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美国Gatan公司/科扬国际贸易（上海）有限公司第二期数字电子显微学训练班DigitalMicreograph软件练习（2005年5月中国杭州）修订本2.0(2005年5月)2DigitalMicrograph软件入门在电子显微学界GatanDigitalMicrograph(DM)是一个为人皆知的软件。DM具有采集图像，图像处理和分析，数据管理和报告打印等多种功能。为了使广大用户能够更好地熟悉和掌握DM的多种功能，我们特别编辑了这本练习册。由于DM软件的功能五花八门，丰富多彩，我们不可能对它的每一项功能作详细的介绍。本练习册汇集了一些代表性很强的练习。每一个练习都有详细的步骤说明。希望以此能够将读者带进门，以便日后自学提高对DM软件的理解和操作使用能力。从而更好地满足用户在数字电子显微学方面的需求。数字暗室同传统的底片技术相比，数字图像最突出的优点在于图像可以很容易地通过计算机软件进行多种操作与变换。很多同暗室相关的实验步骤都可以通过软件在计算机中很容易地实现。比如，调节图像的亮度或衬度，选区放大，图像的非均匀亮度调节（遮挡曝光），图像粘贴，贴字和测量等。上面所举的例子构成了数字暗室的基础。数字暗室图像技术可以大大地提高工作效率。通过使用计算机软件，很多繁琐，重复性高和费力的工作步骤可以被大大地简化。这一点仅从获取一张洗印好的图片所需经过的全过程就可以清楚地说明（底片冲洗，暗室放大，贴字等）。修订本2.0(2005年5月)3DigitalMicrograph工作环境全貌(DMMenu)菜单：多种操作指令按照其功能分类。(DMTool)工具;这些可移动窗口包括标准工具以及多种与被显示图像有关的信息。(Image)图像：图像在DM软件里被显示的位置。(Results)结果：这个文字窗口包含DM软件在运行中的一些输出信息。比如图像分析和测量的结果。窗口里面的文字可以被拷贝或以文件格式存储。修订本2.0(2005年5月)4练习一1．图像的亮度与衬度图像亮度与衬度的调节是保证图像质量的重要一环。DM可以很容易地对图像的亮度和衬度进行调节。为了更好地说明DM调节亮度和衬度的原理，我们首先讲解一下计算机屏幕显示的原理。一般来讲，屏幕显示器的灰度为8位（黑白）24位（彩色）。Gatan数码相机最低是12位（最高16位）。一个12位的数字图像含有4096个强度值。屏幕显示器的灰度分辨率为256（8位）。因为图像的强度分辨率大于显示器的灰度级别，所以我们必须首先确定怎样使用有限的显示器灰度来显示图像中更高数目的强度。换句话说，我们可以在图像中任选两个强度值，指定较低的强度为屏幕显示器的黑色（灰度=0），较高的强度为屏幕显示器的白色（灰度=255）。由此我们定义了一个图像（4096个强度值）与显示器（256灰度）之间的相互关系。图像亮度与衬度的调节实际上就是改变上述图像与显示器的相互关系。操作步骤：在计算机桌面的文件夹(GatanSchool)里，打开（单击）图像”Nerve.5.dm3”.DigitalMicrograph软件启动并显示图像。这是一个衬度较低的图像。图像中的铜网像（黑）大大地影响了样品真实图像的显示。请按照以下的步骤说明来调节图像的亮度和衬度。－在显示窗口中，使用亮度和衬度划尺来优化图像的显示。－双击”Contrast”或”Brightness”可以复原亮度或衬度的初值。(请练习并学会使用)。修订本2.0(2005年5月)5－强度直方图”Histogram”窗口（如下），用鼠标选择位于右边的强度峰（点击峰的左端，按下鼠标并拖至峰的右端）。这个操作改变了上面提到的图像与显示器之间的相互关系。从而改变了图像的显示。Å双击此处－双击直方图窗口下端的灰度横带可以复原直方图的初始显示值。(请练习并学会使用)。－使用在显示窗口中的”gamma”划尺也可以改变图像的显示。双击”Gamma”可以复原其初始值。(请练习并学会使用)。强度直方图窗口中的曲线称为“衬度变换曲线”（它就是我们上面提到的图像与显示器之间的强度对应关系）。在线性模式里，它是一条直线。在”gamma”显示模式中，它变为非线性关系。此外通过选择ImageDisplay…(在Object菜单下)，也可以把线性模式变为非线性。具体步骤如下：修订本2.0(2005年5月)6在图像显示的对话窗口中(上右图)，用鼠标点击衬度(Contrast)。然后在其右面的模式(Mode)选择项中，选取均匀化(Equalized)。最后点击OK退出。用划尺调节亮度或衬度，并观察图像的变化。此时强度直方图中的曲线已经不再是直线了。现在我们再回到原先的线性模式(ImageDisplay…,选择Linearmode).在考察(survey)设定选择中，练习选择cross-wire。用鼠标选择自动考察(AutoSurvey)。然后用鼠标点击存储键(SaveDefaults)。点击OK。观察图像的变化。重复练习sparse,wholeimage,和reduction，观察图像的变化。下表列出了显示图像变化的原因。图像：Nerve.5.dm3.最大值=2595，最小值=-2。上面的表格列出了不同的考察(survey)设定选择对图像显示所依据的最大和最小值的影响。从中不难看出为什麽显示图像会因考察方式而变化。2．彩色显示（伪色）一般来说，电子显微镜图像应该用黑白模式显示。但有的时候有必要用伪彩来特别突出图像中的某些细节，或者增加一些显示的特殊效果。在用伪彩显示时，屏幕显示器的256个灰度（8数位）同一个彩色配置表建立一一对应关系，从而将一幅黑白图像转换成彩色图像。操作步骤：在计算机桌面的文件夹(GatanSchool)里，打开（单击）图像”Latheturningsat16x.dm3”.在Object菜单下，选择ImageDisplay…在左面直框内（下图）Display下，选择彩色(Color)。在彩色配置表(ColorTable)下，选择彩虹(Rainbow)，点击OK退出。此时图像在伪彩模式下显示。下图中的彩色方块矩阵就是上面所说的黑白-彩色配置表。用亮度或衬度划尺来改变图像的显示效果。Min(黑)Max(白)Cross-wire21.02103.0Sparse19.02406.0Wholeimage-2.02595.0Reduction21.02388.8修订本2.0(2005年5月)7再回到图像显示(ImageDisplay…).选择彩色(Color)。在彩色配置表(ColorTable)下，选择温度(Temperature)，点击OK退出。注意现在的彩色方块矩阵（黑白-彩色配置表）已经变了。点击OK退出。复原亮度和衬度值。自定义’黑白-彩色配置表’回到图像显示(ImageDisplay…).选择彩色(Color)。在彩色配置表(ColorTable)下，选择温度(Temperature)或彩虹(Rainbow)。在彩色方块矩阵中，左上角的彩块代表图像中最低的强度值。强度由左向右递增。右下角的彩块代表图像中最高的强度值。用鼠标点击选择整个(或部分)彩色方块矩阵。选择后，出现一个对话窗口（见下图）。此时你可以选择任意的颜色来代表图像中的最低的强度值，然后任意选择另外一个颜色来代表最高的强度值。上面所选的两个颜色在连续彩色图表中（见下图）用两个小圆圈来表示。在两个圆圈之间连一条线。在这条线上的所有颜色就构成了一个’黑白-彩色配置表’.这个自定义配置表可以很方便地被储存起来（点击Save健）备将来使用。修订本2.0(2005年5月)83．图像注释图像注释通常包括在图像中加入一些文字说明，箭头标记，和其他几何图形(例如，长方或圆形等等)。DM软件里有很多这方面的功能可供用户选用。图像注释使用的工具可以在标准工具盘（StandardTool–通常位于DM软件窗口的左上角）上面找到。下图显示的是图像注释工具（虚线框内）。文字加入在计算机桌面的文件夹(GatanSchool)里，打开任何一张图像。首先用鼠标点击“文字注释”图标（上图中A图标）。然后点击图像中的任何一点，此时出现一条竖直短线，键入所需要的文字。再用鼠标点击图像中的一点即可终止文字输入模式(竖直短线消失)。用鼠标点击刚刚输入的文字，按下并移动鼠标即可改变文字在图像中的位置。修订本2.0(2005年5月)9改变字形用鼠标点击选择图像中的文字（文字块的四角变为绿色）。然后在物体（Object）菜单下，选择字形(TextFont)。改变字体大小同上。在物体（Object）菜单下，选择字体大小(TextSize)。改变字体类型同上。在物体（Object）菜单下，选择字体类型(TextStyle)。改变字体背景同上。在物体（Object）菜单下，选择字体背景(Background)。画线段和箭头用鼠标点击“线段”图标（文字图标右侧）。选择图像中的任何一点，按下并移动鼠标即可任意在图像中画线。释放鼠标，即终止画线模式。在画线时，同时按下键盘上的移动键“Shift”，可以把直线的方向限制在0,45,和90度。在画线时，如果同时按下键盘上的“Alt”键,可以把直线变成单箭头线。如果同时按下键盘上的控制“Cltr”键,直线变成双箭头线。试试看：如果同时按下键盘上的”Shift”和“Alt”，或”Shift”和“Cltr”键,会出现什麽结果？改变线段的类型首先用鼠标单击图像中的线段（此时线段的两个端点变为绿色）。在物体（Object）菜单下，选择背景(Object-Background)。DM软件里一共有四种不同的背景可供选择。画矩形或方形用鼠标点击“方形”图标。选择图像中的任何一点，按下并移动鼠标即可在图像中画出任意的矩形。释放鼠标，即终止模式。在画矩形时，如果同时按下键盘上的移动键“Shift”，矩形变为正方形。修订本2.0(2005年5月)10改变矩形或方形的类型同上，首先用鼠标单击图像中矩形的任何一个边（此时图形的四个端点变为绿色）。在物体（Object）菜单下，选择背景(Object-Background)。DM软件里一共有四种不同的背景可供选择。试试看：选择填充(Filled)或不填充(NotFilled),会出现什麽结果？画椭圆形或园形用鼠标点击“园形”图标。选择图像中的任何一点为椭圆或圆的中心，按下并移动鼠标即可在图像中画出任意的椭圆图形。释放鼠标，即终止模式。在画椭圆时，如果同时按下键盘上的移动键“Shift”，椭圆变为园形。改变椭圆的类型类似直线和方形，先用鼠标点击图像中的椭圆或园形（此时在图形的四周出现四个绿色端点）。在物体（Object）菜单下，选择背景(Object-Background)。试试看：选择填充(Filled)或不填充(NotFilled),会出现什麽结果？4．注释物体的规则排列图像中的各种注释物体（例如文字，或几何图形，例如线段，方形，园形，等等），经常有必要将它们做有规则的排列。在DM软件中可以将这些注释物体按水平中心线，竖直中心线，或中心点排列。具体步骤如下：用鼠标选择所有的注释物体（按下鼠标画一个虚设的方形区来包围所有的注释物体，或按下移动键“Shift”,用鼠标点击来选择每个注释物体）。被选择后的注释物体，端点变为绿色。在物体（Object）菜单下，选择排列(Object-Align)的类型。修订本2.0(2005年5月)115．注释物体合并如果图像中有很多的注释物体，在规则排列做完后，为了便于保持它们之间的排列关系，最好将这些注释物体合并变成一个综合注释物体。反过来也可以把一个综合注释物体拆成许多原始的注释物体。用鼠标选择所有的注释物体，在物体（Object）菜单下，选择合并(Object-Group)。如果要拆散的话，则选择拆散(Object-Ungroup)。6．图像剪裁在DM软件中可以非常容易地把图像中的重要部分剪裁出来，并在一个新的图像窗口中显示。具体步骤如下：在计算机桌面的文件夹(GatanSchool)里，打开任何一张图像。使用“矩形区域选择工具”(ROI工具块中的虚线矩形图标，见下图