-bit Color: 索引颜色图像，颜色数量有限（最多 256 种），通过颜色表 (LUT) 显示。
  - RGB Color: 真彩色图像，每个像素由红(R)、绿(G)、蓝(B)三个通道组成，每个通道通常是 8-bit。
  - RGB Stack: RGB 图像的栈。
- Fill With (填充内容): 可以选择用 White (白色)、Black (黑色) 或 Ramp (灰度渐变) 来填充新图像。
设置完成后，点击 OK。ImageJ 会创建一个指定大小和类型的新图像窗口。

3. 保存图像：

在你对图像进行处理或分析后，你需要将结果保存下来。

保存当前图像：
1. 确保你想要保存的图像窗口是当前活动窗口（点击一下该窗口的标题栏或图像区域即可）。
2. 点击 ImageJ 主窗口菜单栏的 File。
3. 选择 Save 或 Save As…。
  - Save: 如果图像之前已经保存过，会直接覆盖原文件。如果是新图像，会弹出 “Save As” 对话框。
  - Save As…: 总是会弹出 “Save As” 对话框，允许你选择保存的位置、文件名和文件格式。
4. 在 “Save As” 对话框中，选择保存的位置，输入文件名，并在 “Save as type (保存类型)” 下拉菜单中选择你想要的格式。
  - TIFF (tif): 推荐用于保存处理过程中的图像或结果，尤其是栈和元数据。它是一种无损格式，能保留所有图像信息。
  - PNG (png): 适合保存带有透明度的图像或用于网页发布。无损格式。
  - JPEG (jpg): 压缩格式，文件小，但会损失图像质量。不推荐用于需要精确分析的图像。
  - GIF (gif): 适合保存动画或索引颜色图像。
5. 点击 保存 (Save)。
保存所有打开的图像： File > Save All 会尝试保存所有当前打开的图像窗口。
导出图像的特定格式或数据： ImageJ 的 File > Save As… 菜单下还有一些特定的导出选项，例如：
- Tiff (Uncompressed)…: 保存为未压缩的 TIFF。
- Jpeg…: 保存为 JPEG 格式。
- PNG…: 保存为 PNG 格式。
- Text Image…: 将图像的像素值导出为文本文件。
- Measurements…: 保存通过 Analyze > Measure 获得的测量结果（通常是 .csv 或 .xls 格式）。

对于新手来说，掌握使用 File > Open… 或拖放打开图像，以及使用 File > Save As… 将处理后的图像保存为 TIFF 或 PNG 格式就足够了。

第四章：图像的导航与显示调整

载入图像后，你可能需要调整它的显示方式，以便更好地查看细节或整体情况。

1. 图像导航：

当图像尺寸大于你的屏幕或窗口大小时，你需要平移（Pan）来查看图像的不同部分。

使用抓手工具 (Hand Tool):
1. 在工具栏中选择抓手工具（手形图标）。
2. 在图像窗口内按住鼠标左键并拖动，图像会随着鼠标移动。
使用空格键快捷方式： 这是一个非常常用的技巧。
1. 无论你当前选择了哪个工具，只要在图像窗口内按住 空格键 (Spacebar)，鼠标指针会临时变成抓手工具。
2. 按住鼠标左键并拖动即可平移图像。
3. 松开空格键，鼠标会恢复到你之前选择的工具。

2. 图像缩放：

缩放可以让你查看图像的整体（缩小）或像素级别的细节（放大）。

使用放大/缩小工具 (Magnifying Glass Tool):
1. 在工具栏中选择放大镜工具（放大镜图标）。
2. 点击图像窗口中你想要放大的区域，图像会以该点为中心放大。
3. 按住 Alt 键 (Windows) 或 Option 键 (macOS) 再点击图像，会缩小图像。
4. 双击放大镜工具图标，可以将图像缩放到 100% 比例（即图像的一个像素对应屏幕的一个像素）。
使用菜单命令：
1. 点击菜单栏的 View。
2. 选择 Zoom In (放大) 或 Zoom Out (缩小)。你可以在菜单右侧看到对应的键盘快捷键（通常是 Ctrl + + 和 Ctrl + - 在 Windows/Linux 上，Cmd + + 和 Cmd + - 在 macOS 上）。
3. View > Fit to Window: 将图像缩放以适应当前的图像窗口大小。
4. View > 100%: 将图像缩放到 100% 比例。
使用缩放按钮： 工具栏最右侧通常有两个独立的放大/缩小按钮（+ 和 -）。点击它们可以直接进行一步缩放。

3. 调整亮度和对比度 (Brightness/Contrast)：

这可能是新手最常用到的图像显示调整功能。很多科学图像（如荧光图像）的原始数据可能非常暗，直接显示难以看清细节。通过调整亮度和对比度，我们可以改变像素值到屏幕灰度值或颜色的映射方式，从而更好地可视化图像数据。

重要概念：像素值 vs 显示值
- 图像文件存储的是原始的像素值（例如 0-65535 的 16-bit 整数）。
- 显示在屏幕上时，ImageJ 需要将这些像素值映射到屏幕可以显示的灰度（0-255）或颜色。这个映射过程是由查找表 (Lookup Table, LUT) 和显示的最小/最大值决定的。
- 调整亮度和对比度实际上是在调整这个映射关系，它通常不会改变原始的像素值数据（除非你点击了应用 Apply 按钮），只是改变了图像的显示效果。这对于分析非常重要，因为分析是基于原始像素值进行的。
如何调整亮度和对比度：
1. 确保你想要调整的图像窗口是当前活动窗口。
2. 点击菜单栏的 Image。
3. 选择 Adjust > Brightness/Contrast…。
4. 会弹出一个 “Brightness/Contrast” 窗口。
Brightness/Contrast 窗口详解：
- 直方图 (Histogram): 窗口顶部显示了当前图像的像素值分布直方图。横轴代表像素值，纵轴代表具有该像素值的像素数量。你可以看到图像像素值主要集中在哪个范围。
- Minimum displayed value (显示最小值): Slider (滑块) 和输入框。设置小于或等于该值的所有像素在屏幕上显示为黑色（或 LUT 中的最小值）。
- Maximum displayed value (显示最大值): Slider (滑块) 和输入框。设置大于或等于该值的所有像素在屏幕上显示为白色（或 LUT 中的最大值）。
- Brightness (亮度): Slider。调整显示范围的中点。
- Contrast (对比度): Slider。调整显示范围的宽度（即最大值和最小值的差）。
- Auto: 点击该按钮，ImageJ 会自动计算一个最佳的显示最小值和最大值，使得直方图中的大部分像素值都能被显示出来，这通常能提高图像的可视化效果。
- Reset: 点击该按钮，会将显示最小值和最大值重置为图像数据本身的最小值和最大值。
- Set: 点击该按钮，可以手动输入显示最小值和最大值。
- Apply: 重要！ 点击 Apply 按钮会将当前的显示映射应用到原始像素数据上，从而永久改变图像的像素值。这通常会将图像类型转换为 8-bit。对于需要定量分析的图像，请慎用 Apply，因为它会丢失原始的深度信息。 通常只用于需要将图像转换为 8-bit 进行某种处理或保存为 8-bit 格式时。
- Close: 关闭 Brightness/Contrast 窗口。调整的显示设置会保留，直到你再次调整或关闭图像。
操作建议：
- 打开图像后，可以尝试点击 Auto 按钮快速改善显示效果。
- 然后，你可以拖动 Minimum 和 Maximum 的滑块，观察图像显示的变化，直到看到感兴趣的细节。直方图会帮助你了解像素值的分布。通常，你会将显示范围设置为包含大部分有效像素值的范围。
- Brightness 和 Contrast 滑块是另一种调整方式，它们互相影响。对于初学者，主要调整 Minimum 和 Maximum 通常更直观。
- 记住，除非必要，不要点击 Apply。调整显示是为了你的肉眼更容易观察，而后续的分析会使用原始像素值。

调整亮度和对比度是观察科学图像的关键一步，熟练掌握它可以帮助你更好地理解你的数据。

第五章：区域选择（ROI）与基本测量

图像分析的核心之一就是对图像的特定区域进行定量测量。在 ImageJ 中，我们通过选择区域 (Region of Interest, ROI) 来指定要分析的范围。

1. 创建 ROI：

使用工具栏中的选择工具来创建 ROI：

矩形/椭圆工具： 点击并拖动鼠标即可绘制。
多边形/自由选择工具：
- 多边形： 在图像上点击鼠标逐点绘制多边形的顶点。双击最后一个点或点击第一个点来闭合多边形。
- 自由选择： 按住鼠标左键，像用铅笔画图一样在图像上绘制任意形状。释放鼠标左键完成选择。
直线工具： 点击并拖动绘制直线。可以用于测量距离或沿线的像素值。
点工具： 点击图像可以标记一个点。多次点击可以标记多个点，形成一个点集 ROI，常用于计数或测量多个点的位置。

操作技巧：

绘制 ROI 时，按住 Shift 键可以从当前 ROI 中添加一个新的选择区域。
绘制 ROI 时，按住 Alt 键 (Windows) 或 Option 键 (macOS) 可以从当前 ROI 中减去一个新的选择区域。
按住 Shift + Alt (Windows) 或 Shift + Option (macOS) 可以创建与当前 ROI 的交集。
创建 ROI 后，你可以点击并拖动 ROI 内部来移动它。
点击 ROI 边缘的控制点可以调整 ROI 的大小或形状。
如果你不小心创建了错误的 ROI，可以按下 Esc 键来取消当前的 ROI。
如果你想清除当前的 ROI，可以点击菜单栏的 Edit > Selection > Select None，或者在工具栏中选择一个选择工具，然后在图像区域外点击一下。

2. 设置测量选项 (Set Measurements)：

在你进行测量之前，需要告诉 ImageJ 你想测量哪些属性。

确保你想要分析的图像是当前活动窗口。
点击菜单栏的 Analyze。
选择 Set Measurements…。
会弹出一个 “Set Measurements” 对话框。这里列出了 ImageJ 可以测量的各种属性。
常用测量属性解释：
- Area (面积): 选择区域内的像素数量。如果图像有空间校准（见后面的部分），单位会是物理单位（如平方微米）。
- Mean gray value (平均灰度值): 选择区域内所有像素的平均灰度值。对于灰度图像，这是平均强度。对于彩色图像，通常是各个通道的平均值。
- Standard deviation (标准差): 选择区域内像素值的标准差，反映了像素值的分散程度。
- Min & max gray value (最小 & 最大灰度值): 选择区域内像素的最小值和最大值。
- Pixel value (像素值): 对于单点 ROI，显示该点的像素值。
- Integrated density (积分密度): 面积 * 平均灰度值。常用于测量染色或荧光的总量（假设背景已扣除）。
- Median (中位数): 选择区域内像素值的中位数。
- Centroid (质心): 选择区域的质心坐标 (X, Y)。
- Perimeter (周长): 选择区域的边界周长。
- Bounding rectangle (外接矩形): 给出包含选择区域的最小矩形的坐标和尺寸。
- Shape descriptors (形状描述符): 提供更多关于 ROI 形状的信息，如圆度 (Circularity)。
- Feret’s diameter (Feret 直径): 选择区域的最大距离。
- Display label (显示标签): 在结果表中包含测量结果所属的图像名称和 ROI 序号。强烈建议勾选此项，方便区分结果。
- Redirect to (重定向到): 如果你打开了多个图像，可以选择将测量结果应用到另一个图像上（例如，在明场图像上选择细胞，测量其对应的荧光图像中的荧光强度）。
- Decimal places (小数位数): 设置结果中显示的小数位数。
勾选你想要测量的属性。对于初学者，可以先勾选 Area 和 Mean gray value，并勾选 Display label。
点击 OK。这些设置会一直保留，直到你再次更改它们。

3. 进行测量 (Measure)：

设置好测量选项并创建了 ROI 后，就可以进行测量了。

在图像上用选择工具创建一个或多个 ROI。
点击菜单栏的 Analyze。
选择 Measure (或使用快捷键 Ctrl + M 在 Windows/Linux 上，Cmd + M 在 macOS 上)。

ImageJ 会弹出一个名为 “Results” 的窗口，并将当前 ROI 的测量结果添加到表格中的新一行。每一列对应你在 “Set Measurements” 中选择的一个属性。

如果你创建了多个 ROI (例如使用 Point Tool 标记了多个点，或者使用 ROI Manager 管理了多个 ROI)，每次运行 “Analyze > Measure” 都会将当前活动的 ROI 结果添加到表中。如果你想测量所有的点或 ROI，ImageJ 通常有批量测量的方式（例如，在 ROI Manager 中选择多个 ROI 后点击 Measure）。

关于 Results 窗口：

Results 窗口是一个表格，显示了所有的测量结果。
第一列通常是 ROI 的序号。
后续列是你在 “Set Measurements” 中选择的属性。
你可以右键点击 Results 窗口的标题栏，选择 “Options…” 再次打开 “Set Measurements” 对话框。
File > Save As… 可以将 Results 表格中的数据保存为文本文件 (.csv 或 .xls 格式)，方便你在其他软件（如 Excel, Origin, R）中进行进一步处理和分析。
Edit > Clear Results 可以清空当前的 Results 表格。

4. 关于空间校准 (Spatial Calibration)：

默认情况下，ImageJ 的测量单位是像素。例如，面积的单位是平方像素 (pixels^2)，距离的单位是像素 (pixels)。但在科学研究中，我们通常需要使用物理单位，如微米 (µm)、毫米 (mm) 等。这就需要进行空间校准。

如果你的图像文件包含空间信息： 一些科学图像格式（如显微镜图像）在保存时会记录像素的大小信息。ImageJ (尤其是 Fiji 配合 Bio-Formats 插件) 在打开这些文件时会自动读取并应用这些信息。你可以在图像窗口的标题栏看到单位（例如，”Image Title (8-bit, 100×100, 1.23 µm)”）。
如果你的图像没有空间信息（或信息不正确）： 你需要手动校准。这通常需要你测量一个已知物理尺寸的参考物（如标尺或血球计数板）。
1. 在图像上用 直线工具 (Line Tool) 绘制一条与参考物对应长度的直线。
2. 点击菜单栏的 Analyze。
3. 选择 Set Scale…。
4. 会弹出一个 “Set Scale” 对话框。
5. “Distance in pixels” 会自动填入你绘制的直线的像素长度。
6. 在 “Known distance” 中输入这条直线实际代表的物理长度。
7. 在 “Pixel aspect ratio” 中保持 1.0 (除非你的像素是非正方形的)。
8. 在 “Unit of length” 中输入物理单位的名称（例如 “µm”, “mm”, “cm”）。
9. 勾选 “Global” 如果你想将此校准应用于所有打开的图像（或后续打开的图像，取决于 ImageJ 的版本和设置）。
10. 点击 OK。

完成空间校准后，ImageJ 进行面积、周长、距离等测量时，结果就会以你设定的物理单位显示在 Results 窗口中。

第六章：简单的图像处理操作

除了分析和测量，ImageJ 也提供了一些基本的图像处理功能，可以用于准备图像进行分析或改善可视化效果。对于初学者，我们先介绍几个最简单和常用的操作。

1. 图像裁剪 (Cropping)：

裁剪可以去除图像中不需要的区域，只保留你感兴趣的部分。

使用工具栏中的选择工具（如矩形选择工具）在图像上绘制一个你想要保留的区域的 ROI。
点击菜单栏的 Image。
选择 Crop。

ImageJ 会删除 ROI 外部的所有像素，并生成一个新的图像窗口，其中只包含你选择的区域。原始图像不会被修改。

2. 图像旋转 (Rotating)：

你可以将图像旋转任意角度。

确保你想要旋转的图像是当前活动窗口。
点击菜单栏的 Image。
选择 Transform > Rotate…。
弹出一个 “Rotate” 对话框。
在 “Angle (角度)” 输入框中输入你想要旋转的角度（正数表示逆时针旋转，负数表示顺时针旋转）。
你可以选择 “Grid lines” 显示网格辅助对齐，选择 “Fill with background color” 用背景颜色填充旋转后产生的空白区域，或者选择 “Enlarge image” 放大图像以避免裁剪（如果旋转角度不是 90 的倍数，旋转后图像会变成菱形，选择 Enlarge image 可以让它包含在更大的矩形画布中）。
点击 OK。

3. 图像翻转 (Flipping)：

你可以将图像水平或垂直翻转。

确保你想要翻转的图像是当前活动窗口。
点击菜单栏的 Image。
选择 Transform > Flip Horizontally (水平翻转) 或 Flip Vertically (垂直翻转)。

这些操作都是直接应用的，不会弹出对话框（除非是 Rotate）。它们会直接修改当前图像窗口中的图像。如果你想保留原始图像，可以在进行这些操作前先复制图像 (Image > Duplicate)。

4. 图像类型转换 (Type Conversion)：

有时你可能需要将图像从一种类型转换为另一种类型，例如将 16-bit 灰度图转换为 8-bit 灰度图以便保存为某些格式或使用某些只支持 8-bit 的插件。

确保你想要转换的图像是当前活动窗口。
点击菜单栏的 Image。
选择 Type。
从子菜单中选择目标图像类型（如 8-bit, 16-bit, 32-bit, RGB Color）。
重要提示： 将高位深图像 (如 16-bit) 转换为 8-bit 会丢失原始的像素值信息。转换时，ImageJ 会根据当前的显示范围（即你在 Brightness/Contrast 中设置的 Min/Max 值）来映射像素值。例如，如果你的 16-bit 图像像素范围是 0-10000，而你设置的显示范围是 1000-5000，转换为 8-bit 后，原始值 1000 会被映射到 0，原始值 5000 会被映射到 255，中间的值按比例映射，小于 1000 的值变成 0，大于 5000 的值变成 255。因此，在进行 16-bit 到 8-bit 转换前，一定要先调整好显示范围以包含你感兴趣的数据范围。

第七章：进一步学习资源

恭喜你！你已经掌握了 ImageJ 的安装、基本界面识别以及打开、保存、导航、显示调整、创建 ROI 和进行基本测量等核心操作。这为你后续更深入地学习 ImageJ 打下了坚实的基础。

ImageJ 的功能远不止于此。有大量的插件可以进行更复杂的分析，如图像分割、对象计数、追踪、共定位分析、三维可视化等等。学习这些高级功能需要更多的时间和实践。

以下是一些推荐的进一步学习资源：

ImageJ 官方网站 (ImageJ Docs): https://imagej.nih.gov/ij/ 这是 ImageJ 的大本营，提供软件下载、文档、教程、以及各种资源链接。
Fiji 官方网站: https://fiji.sc/ Fiji 的主页，提供 Fiji 的下载和关于 Fiji 特性的信息。
ImageJ 维基百科 (ImageJ Wiki): https://imagej.net/ 这是最活跃、信息最丰富的 ImageJ 资源中心。上面有大量的教程、插件介绍、FAQ、常见问题解答等。强烈推荐从这里开始深入学习。你可以搜索特定的图像分析任务（如 “cell counting ImageJ”, “colocalization ImageJ”）来查找相关教程。
ImageJ 邮件列表/论坛： 这是寻求帮助和与 ImageJ 社区交流的最佳场所。在 ImageJ Wiki 上可以找到加入邮件列表的链接。提问时请尽量详细描述你的问题和已尝试的步骤，并提供相关的图像示例（如果方便）。
YouTube 上的 ImageJ 教程： 许多大学、研究机构或个人会在 YouTube 上发布 ImageJ 的视频教程。搜索 “ImageJ tutorial” 或 “Fiji tutorial” 可以找到大量资源，视频教程通常更直观。
ImageJ 书籍： 市面上有一些关于 ImageJ 的书籍，提供了系统性的学习路径。

学习建议：

实践！实践！实践！ 阅读教程很重要，但动手操作更重要。下载一些示例图像（ImageJ 官方网站或网上可以找到），跟着教程一步一步操作。
从小处着手： 不要试图一次学会所有功能。从你当前最需要的任务开始学习，例如如果需要测量细胞面积，就专注于学习 ROI 和测量功能。
利用 Help 菜单： 在使用 ImageJ 时，不要忘记 Help 菜单。其中的 “ImageJ Website” 和 “ImageJ Documentation” 可以直接链接到在线资源。
理解原理： 在学习如何使用某个功能（如滤波、二值化）时，花点时间了解一下这个功能背后的基本原理，这有助于你更好地选择合适的工具和参数。
保持耐心： 学习任何新软件都需要时间和耐心，ImageJ 也不例外。遇到困难是正常的，利用社区资源寻求帮助。

结论

ImageJ 作为一款免费、强大且灵活的图像分析工具，为科研人员和爱好者提供了极大的便利。本指南带你从零开始，完成了 Fiji/ImageJ 的安装，熟悉了其基本界面，并掌握了图像的打开、保存、显示调整、区域选择及基本测量等核心操作。

这仅仅是你 ImageJ 之旅的起点。ImageJ 的强大之处在于其丰富的插件和可定制性，可以满足各种复杂的图像分析需求。随着你的学习深入和实践增多，你会发现 ImageJ 能为你处理和分析图像数据带来巨大的帮助。

请记住，图像分析是一门既有技术又有艺术的学科。理解你的图像数据、明确你的分析目标、选择合适的工具和方法，并对结果进行批判性评估，这些都同样重要。

现在，打开你的 ImageJ，加载一张你感兴趣的图像，开始你的第一次探索吧！祝你学习顺利，在图像分析的世界里取得丰硕的成果！