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MATLAB代码-AR-DIC:用于心肌细胞跳动时空分析的自适应参考数字图像关联(AR-DIC)视频图

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简介:
MATLAB代码-AR-DIC提供了一种先进的自适应参考数字图像相关方法,专门针对心肌细胞搏动的时空特性进行精确量化和可视化分析。 自适应参考数字图像关联(AR-DIC)技术能够对移动的生物组织样本进行无偏且准确的力学测量。该方法适用于整体测量功能性心肌组织的发展,并能分析心肌细胞搏动的空间时间和形态特征。 我们研发了一种自适应参考DIC方法,这种创新的方法扩展了传统DIC的功能,使得在缺乏明确参照系的情况下也能对生物样品做出稳健、精确和无偏见的运动学及应变测量。此外,该技术还提供了先进的组织机械特性分析以及数据可视化手段,有助于实验室培养的心肌和其他体内诊断中获得标准化的机械功能评估(例如光声成像、超声斑点追踪和磁共振弹性成像)。 通过结合AR-DIC技术和组织表征方法,我们为研究人员与临床医生提供了一种非侵入性的工具来评估生物力学特性。我们将这种技术应用于自发搏动的心肌模型的分析中,以研究心肌细胞活动的位置、同步性和发展过程中的变化。

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  • MATLAB-AR-DICAR-DIC
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    MATLAB代码-AR-DIC提供了一种先进的自适应参考数字图像相关方法,专门针对心肌细胞搏动的时空特性进行精确量化和可视化分析。 自适应参考数字图像关联(AR-DIC)技术能够对移动的生物组织样本进行无偏且准确的力学测量。该方法适用于整体测量功能性心肌组织的发展,并能分析心肌细胞搏动的空间时间和形态特征。 我们研发了一种自适应参考DIC方法,这种创新的方法扩展了传统DIC的功能,使得在缺乏明确参照系的情况下也能对生物样品做出稳健、精确和无偏见的运动学及应变测量。此外,该技术还提供了先进的组织机械特性分析以及数据可视化手段,有助于实验室培养的心肌和其他体内诊断中获得标准化的机械功能评估(例如光声成像、超声斑点追踪和磁共振弹性成像)。 通过结合AR-DIC技术和组织表征方法,我们为研究人员与临床医生提供了一种非侵入性的工具来评估生物力学特性。我们将这种技术应用于自发搏动的心肌模型的分析中,以研究心肌细胞活动的位置、同步性和发展过程中的变化。
  • 技术(DIC)
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    数字图像相关技术(DIC)是一种先进的非接触式测量方法,通过捕捉材料变形过程中的表面图案变化来分析应变、位移等参数,广泛应用于力学实验和工程测试中。 用于执行全局数字图像相关分析的图形用户界面。
  • 全场二维技术(DIC)
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    全场二维数字图像相关技术(DIC)是一种非接触式的测量方法,用于精确捕捉材料变形、应变及位移等信息,在工程力学领域具有广泛应用。 全场数字图像相关方法的计算基于可靠种子点进行。采用一阶形函数、高斯牛顿-反向组合算法以及FFT方法来确定种子点的整像素初值。随后,从这些已知的种子点开始向外传递形函数初值以继续计算过程,并将所有得到的数据存储在Matrix中并标记出来。最终结果会被输出到文件中。
  • DLT MATLAB-3D-DIC: 3D-DIC
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    DLT MATLAB代码-3D-DIC 是一个利用数字图像相关技术进行三维形貌测量的MATLAB工具包,适用于材料科学、工程力学等领域的变形分析。 该项目的目标是将Python代码从二维变形测量扩展到三维变形测量,并实现与给定MATLAB代码相同的功能。 设置步骤如下: 首先运行 `python3 -m venv venv` 来创建一个虚拟环境。 然后使用命令 `python3 -m pip install -r requirements.txt` 将必要的包安装到虚拟环境中。 程序的使用方法为: 对于**step-1**,计算11个DLT参数的代码位于`step1`文件夹中。该文件夹还包括用于计算这些参数所需的图像。 在**第2步**,计算二维DIC(数字图像相关)的代码位于 `step2` 文件夹内,并且包括匹配ROI中的点并返回其二维坐标的图像。 对于 **step-3**,进行三维重建的代码位于 `step3` 文件夹中。 而用于 **step-4** 的后处理计算则在 `step4` 文件夹中。 每个步骤都有一个以`.py`格式提供的有用脚本,可以通过命令行界面运行这些脚本来执行相应的操作。 例如,在第1步中,您可以输入“python step1.py”来开始程序。
  • MATLAB与散斑相(DSCM和DIC
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    本简介探讨了在MATLAB环境下运用数字图像关联(DIC)及散斑相关测量(DSCM)技术进行材料力学性能分析的方法,强调其在变形、应变场可视化研究中的应用价值。 这段文字涉及数字图像处理中的MATLAB散斑相关(DSCM DIC)程序。这些程序包含一些有价值的参考内容,但部分代码已丢失。这是另一位同学提供的资料。
  • Matlab - CaCLEAN: 恢复中Ca2+释放CaCLEAN方法(或活性CRU)
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    简介:CaCLEAN是一种专为Matlab设计的方法,用于恢复心肌细胞内钙离子(Ca2+)释放单位(CRU)的清晰图像。该技术能有效减少噪声,揭示心脏跳动过程中钙信号的细微变化,助力科研人员深入理解心肌功能与疾病机制。 在跳动的心肌细胞内,从ryanodine受体(RyR)簇同步释放的局部Ca2+是决定心脏收缩力及输出量的关键因素之一。研究这些单个簇的释放可靠性对于理解心律不齐和心力衰竭等心脏病的发展至关重要。 为了解析跳动的心肌细胞中由RyR簇引发的钙离子(Ca2+)释放行为,科研人员结合天文CLEAN算法与已知的Ca2+扩散特性开发了创新性的分析方法——CaCLEAN算法。该算法能够揭示心肌细胞内局部钙瞬变现象及其背后的机制。 以下是使用此算法的主要功能列表: - **CICRcleanSimp**:执行为CaCLEAN核心运算,计算出表示钙释放模式的图像。 - **CICRrebuildSimp**:基于通过上述方法获得的钙释放图,重建并模拟心肌细胞内钙瞬变上升过程中的关键特征。 - **CICRsimulation**:创建模仿共聚焦显微镜记录的心脏Ca2+活动模型,用于进一步研究和验证算法的有效性。 - **CRUProps**:从生成的钙释放图像中分割出单个钙释放单位(CRUs),并计算其属性以供分析使用。 - **generatePSF**:一个内部函数,负责创建“分析清洁对象”(ACO),该对象类似于点扩展功能,在算法处理过程中扮演重要角色。 这些工具共同构成了CaCLEAN算法框架的基础,为深入理解心肌细胞内钙瞬变机制提供了强大的技术手段。
  • NcorrDIC
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    Ncorr是一种用于图像相关法(DIC)的数据分析软件工具,专门设计来处理数字图像以精确测量材料在受力状态下的变形与应变情况。 数值图像关联技术在开放软件处理中得到应用,基于MATLAB平台实现,并且能够开源地修正或修复图像。
  • 计量量化BeatMap-MATLAB开发
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    本项目致力于通过MATLAB开发的心肌细胞视频量化工具BeatMap,实现对心肌细胞收缩行为的高效分析与可视化。 BeatMap是一款专为心肌细胞运动量化设计的MATLAB App Designer应用。该工具利用快速傅里叶变换(FFT)互相关技术对AVI格式视频数据进行分析,旨在研究和理解心肌细胞收缩与舒张过程,这对于心血管疾病的研究、药物筛选及教学具有重要意义。 MATLAB是MathWorks公司开发的一种强大的数值计算和编程环境,在工程、科学计算和数据分析领域广泛应用。App Designer是MATLAB中的一个图形化用户界面(GUI)开发工具,允许非专业程序员通过拖放组件创建交互式应用程序而无需深厚的编程基础。BeatMap使用App Designer使视频分析变得简单易用。 FFT互相关是一种信号处理技术,用于估计两个信号之间的相似性或关联程度。在BeatMap中,此技术被用来比较连续帧间的细胞运动变化以检测微小位移。具体来说,它首先对每一帧进行快速傅里叶变换,然后计算每帧与参考帧的互相关函数来识别心脏细胞周期性搏动模式。 心肌细胞视频计量量化过程包括以下关键步骤: 1. **预处理**:消除噪声并提高后续分析准确性和可靠性。这可能涉及灰度转换、去噪和平滑滤波。 2. **细胞分割**:通过图像处理技术(如阈值分割、边缘检测或区域生长算法)将心肌细胞从背景中分离出来。 3. **特征提取**:确定用于追踪运动的关键点,通常包括计算质心和边界点等信息。 4. **FFT变换**:对每一帧的细胞特性进行快速傅里叶变换以分析频率成分。 5. **互相关性评估**:比较每帧与参考帧来识别最佳匹配位置并测定相对位移变化。 6. **结果可视化**:将运动模式呈现为图形,如位移曲线、速度图或力图等便于理解的形式。 7. **数据分析**:计算平均速度、振幅和周期参数以提供科学研究的定量指标。 压缩文件`code_20170518_beatmap.zip`可能包含了BeatMap应用源代码及示例数据,通过查看运行这些资源可以帮助用户深入了解其工作原理并进行定制或扩展。总体而言,BeatMap结合了MATLAB和App Designer的优势,在心血管生理学研究中提供了高效直观的研究平台。
  • MATLABDIC处理与材料变计算
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    本研究利用MATLAB开发了一套数字图像相关(DIC)技术处理系统,用于精确分析材料在受力过程中的变形和位移,并据此计算出应力-应变关系曲线。 数字图像相关法(Digital Image Correlation, DIC),也称为数字散斑相关法,通过比较试件变形前后的两幅数字图像来获取感兴趣区域的变形情况。其原理是将变形前图像中的兴趣区域划分为若干个子网格,并假设每个子网格内的运动为刚性运动。然后,在变形单元后拍摄到的图像中搜索与这些子单元具有最大互相关系数的位置,以此确定该子单元在变形后的具体位置及其位移变化。通过计算所有这样的子单元,可以得到整个区域的完整变形信息。 DIC方法对实验环境的要求相对宽松,并且具备全场测量、抗干扰能力强和高精度等特点。
  • Matlab
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    本段代码展示了如何使用MATLAB对细胞图像进行精确分割。通过利用先进的图像处理技术与算法,可以有效地识别并分离复杂背景下的单个细胞,为生物医学研究提供强有力的数据支持。 此代码中的m文件内容是对细胞图像进行分割处理,包括前期预处理、分割出细胞核,并在后期对细胞进行计数。该程序还具有一定的黏连细胞分离功能,对于图像处理相关初学者有一定的帮助。