5. Python Script 작성

5.1. ImageJ Script 예시

Reference

A Fiji Scripting Tutorial #3. Inspecting properties and pixels of an image
A Fiji Scripting Tutorial #4. Finding the java documentation for any class

Javadocs: ImageJ1, ImageJ, Fiji

5.1.1. ImageJ 의 Image Processing 과정

  • image processing은
    (1) 이미지를 불러와서
    (2) 원하는 결과를 얻기 위해 적절한 알고리즘을 적용하고
    (3) 처리된 데이터를 저장하는 과정입니다.

  • ImageJ에서는 ij모듈을 통해 이를 위한 명령어를 다음과 같이 지원합니다.

    1. Image Load : 처리할 이미지를 불러옵니다.

    • GUI를 통해 화면에 띄운 이미지를 활용할 수도 있고, 파일로부터 불러올 수도 있습니다.

    2. Image Processing : 불러온 이미지를 편집하는 과정입니다.

    • ImageJ에 내장된 Plugin을 그대로 사용할 수도 있고, Plugin으로 탑재되지 않거나 더 Low level로 구현된 JAVA Class들을 불러와서 사용할 수도 있습니다.

    • 두 경우 모두 파라미터를 적절하게 넣어주어야 목적을 달성할 수 있습니다.

    3. Save to File(s) : 결과물을 파일로 저장합니다.

    • 처리된 이미지를 저장할 수도 있고 (Save Image)
    • 이미지에서 추출한 데이터를 csv파일로 저장할 수도 있습니다 (csv.writer())

5.1.2. ImageJ 의 Image Processing 예시

  • Image Processing 예시로 median을 적용하는 과정을 간단히 만들어 보았습니다.
  • 상세한 설명은 앞으로의 포스트에서 차차 하겠습니다.
    부분별 기능을 코드에 주석으로 달았습니다.
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    from ij import IJ

    # 1. Load Image
    imp = IJ.getImage()

    # 2. Image Processing
    ## 2.1. Image Pixel Data를 추출해서 32-bit float로 변환
    ip = imp.getProcessor().convertToFloat()

    ## 2.2. Median Filter를 radius = 2로 적용
    from ij.plugin.filter import RankFilters
    radius = 2
    RankFilters().rank(ip, radius, RankFilters.MEDIAN)

    ## 2.3. ImageProcessor를 다시 ImagePlus 형식으로 변환
    from ij import ImagePlus
    imp2 = ImagePlus(imp.title + "median_filtered", ip)

    ## 2.4. 이미지를 화면에 표시
    imp2.show()

    # 3. 파일로 저장
    from ij.io import FileSaver

    ##3.1. 저장 위치(workdir)과 파일명(workfile) 지정
    import os
    workdir = r'C:\Tmp'
    workfile = 'median.JPG'
    outpath = os.path.join(workdir, workfile)

    ## 3.2. jpeg 형식(.JPG)로 저장
    fs = FileSaver(imp2)
    fs.saveAsJpeg(outpath)
    • 위 코드를 실행하면 아래와 같은 결과를 얻을 수 있습니다.
    • 원본의 선명한 컬러 그림이 코드가 실행된 후 median처리되어 흑백의 뿌연 그림이 되고, 최종적으로 지정된 장소(C:\Tmp)에 median.JPG라고 저장되었습니다.

5.1.3. ImageJ Plugin 제작

  • 제작한 script를 ImageJ Plugin으로 제작할 수 있습니다.
  • ImageJ가 설치된 폴더 (C:\Users\[본인계정]\Fiji.app) 하부에 plugins가 있습니다.
    여기에 script를 저장하고 ImageJ를 재시작하면 됩니다.
  • 파일명에 underscore (_)가 있으면 ImageJ가 자동으로 Plugin으로 인식합니다.
  • 폴더를 만들고 그 안에 script 파일을 넣으면 plugins에도 폴더가 할당되어 그 안에 들어갑니다.
  • Pega라는 폴더 안에 튜토리얼 플러그인을 설치한 예시입니다.

5.2. ImageJ script 작성

  • ImageJ로 구현하고자 하는 최종 목적을 위해 순차적으로 실행할 기능을 설계합니다.
  1. 해당 기능이 있는지 찾고
  2. plugin이라면 파라미터의 종류를, JAVA Class라면 문법까지 확인한 후
  3. script 안에 구현합니다.
  4. 실행하여 결과를 확인하고 원하는 결과를 얻을 때까지 파라미터를 튜닝합니다.

5.2.1. ImageJ 기능 탐색

  • 내가 찾는 기능이 ImageJ에 있는지 찾아보려면 Command Finder를 사용합니다.
  • Command FinderImageJ 하단의 검색창을 클릭해서 실행할 수도 있고,
    단축키 l (L)을 누르면 커서가 자동으로 이 곳으로 이동합니다.
  • ‘혹시 이런 기능이 있지 않을까’ 하는 명령을 타이핑해봅니다.
  • 하단에 관련된 기능이 펼쳐집니다.
    • Menu Path는 GUI 메뉴에서 FFT가 위치한 곳을 보여줍니다.
      Process > FFT > FFT를 차례로 클릭하면 FFT를 실행할 수 있습니다.
    • identifierFFT가 포함된 모듈을 의미합니다.
      legacy:ij.plugin.FFT라고 되어 있으므로 from ij.plugin import FFT로 함수를 호출할 수 있습니다.

5.2.2. ImageJ plugin 파라미터 종류 확인

  • plugin에 포함된 기능은 ‘ij.run()’을 이용해 비교적 쉽게 실행할 수 있습니다.
  • 파라미터를 찾기 위해서는 Macro Recorder를 사용하는 것이 가장 간편합니다.
  • FFT는 별도의 파라미터가 없이 실행 가능하므로 median을 실행해 봅시다.
  • File > Open Samples > Clown을 선택해서 광대 사진을 띄웁니다.
    • Plugins > Macros > Record...를 선택하여 매크로 녹화 창을 켭니다.
    • medianMenu PathProcess > Filters > median 3D를 실행합니다.
    • x, y, z방향 radius입력창이 나옵니다. 각기 이미지의 x, y, stack 방향입니다. 모든 방향에 균일하게 2.0을 입력하고 OK버튼을 누르면 이미지에 median filter가 적용되고 Macro Recorder창에 아래와 같은 메시지가 나옵니다.
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      run("Median 3D...", "x=2, y=2, z=2")`
  • GUI 환경에서 수행한 위 명령은 script를 통해 아래와 같이 그대로 적용할 수 있습니다.
  • IJ.getImage()IJ.openImage()로 이미지를 ImagePlus형식으로 로드한 후, IJ.run()을 통해 다음과 같이 이미지, 명령, 파라미터를 함께 넣고 실행합니다.
  • 형식은 IJ.run([ImagePlus], "[명령어]", "[파라미터]")입니다.
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    from ij import IJ

    imp = IJ.getImage()
    IJ.run(imp, "Median 3D...", "x=2, y=2, z=2")

5.2.3. ImageJ JAVA Class 문법, 파라미터 확인

  • python에서 JAVA를 불러 사용하는 jython의 특징이 가장 크게 발휘되는 부분입니다.
    바꿔 말하면, 가장 험난한 곳입니다.

  • 대부분의 경우 plugin에 있는 기능을 활용 가능하니 참고차 알아둔다고 생각하세요.

  • 설상가상으로 튜토리얼에서는 script 창의 Tools > Open Help for Class (with frames)를 통해 도움말을 얻으라고 되어 있으나 실제로 작동하지 않습니다.

    • 이대로 실행하면 아무 창도 안뜹니다.
  • 튜토리얼에서 제시한 도움말은 java documentation을 여는 명령입니다.

  • ImageJ, ImageJ1, Fiji가 각기 java documentation을 가지고 있으며 모두 ImageJ 외부에서 접근 가능합니다.

    • 하지만 여기서 Tree 구조로 찾는 것보다 Command Finder에서 찾은 기능을 Google에서 검색하는 것이 훨씬 빠릅니다.
  • 위에서 살펴본 median 3D를 찾아봅시다

    • Command Finder에서 얻은 ij.plugin.Filters3D 뒤에 imagej api를 붙여 Google에서 검색합니다.

    • 첫번째 검색결과를 클릭하면 Filters3D라는 JAVA Class 설명 화면이 나옵니다.

  • 무작정 길게 코드를 작성하면 기능을 추가하거나 오류를 잡거나 일부를 재사용하기 어려워지기 때문에 작은 객체(object)들의 집합으로 프로그램을 작성하는 방식을 객체 지향 프로그래밍(object oriented programming)이라고 합니다.

    • 붕어빵을 만들려면 붕어빵 틀이 있어야 하듯, object를 만들기 위해서는 만들어질 object의 속성과 기능을 미리 정의한 틀이 있어야 합니다. 이를 Class라고 합니다.

    • 그리고 Class의 속성을 Field, 기능을 Method라고 하며, 초기화된 Field를 가진 object를 생성하는 method를 Constructor 라고 합니다.

    • 함수와 유사한 Method는 input과 output 형식을 사전에 정의하고 있기 때문에 이를 따라야 합니다. 우리가 찾은 filter method는 ImageStack형식으로 이미지를 받아들이고, 처리할 Field와 파라미터를 아래와 같은 형식으로 넣게 되어 있습니다.

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      static ImageStack = filter(ImageStack stackorig, int filter, float vx, float vy, float vz)

  • Class형식에 맞게 이미지를 다음과 같은 절차에 따라 처리합니다.

    입출력 형식을 위해 읽어들인 이미지를 ImageStack형식으로 변환하고 필터 적용 결과로 얻어진 ImageStack형식 데이터를 다시 ImagePlus로 변환합니다.

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    from ij import IJ
    from ij import ImagePlus
    from ij.plugin import Filters3D

    # 1. Load Image
    imp = IJ.getImage()

    # 2. Image Processing
    ## 2.1. 이미지를 ImageStack 형식으로 변환
    stack = imp.getStack()

    ## 2.2. Constructor: f3d라는 이름의 Filters3D object 생성
    f3d = Filters3D()

    ## 2.3. Method: 변환된 이미지(stack)에 Field(f3d.MEDIAN) 적용.
    ## MEDIAN range vx, vy, vz = 5, 5, 5
    filtered = f3d.filter(stack, f3d.MEDIAN, 5, 5, 5)

    ## 2.4. MEDIAN 적용된 이미지 형식을 ImageStack에서 ImagePlus로 변환
    imp_new = ImagePlus("Filtered", filtered)

    # 3. 화면에 출력
    imp_new.show()
    • 위 코드를 clown.jpg에 적용한 결과입니다.
    • MEDIAN 필터의 범위를 넓게 잡아 선명도가 더 낮아진 모습입니다..

  • 데이터 형식을 맞추는 등 IJ.run()에 비해 복잡한 과정이 소요됩니다.
  • 가급적 plugin기능을 그대로 사용하는 IJ.run() 사용을 권장하지만 때로는 JAVA Class를 직접 호출해야만 하니 익숙하게 할 필요가 있습니다.


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