ImageJ软件介绍与入门指南 – wiki基地

ImageJ 软件介绍与入门指南：从零开始探索图像分析的强大工具

在科学研究、工业检测、医学影像分析等众多领域，图像处理和分析是获取定量数据、理解视觉信息不可或缺的步骤。面对海量图像数据，我们需要强大、灵活且易于使用的工具。ImageJ 正是这样一款应运而生的软件，凭借其开源、免费、跨平台以及强大的功能和可扩展性，在全球范围内拥有庞大的用户群体，尤其在生命科学和医学影像领域几乎成为了事实上的标准工具。

本文将带您深入了解 ImageJ，从它的诞生背景、核心优势，到如何获取、安装、熟悉用户界面，再到掌握基本的图像操作、测量和处理技术。无论您是初次接触图像分析的科研人员，还是希望系统学习 ImageJ 的学生，这篇指南都将为您打下坚实的基础。

第一部分：ImageJ 概览——它是什么，为什么选择它？

1.1 ImageJ 的起源与定义

ImageJ 是一个由美国国家健康研究院 (NIH) 的 Wayne Rasband 开发的公共领域的基于 Java 的图像处理程序。它最初的版本 Image (后来的 Image 1.x 系列) 是为 Macintosh 开发的，而 ImageJ 则是一个完全用 Java 编写的跨平台版本，于 1997 年首次发布，极大地扩展了其用户范围。

简单来说，ImageJ 是一个通用的图像处理和分析平台。它不仅仅是一个图像编辑器，更是一个强大的定量分析工具。它能够处理多种格式的图像，执行各种图像处理操作，并提供丰富的测量功能。

1.2 ImageJ 的核心优势

为什么 ImageJ 如此受欢迎？其核心优势主要体现在以下几个方面：

开源与免费 (Open Source & Free): ImageJ 是公共领域的软件，完全免费供任何人使用、分发和修改。其源代码公开，保证了透明度和可信度。
跨平台 (Cross-Platform): 由于基于 Java，ImageJ 可以在 Windows、macOS 和 Linux 等多种操作系统上运行，这使得不同平台的用户可以无障碍地协作和分享数据与宏。
功能强大且全面 (Powerful & Comprehensive): ImageJ 提供了涵盖图像输入/输出、显示、编辑、处理、分析和编程等各个环节的丰富功能。从简单的亮度/对比度调整到复杂的形态学操作、粒子分析、三维可视化等，应有尽有。
极强的可扩展性 (Highly Extensible): ImageJ 最强大的特性之一是其插件架构。用户可以使用 Java 编写自定义插件，或者利用内置的宏语言 (Macro Language) 编写脚本来自动化操作或实现特定功能。全球大量的开发者和研究人员贡献了数以千计的插件，极大地扩展了 ImageJ 的应用范围。
活跃的社区支持 (Active Community Support): ImageJ 拥有一个庞大而活跃的全球用户和开发者社区。通过邮件列表、论坛和研讨会，用户可以方便地获取帮助、分享经验和获取最新的插件。
专注于科学图像 (Focused on Scientific Images): ImageJ 的设计考虑了科学图像的特点，支持多种像素深度 (8-bit, 16-bit, 32-bit) 和图像类型 (灰度、彩色、多通道、栈、超栈)，并提供精确的测量和校准功能，非常适合定量分析。

1.3 ImageJ 的主要应用领域

ImageJ 的应用范围极其广泛，典型的应用包括：

生命科学: 细胞计数、形态分析、荧光强度测量、共聚焦显微镜图像处理、时间序列分析、细胞跟踪等。
医学影像: 组织学图像分析、放射学图像处理、CT/MRI 数据可视化与分析等。
材料科学: 颗粒大小分析、晶粒测量、孔隙率计算等。
工业检测: 缺陷检测、尺寸测量、表面分析等。
教育: 作为图像处理和分析的教学工具。

第二部分：ImageJ 入门准备——下载与安装

ImageJ 有几个主要版本，其中最常用、推荐初学者使用的是 Fiji (Fiji Is Just ImageJ)。Fiji 是一个 ImageJ 的分发版本，它捆绑了大量常用插件和预配置，省去了用户手动安装插件的麻烦，且提供了更便捷的更新机制。对于绝大多数用户而言，直接使用 Fiji 是最佳选择。

2.1 下载 Fiji

访问 Fiji 的官方网站：https://fiji.sc/
网站会自动检测您的操作系统，并推荐相应的下载版本 (Windows, macOS, Linux)。
点击对应操作系统的下载链接。文件通常是一个压缩包 (.zip 或 .tar.gz)。

2.2 安装 Fiji

Fiji 的安装非常简单，通常不需要运行安装程序。

找到下载的压缩文件。
将压缩文件解压到您希望安装 Fiji 的目录。注意： 推荐解压到一个路径中不包含特殊字符 (如空格、中文、符号等) 的位置，例如 C:\Fiji 或 ~/Applications/Fiji.app (macOS)。
解压后，您会看到一个包含 ImageJ-win64.exe (Windows 64位), ImageJ-macosx (macOS) 或 ImageJ-linux64 (Linux 64位) 等可执行文件的文件夹。

2.3 启动 Fiji

双击解压文件夹中的可执行文件来启动 Fiji。
- Windows: 双击 ImageJ-win64.exe 或 ImageJ.exe。
- macOS: 双击 Fiji.app 文件夹中的应用程序图标。
- Linux: 通过终端进入 Fiji 文件夹，运行 ./ImageJ-linux64 或双击相应的可执行文件。
第一次启动可能需要一些时间来加载插件。启动成功后，您会看到 ImageJ 的主窗口、工具栏、状态栏等界面元素。

提示: 如果您在 Windows 上遇到权限问题，尝试以管理员身份运行可执行文件。如果在 macOS 上遇到“未验证开发者”的提示，您可能需要在“系统偏好设置”->“安全性与隐私”中允许运行该应用。

第三部分：ImageJ 用户界面详解

成功启动 ImageJ (或 Fiji) 后，展现在您面前的是一个相对简洁但功能丰富的界面。理解这些界面元素是高效使用 ImageJ 的第一步。

ImageJ 的主要界面元素包括：

主窗口 (Main Window): 这是 ImageJ 的核心窗口，非常小巧，主要包含菜单栏和工具栏。所有的操作几乎都通过这里发起。
菜单栏 (Menu Bar): 位于主窗口顶部，包含 File, Edit, Image, Process, Analyze, Plugins, Window, Help 等菜单。不同的菜单包含了不同类别的命令。
工具栏 (Toolbar): 位于主窗口下方，由一排图标组成，每个图标代表一个工具，用于在图像窗口中进行操作，如选择区域、缩放、移动等。
状态栏 (Status Bar): 位于主窗口最下方。当您在图像上移动鼠标时，这里会显示当前鼠标位置的坐标 (X, Y) 和像素值。执行耗时操作时，这里会显示进度条。
Log 窗口 (Log Window): 默认可能不显示，可以在 Window > Show Log 中打开。这个窗口显示 ImageJ 的运行信息、错误报告以及一些命令的输出结果 (例如测量结果)。
图像窗口 (Image Window): 当您打开或新建一个图像时，它会显示在一个独立的窗口中。所有的图像操作都在这个窗口中进行。每个图像窗口都有自己的标题栏 (显示文件名和图像信息) 和滚动条（如果图像大于窗口）。

下面我们详细介绍菜单栏和工具栏：

3.1 菜单栏 (Menu Bar)

File: 文件操作，包括打开 (Open)、保存 (Save)、新建 (New)、导入 (Import)、打印 (Print) 等。
Edit: 编辑操作，包括剪切 (Cut)、复制 (Copy)、粘贴 (Paste)、清除 (Clear)、填充 (Fill)、绘制 (Draw)、选择 (Selections) 相关命令 (如创建、修改、添加到 ROI Manager) 等。
Image: 图像属性和类型操作，包括图像类型转换 (Type)、栈相关操作 (Stacks)、颜色 (Color)、查找表 (Lookup Tables, LUTs)、调整 (Adjust – 如亮度/对比度)、属性 (Properties) 等。
Process: 图像处理操作，包括滤波器 (Filters)、二值化 (Binary)、形态学操作 (Morphology)、算术/逻辑运算 (Math/Logic)、阴影校正 (Subtract Background) 等。
Analyze: 图像分析和测量操作，包括测量 (Measure)、设置测量项 (Set Measurements)、设置比例尺 (Set Scale)、粒子分析 (Analyze Particles)、共线性分析 (Coloc 2)、统计 (Statistics) 等。ROI Manager (区域管理器) 也在其子菜单 Tools 中。
Plugins: ImageJ 的灵魂所在。这里列出了所有已安装的插件。Fiji 默认包含了大量插件，这里会是一个非常长的列表。
Window: 窗口管理，列出所有当前打开的图像窗口和非图像窗口 (如 Log 窗口, ROI Manager 窗口)，可以切换激活窗口。
Help: 帮助文档和关于信息。查找更新 (Update) 也在这个菜单下 (对于 Fiji 尤其重要)。

3.2 工具栏 (Toolbar)

工具栏上的图标代表了最常用的工具。注意: 许多工具图标的右下角有一个小小的三角形。这意味着点击并按住该图标，会弹出一个包含相关工具的子菜单。

一些重要的工具图标及其功能：

矩形选择工具 (Rectangular Selection): 用于选择矩形区域。按住 Shift 键可以绘制正方形；按住 Alt 键可以从中心绘制。
椭圆选择工具 (Oval Selection): 用于选择椭圆或圆形区域。按住 Shift 键绘制圆形。
多边形选择工具 (Polygon Selection): 连续点击绘制多边形区域。双击或点击起点结束绘制。
手绘选择工具 (Freehand Selection): 自由绘制任意形状的区域。
折线/点选择工具 (Line/Point Tool): 按住选择工具图标弹出。 Line tool 用于绘制直线或折线进行测量；Point tool 用于标记点，常用于计数或定位。
魔棒工具 (Wand Tool): 自动选择颜色或灰度值相似的相邻区域。可以调整容差 (tolerance)。
文本工具 (Text Tool): 在图像上添加文本。可以在 Edit > Options > Fonts 中设置字体。
直线工具 (Line Tool): 绘制直线。按住 Shift 键可以绘制水平、垂直或 45 度角直线。
画笔工具 (Brush Tool): 按住直线工具图标弹出。用于在图像上绘制自由形状。
铅笔工具 (Pencil Tool): 按住直线工具图标弹出。用于绘制单像素宽度的线条。
填充工具 (Flood Fill Tool): 按住直线工具图标弹出。填充与点击像素颜色/灰度相似的连通区域。
颜色吸管工具 (Color Picker Tool): 点击图像上的像素，将其颜色设置为当前前景颜色。双击设置背景颜色。
放大镜工具 (Zoom Tool): 点击放大图像；按住 Alt 键点击缩小图像。也可以通过 +/- 键或菜单 Image > Zoom > In/Out。
抓手工具 (Hand Tool): 按住并拖动图像，用于在图像窗口中平移显示区域。按住空格键也可以临时激活抓手工具。
像素信息工具 (Pixel Info Tool): 按住抓手工具图标弹出。点击图像上的像素，会在 Log 窗口或状态栏显示更详细的像素信息 (坐标、值、颜色等)。
前景/背景颜色选择器 (Foreground/Background Color Chooser): 显示当前的前景和背景颜色。双击可以打开颜色选择对话框。
交换前景/背景颜色 (Swap Colors): 交换前景和背景颜色。
设置默认颜色 (Set Default Colors): 将前景设置为黑色，背景设置为白色。

重要提示: 将鼠标悬停在工具栏的每个图标上，ImageJ 会在状态栏显示该工具的名称和简要说明。

第四部分：ImageJ 基本操作——打开、保存与显示

掌握 ImageJ 的基本操作是进行任何后续分析的前提。

4.1 打开图像 (Opening Images)

通过菜单: File > Open... (Ctrl+O / Cmd+O)。浏览文件系统并选择一个或多个图像文件。
通过拖放: 直接将图像文件从文件浏览器 (如 Windows 资源管理器或 macOS Finder) 拖放到 ImageJ 的主窗口或工具栏上。
支持的格式: ImageJ 支持多种图像格式，包括但不限于 TIFF (.tif, .tiff)、JPEG (.jpg, .jpeg)、PNG (.png)、GIF (.gif)、BMP (.bmp)、DICOM (.dcm, .dicom)、各种显微镜厂商的私有格式 (通过插件支持，这是 Fiji 的优势)。TIFF 格式尤其推荐用于保存分析结果，因为它支持无损压缩和存储元数据。
导入序列图像: File > Import > Image Sequence... 用于打开一个文件夹中的一系列按顺序命名的图像文件，将它们作为一个图像栈 (Stack) 打开。这对于处理时间序列或 Z 轴扫描数据非常有用。

4.2 保存图像 (Saving Images)

保存当前图像: File > Save (Ctrl+S / Cmd+S)。如果图像已保存过，会直接覆盖；如果未保存过，会弹出“另存为”对话框。
另存为: File > Save As > [选择格式] (Ctrl+Shift+S / Cmd+Shift+S)。推荐使用 TIFF 格式 (.tif)，它可以保存所有的切片、通道、时间点以及比例尺等元数据，并且支持多种压缩方式 (LZW 无损压缩是常用选项)。也可以保存为其他格式，如 PNG, JPEG 等，但要注意这些格式可能不支持多维数据或会丢失元数据，JPEG 还是有损压缩。
保存选区: File > Save As > Selection... 可以将当前图像窗口中的选区保存为一个文件 (.roi 格式)，方便以后加载使用。

4.3 图像显示与导航 (Image Display & Navigation)

打开图像后，它会显示在一个新的窗口中。

窗口标题栏: 显示文件名，以及图像的重要信息，如：
- 图像尺寸 (宽度 x 高度)。
- 像素深度 (8-bit 灰度, 16-bit 灰度, 32-bit 灰度或浮点, RGB 彩色)。
- 是否是栈 (Stack) 或超栈 (Hyperstack) (例如 “100 images” 表示栈，”50x2x20 slices” 表示包含 50个切片、2个通道、20个时间点的超栈)。
- 内存占用大小。
滚动条: 如果图像尺寸大于当前窗口，会出现水平和垂直滚动条。
缩放 (Zooming):
- 使用工具栏的放大镜工具。
- 使用快捷键 + (放大) 和 - (缩小)。
- 菜单 Image > Zoom > In / Out / To Selection / 100% / View All.
平移 (Panning):
- 使用工具栏的抓手工具。
- 最快捷的方式: 按住空格键，光标会临时变成抓手工具，然后拖动鼠标即可平移图像。
导航栈/超栈: 如果打开的是一个栈或超栈，图像窗口下方会出现一个滚动条，用于切换不同的切片 (Z)、通道 (C) 或时间点 (T)。也可以使用键盘快捷键：
- 栈: > (前进一个切片), < (后退一个切片)。
- 超栈: ; (前进一个通道), ' (后退一个通道), . (前进一个时间点), , (后退一个时间点)。

4.4 调整显示 (Adjusting Display)

有时原始图像的亮度和对比度不适合直接观察。ImageJ 允许您调整图像的显示方式，而通常不会改变原始像素值 (除非您明确应用这些更改)。

亮度/对比度 (Brightness/Contrast): Image > Adjust > Brightness/Contrast (Ctrl+Shift+C / Cmd+Shift+C)。
- 弹出一个对话框，显示当前图像的直方图。
- 移动“Minimum”和“Maximum”滑块可以调整显示的灰度范围。像素值低于 Min 的显示为黑色，高于 Max 的显示为白色，介于两者之间的按比例显示灰度。
- “Auto”按钮可以自动调整 Min/Max 到像素值分布的两端。
- “Reset”按钮恢复原始显示范围。
- “Apply”按钮：注意！ 点击 Apply 会永久性地修改图像的像素值，将当前显示范围之外的值截断，这是不可逆的操作。通常只用于显示观察，避免轻易点击 Apply。
查找表 (Lookup Tables, LUTs): Image > Lookup Tables > [选择一个 LUT]。
- LUTs 用于将灰度图像映射到不同的伪彩色。例如，“Fire”、“Ice”、“Spectrum”等 LUT 可以帮助您可视化灰度值的变化，尤其是在处理 8-bit 或 16-bit 灰度图像时非常有用。
- 对于 RGB 彩色图像，LUTs 通常不适用。对于多通道荧光图像 (作为超栈打开)，ImageJ 会为每个通道分配一个 LUT (通常是 Greys, Red, Green, Blue)，您可以在 Image > Color > Channel Tool... 中修改。
- 同样，应用 LUT 只是改变显示方式，不改变原始像素值。

第五部分：ImageJ 核心功能入门——选择区域与测量

ImageJ 强大的定量分析能力很大程度上体现在其精确的测量功能上。测量通常基于您选择的区域（Region of Interest, ROI）。

5.1 创建和使用选区 (Creating and Using Selections)

使用工具栏中的选择工具 (矩形、椭圆、多边形、手绘、魔棒、直线、点工具) 在图像上绘制您感兴趣的区域。
移动选区: 点击选区内部并拖动。
调整选区大小/形状: 拖动选区边缘或角上的控制点。
组合选区:
- 添加: 按住 Shift 键绘制新的选区，它会添加到现有选区。
- 减去: 按住 Alt (Windows/Linux) 或 Option (macOS) 键绘制新的选区，它会从现有选区中减去。
- 交集: 按住 Shift + Alt (Windows/Linux) 或 Shift + Option (macOS) 键绘制新的选区，保留与现有选区的交集部分。
清除选区: Edit > Clear Selection (Ctrl+Shift+A / Cmd+Shift+A)。
创建选区蒙版: Edit > Selection > Create Mask. 将当前选区转换为一个 8-bit 的二值图像蒙版，选区内部为白色 (255)，外部为黑色 (0)。这对于后续处理非常有用。

5.2 ROI 管理器 (ROI Manager)

当您需要分析图像中的多个独立区域时，ROI Manager 是一个非常实用的工具。

打开 ROI Manager: Analyze > Tools > ROI Manager...
添加选区: 在图像窗口中创建选区后，点击 ROI Manager 窗口中的 “Add [t]” 按钮（如果图像是栈，通常显示为 “Add [t]”，t 表示当前切片编号）。该选区会被添加到列表中。
选择 ROI: 点击列表中的 ROI 名称来激活它。
显示/隐藏 ROI: 勾选或取消勾选 ROI 名称旁边的复选框。
重命名 ROI: 双击列表中的 ROI 名称。
删除 ROI: 选择列表中的 ROI，点击 “Delete”。
测量所有 ROI: 点击 “Measure” 按钮，会对 ROI Manager 列表中的所有选定的 ROI 进行测量，结果会显示在 Results 窗口中。
保存/打开 ROI 列表: “More>>” 按钮中有 Save/Open 功能，可以将 ROI 列表保存为 .zip 文件，方便下次加载或在其他图像上使用（前提是图像尺寸和比例尺相同）。

5.3 进行测量 (Performing Measurements)

ImageJ 可以对整个图像、活动选区或 ROI Manager 中的 ROI 进行各种测量。

设置测量项: 在进行测量之前，您可以指定希望测量的参数。Analyze > Set Measurements...
- 弹出对话框中包含多种测量选项，常用的有：
  - Area: 选区的像素面积。
  - Mean gray value: 选区内像素的平均灰度值。
  - Standard deviation: 选区内像素灰度值的标准差。
  - Min & max gray value: 选区内像素的最小和最大灰度值。
  - Centroid: 选区的形心坐标 (X, Y)。
  - Perimeter: 选区的周长。
  - Circularity: 选区的圆度 (4PIArea / Perimeter^2)，圆形为1，越不规则值越小。
  - Feret's Diameter: 选区的最大最小直径。
  - Shape descriptors: 更多形状相关的测量，如 Aspect Ratio, Roundness, Solidity 等。
  - 勾选 Display label 会在结果中显示 ROI 的名称或编号。
  - Redirect to: 可以指定测量基于哪个图像（当打开多个图像时）。
  - Decimal places: 设置结果的小数位数。
- 选择需要的测量项后，点击 OK。这些设置会保持，直到您再次修改。
执行测量:
- 测量当前选区: 在图像窗口中创建选区后，点击 Analyze > Measure (快捷键 M)。结果会添加到 Results 窗口的一行。
- 测量 ROI Manager 中的选区: 打开 ROI Manager，选择要测量的 ROI (可以按住 Ctrl/Cmd 或 Shift 多选)，点击 ROI Manager 窗口中的 “Measure” 按钮。
结果窗口 (Results Window): 测量结果会显示在一个名为 “Results” 的新窗口中。
- 每行对应一个测量结果，每列对应一个测量参数。
- 可以点击菜单 Results > Save As... 将结果保存为文本文件 (.csv 是常用格式，可以用 Excel 等软件打开)。
- Results > Clear Results 清除当前结果。
- Results > Options... 设置结果显示的格式等。

5.4 设置比例尺 (Setting Scale)

对于大多数定量测量 (如面积、周长、长度)，将像素单位校准为实际物理单位 (如微米、毫米) 是非常重要的。

在图像中找到一个已知实际长度的特征，例如显微镜图像的比例尺 (scale bar)。
使用直线工具 (Line Tool) 精确地绘制一条覆盖这个已知长度特征的直线。
点击 Analyze > Set Scale...。
弹出的对话框会自动填写您刚刚绘制直线的像素长度 (Distance in pixels)。
在 Known distance 文本框中输入这条直线的实际物理长度值。
在 Unit of length 文本框中输入相应的单位 (如 “micron”, “μm”, “mm”, “cm” 等)。
（可选）勾选 Global 应用此比例尺设置到所有当前打开的图像（前提是它们的缩放比例相同）。
点击 OK。
现在，ImageJ 的所有长度和面积测量结果都将以您设定的物理单位显示。状态栏也会显示鼠标位置的物理坐标。
（可选）如果您希望在图像上永久显示比例尺，可以使用 Analyze > Tools > Scale Bar...。

第六部分：ImageJ 基础图像处理

ImageJ 提供了丰富的图像处理功能，可以用于改善图像质量、提取特征或为后续分析做准备。

6.1 调整像素深度 (Adjusting Image Type)

图像的像素深度决定了它可以表示的灰度级数或颜色信息。

Image > Type > [选择类型]
- 8-bit: 将图像转换为 8-bit 灰度图 (0-255 灰度级)。如果原图是彩色图，会先转换为灰度；如果原图是 16-bit 或 32-bit，会进行灰度缩放或截断。这是最常见的类型。
- 16-bit: 将图像转换为 16-bit 灰度图 (0-65535 灰度级)。常用于处理显微镜数据，可以保留更精细的灰度信息。
- 32-bit: 将图像转换为 32-bit 浮点类型。用于处理数值范围很大的图像或进行复杂的数学运算，可以保留最大的精度。
- RGB Color: 将图像转换为 24-bit 彩色图。对于灰度图，会复制灰度值到红绿蓝三个通道。
- 8-bit Color: 将图像转换为伪彩色图，最多 256 种颜色。通常用于减少颜色数量或应用于索引颜色图像。
注意: 从高像素深度转换为低像素深度可能会丢失信息。例如，从 16-bit 转换为 8-bit 需要进行缩放或截断 (Image > Adjust > Brightness/Contrast 中的 Apply 操作实际上就是一种 16-bit 到 8-bit 的转换）。

6.2 滤波器 (Filters)

滤波器常用于图像平滑（降噪）或锐化。

Process > Filters > [选择滤波器]
- Gaussian Blur...: 高斯模糊，最常用的平滑滤波器，可以有效降低随机噪声，但会损失图像细节。需要设置模糊半径 (Radius)。
- Median...: 中值滤波器，一种非线性平滑滤波器，对于椒盐噪声等效果很好，且能较好地保留边缘。需要设置半径。
- Mean...: 均值滤波器，简单的平均，平滑效果较差，边缘模糊明显。需要设置半径。
- Sharpen: 锐化滤波器，增强图像边缘，但可能同时放大噪声。
- Find Edges: 边缘检测滤波器，突出图像中的边缘信息。

6.3 二值化 (Binary)

二值化是将图像转换为只有两个像素值（通常是 0 和 255，代表黑和白）的过程。这对于分割前景和背景、进行形态学操作或粒子分析非常关键。

Process > Binary > Make Binary。ImageJ 会根据图像的直方图自动选择一个阈值进行二值化。白色像素通常代表前景对象，黑色像素代表背景。
Image > Adjust > Threshold... (Ctrl+Shift+T / Cmd+Shift+T)。提供更灵活的阈值设置选项。
- 可以通过滑动条手动选择阈值范围。
- Method 下拉菜单提供了多种自动阈值算法 (如 Otsu, Yen, Huang 等)，不同的算法适用于不同类型的图像。
- 勾选 Dark background 如果您的前景对象是暗的。
- 点击 “Apply” 会将阈值永久性地应用到图像，生成一个真正的二值图像。
Process > Binary > Options... 设置二值图像的前景和背景颜色 (通常是 Black background)。

6.4 形态学操作 (Morphology)

形态学操作是基于图像形状进行的处理，常用于二值图像，如去除噪点、填充孔洞、分离粘连的对象等。

Process > Binary > [选择操作]
- Erode: 腐蚀。收缩前景对象，可以去除小的亮点或分离粘连对象。
- Dilate: 膨胀。扩张前景对象，可以填充小的孔洞或连接断开的对象。
- Open: 开运算 (先腐蚀后膨胀)。可以去除小的亮点噪点，平滑对象边缘。
- Close: 闭运算 (先膨胀后腐蚀)。可以填充小的孔洞和缝隙，连接断开的对象。
- Outline: 提取前景对象的轮廓。
- Skeletonize: 骨架化。将对象细化到单像素宽度。
- Fill Holes: 填充前景对象内部的孔洞。

6.5 图像算术和逻辑运算 (Math & Logic)

可以对图像进行像素级的数学或逻辑运算，常用于图像相减（背景校正）、相加（图像叠加）、阈值处理等。

Process > Math > [选择运算] (Add, Subtract, Multiply, Divide, And, Or, Xor 等)。可以与一个常量进行运算，或者对两个图像进行运算（要求图像尺寸和类型相同）。
Process > Image Calculator...: 提供一个图形界面，可以更方便地对两个图像进行各种算术和逻辑组合运算。

第七部分：ImageJ 高级应用初步——栈与超栈、插件与宏

ImageJ 不仅仅能处理单张二维图像，它对多维数据（栈和超栈）的支持以及其强大的可扩展性是其在科学领域广泛应用的关键。

7.1 栈与超栈 (Stacks and Hyperstacks)

栈 (Stack): 一系列具有相同宽度、高度和类型的图像切片堆叠在一起。通常用于表示 Z 轴系列图像（不同焦平面）或时间序列图像（不同时间点）。
超栈 (Hyperstack): 栈的泛化，可以包含多个维度：X (宽度)、Y (高度)、Z (切片/深度)、C (通道)、T (时间点)。许多现代显微镜输出的数据都是超栈格式。
处理多维数据: ImageJ 的许多操作都可以在栈或超栈上执行。您可以选择对当前显示的切片/通道/时间点操作，或者勾选某个选项（如果命令提供）对整个栈/超栈的所有切片/通道/时间点进行批处理。
分割/合并通道: Image > Color > Split Channels 可以将一个多通道图像（如 RGB 或共聚焦图像超栈）分割成独立的单通道图像栈。Image > Color > Merge Channels... 可以将多个单通道图像（或栈）合并成一个多通道图像或超栈。
创建投影: Image > Stacks > Z Project... 可以将一个 Z 栈沿着 Z 轴进行投影，生成一张二维图像。常用的投影类型包括 Max Intensity (最大强度投影)、Mean Intensity (平均强度投影) 等。

7.2 插件 (Plugins)

Plugins 是用 Java 语言编写的程序，可以添加到 ImageJ 中，提供原生功能之外的新功能。

Fiji 的优势在于它预装了大量常用插件，并且通过其内置的 Update Manager (Help > Update…) 可以方便地浏览和安装来自全球社区贡献的插件。
使用 Update Manager，您可以选择添加不同的“更新站点”（Update Sites），每个站点由一个或多个插件开发者维护。选择您感兴趣的站点并应用更改，ImageJ 会自动下载和安装最新的插件。
安装的插件通常会出现在 Plugins 菜单下，有时也会在其他相关菜单（如 Analyze）下添加新的子菜单项。

7.3 宏与脚本 (Macros and Scripting)

ImageJ 提供了内置的宏语言 (Macro Language)，允许用户记录一系列操作并回放，或者编写脚本来自动化重复性任务。这极大地提高了工作效率和结果的重复性。

宏记录器 (Macro Recorder): Plugins > Macros > Record...。打开记录器后，您在 ImageJ 中执行的几乎所有操作都会被记录下来，生成相应的宏代码。完成操作后，点击记录器窗口中的 “Create” 按钮，可以将记录的代码保存为宏文件 (.ijm 格式)。
运行宏: Plugins > Macros > Run... 选择一个宏文件运行。或者将常用的宏文件放到 ImageJ 安装目录下的 macros 文件夹中，它们会出现在 Plugins > Macros 菜单下，方便直接运行。
编辑宏: Plugins > Macros > Edit... 打开宏编辑器，可以编写、修改和测试宏代码。
ImageJ 支持多种脚本语言: 除了宏语言，Fiji 还通过脚本插件支持多种脚本语言，如 Jython (Python)、JRuby (Ruby)、Javascript、Beanshell 等。这使得有编程经验的用户可以使用更强大、更灵活的语言来控制 ImageJ，编写复杂的分析流程。Plugins > Scripting 菜单提供了对这些脚本语言的支持。

第八部分：学习资源与社区

ImageJ 的强大离不开其活跃的社区和丰富的学习资源。

ImageJ 官方网站: https://imagej.nih.gov/ij/ 提供原始 ImageJ 的下载、文档、教程链接。
Fiji 官方网站: https://fiji.sc/ 提供 Fiji 的下载和详细文档，尤其推荐阅读其用户指南和教程。
ImageJ 邮件列表/论坛: 这是获取帮助、提问、讨论问题和了解最新动态的主要平台。您可以在 ImageJ 网站上找到订阅方式。提问时尽量详细描述问题、您使用的 ImageJ 版本、操作系统以及操作步骤，最好能提供示例图片或截图。
YouTube 和其他在线平台: 有大量的 ImageJ 视频教程，演示了各种具体操作和分析流程。
大学和研究机构网站: 许多大学和研究机构提供了 ImageJ 的教程和课程资料，通常可以在它们的显微镜中心或图像分析平台网站上找到。
书籍: 也有一些关于 ImageJ 和生物图像分析的专业书籍。

结论

ImageJ 是一款功能全面、灵活、免费且拥有庞大社区支持的图像处理和分析软件。无论是进行基础的图像查看和调整，还是复杂的定量测量和自动化分析，ImageJ 都能胜任。Fiji 作为 ImageJ 的增强发行版，更是为初学者提供了极大的便利。

掌握 ImageJ 需要时间和实践。从熟悉用户界面、学习基本操作开始，逐步探索测量、处理、形态学等功能。随着您对特定分析需求的深入，再学习如何利用插件和宏来扩展功能和自动化流程。不要害怕尝试，积极利用丰富的在线资源和社区支持。

ImageJ 的强大在于其乐于分享和不断发展的开源精神。投入时间学习 ImageJ，您将打开通往定量图像分析世界的大门，为您的科研、学习或工作提供一个强大而可靠的工具。祝您在使用 ImageJ 的旅程中一切顺利！