Fig.1..z.B. one representativepicture is shown out of five…

Publikationen- Aufbau eines Papers / Masterarbeit etc. -

Introduction

Material and Methods:

Results:

Discussion

Bilder ausschliesslich mit Grössenbalken publizieren !

- welches Mikroskop (z.B. Leica, SP5, Mannheim Deutschland)- welche Bildbearbeitungssoftware (Image J, Imaris, Huygens)- ggf was gemacht wurde (-Verstärkung um 0.7)

Bildbearbeitung für Publikationen- Generelle Richtlinien -

Bildbearbeitung um die Sichtbarkeit der Information zu verbessern istangemessen und akzeptabel!

Bilder als Datensätze in einer Publikation

Bilder als Titelbild auf einem Journal

Daten Präsentationobjektiv und komplett

Künstlerische Aufarbeitung zum Hervorheben einer Eigenschaft

Bildbearbeitung für Publikationen- Von der Probenpräparation bis zur Bildbearbeitung -

• Probenpäration hat höhere Priorität als Bildbearbeitung

• Optimierung der Bildaufname mit Mikroskop / Kamera

• Notizen über die angewendeten Prozessierungsschritte machen

• Die gesamte Information der Probe sollte im Histogramm

abgedeckt sein.

- Kontrastverstärkung mit Elimination von 1% der Signale

akzeptabel

- sonst -Verstärkung. (1.8) und Erwähnung im Text

- Bei hellen Artefakten darf der hellste Pixel im Bereich der Zelle

gesucht werden.

Bildbearbeitung für Publikationen- Durchführung -

• Aufnahme Parameter sind in extra file gespeichert (pinhole,

Filtersätze etc) sonst im Laborbuch notieren.

• Rohdaten und bearbeitete Datensätze immer getrennt speichern

• Standardisierte Operationen für alle Bilder, welche miteinander

verglichen werden, durchführen (alle gleich behandeln!)

• Alle Datensätze für Review / Controlling behalten

Bildbearbeitung für Publikationen- Unerlaubte Manipulationen -

Wegradieren einer Bande

Duplizieren einer Bande

Bildbearbeitung für PublikationenV

erdo

ppel

ung

der L

adek

ontro

lle- Unerlaubte Manipulationen -

Bildbearbeitung für Publikationen

Selektive Kontraständerung einer Bande

Helligkeits und Kontraständerung bis zum Verschwinden einer Bande

- Unerlaubte Manipulationen -

Bildbearbeitung für Publikationen

Background / `Dreck` entfernt

• Keine Banden digital Ausschneiden

ohne dies durch eine Linie kenntlich

zu machen

• Gel nochmals laden!

- Unerlaubte Manipulationen -

Bildbearbeitung für Publikationen

Immunogold mit Photoshop nachgeschwärzt

Mehrere Zellen in ein Bild kopiert

Aufdeckung über Kontrastverstärkung

- Unerlaubte Manipulationen -

Bildbearbeitung für Publikationen- Schlussfolgerungen -

1. Daten müssen direkt dokumentiert sein, nicht durch einen `was

man über die Daten denkt` Filter ändern

2. Nach jeder Manipulation die Frage stellen: handelt es sich noch

um eine akkurate Präsentation der Originaldaten?

3. Manipulation muss als nötig rechtfertigt werden können, einen

bestimmten Sachverhalt der in den original Datensätzen

vorhanden ist hervorzuheben.

Presentation of multidimensional data

Multidimesional data has to be presented in in a 2D-fashion for publication on paper. i.e. as image gallery, top+side view, projection.... A virtual light source is helping to recognize spatial relations.

Interactive models, movies and animations can be “published” on web-pages or into power point-presentations.

3D -> each Voxel has 6 neighbor voxels

For the calculation and visualization are the neighbor voxelsof great importance.

2D-> each Pixel has 4 neighbor pixels

Neighbours

Presentation and effort:

* Simple presentations (fast, allows 2D-publishing): gallery view, section view, projections

* Intense calculations (time consuming, for analysis):full 3D volume representation, surface rendering, shadowing, stereo view

* Animations (time consuming, analysis & presentation):rotating 3D models, time sequences of 3D volumes

Optical sectionthrough a cubecontaining fibers

Projecting the structuresof all sections to the ground level („Extended Focus“)

Projecting optical sections to one plane

Average Projection:Simple to very complex mathematical procedures. Summing up the grey values of all voxels with identical xy-coordinates along the z-stack, divided by the numbers of optical sections.

Maximal Intensity Projection (MIP):Only the voxel in the z-stack, which has the highest grey value, will be projected.

Background signal gets projected too and might cause noise/blur. Suppress background first!!

Projection types

x1y1 Z 1

Z 2

Z 3

Z 5

Projektion

y2

x2

x3

y3

MaximalIntensityPointProjection-> sharp image

Z 4

x1y1 Z 1

Z 2

Z 3

Z 5

y2

x2

x3

y3

Z 4

Projektion Averagingmay lead toenlarged structures and background

Maximal intensity

projectionof the

opticalsections

of theneuron

Dendrite: Lucifer yellow injected, detailed study

x

y z

stack of images

Image of the section

x

z

Section throughthe stack

Sectioning through a stack of images

Y - Z

Computer representation

of section levels in XY, XZ, YZ

X - Z

X - Y

Intense calculation for 3-D representations1. Volume rendering

Ray tracing

2. Surface renderingSegmentation of z-stacksDepth encoding of voxelsShadowing

3. Animationstime courserotations zooms etc.

Volume rendering

Even if fog (background) limits the visibility, we get an idea of the structure of the trees.

Volume rendering

Ray TracingA virtual ray passing the volume accumulates the grey levels of the voxels, normalizes the summed value and presents it on the screen.

ScreenVolume

Virtual ray

Volume rendering with adjustments of the grey values

Adjustment of the greylevel according to the distance between voxeland screen.

Adjustment of the grey value according to the grey value of the voxeljust passed. screen

Voxels hit by the virtual ray

Renderingwith one

sided virtual illumination

and shadow.

(“easy3D”)

Surface rendering

Creating objects with solid surfaces.

Surface rendering: Iso-Surface modelling1st Step: Segmentation of the z-stacks. Identification of Voxelsbelonging to an object.The criteria for the identification is the grey value of the voxel: threshold value.

grey level < threshold value = background

grey level > threshold value = object

surface voxel = voxel belonging to an object while some of istneighbours does not.

2nd Step: Depth encoding of the Voxels.

All surface voxels have the same grey value. Now they get assigned a new grey value according to their distance to the screen.

z

x

y

All voxels have thesame grey value

Depth dependent adjustment of the grey

values.

distance (depth)

Surface rendering: Iso-Surface modelling

3rd step: Shadowing

Neighboring surface voxels get connected to form a polygon. Their grey values are now adjusted dependent on the viewing angle.. -> one sided shadowing effect.

Viewing directionand incident light

The normal to the poly-gon and the viewingdirectioninclude theangle ∂.

Sur-face voxelsdefine polygons

∂

Surface rendering: Iso-Surface modelling

Thresholds 110 (red) und 60 (white) + Transparency

Representation of several surfaces

Surface models of the same dendrites using different threshold values

Which model shows the real surface ?

Threshold 68 Threshold 138

Surface modeling: setting the threshhold

Adequate Filament Imaging

Surface view combined with the visualization of internal structures

Surface view

Looking inside

Looking inside

... by using transparency

Looking inside

Transparency & slicer tool

Measurements

i.e.:- Automated data segmentation- Particle counting- Size regognition- Distance measuerments- Filament tracking- Movement tracing

Results are visualized in the 3D model Results are listed as numbers in Exel-sheets

Analysis and AnimationParticles recognition and

tracing in time

Analysis and AnimationParticles recognition

and tracing in time

3D, 4D, 5D- data reconstruction is time consuming!!!

=>Only correctly recorded images are worth to spend the time to deal with the 3-D presentation!!!

=> Keep your data small: ° Reduce image resolution (512 x 512 pixel = 262 kB). ° Crop images so that they containing only the most important structural

details. ° Work with as less channels as possible.° stay with 8 bit

=>Keep the coffee pot hot in order to wait patiently until the calculations are finished.

=>Use classical image processing tools to improve the quality of the images.

and: Don‘t expect to much of a 3-D presentation.