保存 tiff 堆栈时如何指定颜色图

Question

我在 python 中使用 tifffile 来保存 3 通道 tiff 堆栈，然后我想将其读入 ImageJ 或 FIJI。这些 tiff 堆栈在 ImageJ 中作为复合材料打开，每个通道都分配了一个（可能是默认值）colormap/LUT。但是，分配的颜色并不是对我的图像有意义的颜色。 我的问题是在使用 tifffile.

保存图像时，我不知道如何为每个通道指定颜色图

例如，我想要分配以下颜色图：

通道 0：灰色
通道 1：绿色
通道 2：红色

这是我用来保存文件的代码：

# save hyperstack
with tifffile.TiffWriter(filename, bigtiff=False, imagej=True) as tif:
    for i in range(t_stack.shape[0]):
        tif.save(t_stack[i], metadata={'Composite mode': 'composite'})

必须有元数据与保存通道颜色映射信息的 tiff 一起保存，因为我可以在 ImageJ 中手动编辑颜色分配，然后保存、关闭它，然后当我再次打开文件时，它会保留我的手动颜色图分配。所以我猜一定有一个元数据标签（也许是颜色图？）可以用来指定通道颜色，但我找不到任何关于使用什么标签或语法的信息。

Answer 1

自己创建私有 IJMetadata (50839) 和 IJMetadataByteCounts (50838) TIFF 标签，并将它们作为额外标签传递给 tifffile.imsave。 IJMetadata 包含二进制格式的应用程序内部元数据。颜色信息在 luts 元数据中：

import struct
import numpy
import tifffile


def imagej_metadata_tags(metadata, byteorder):
    """Return IJMetadata and IJMetadataByteCounts tags from metadata dict.

    The tags can be passed to the TiffWriter.save function as extratags.

    """
    header = [{'>': b'IJIJ', '<': b'JIJI'}[byteorder]]
    bytecounts = [0]
    body = []

    def writestring(data, byteorder):
        return data.encode('utf-16' + {'>': 'be', '<': 'le'}[byteorder])

    def writedoubles(data, byteorder):
        return struct.pack(byteorder+('d' * len(data)), *data)

    def writebytes(data, byteorder):
        return data.tobytes()

    metadata_types = (
        ('Info', b'info', 1, writestring),
        ('Labels', b'labl', None, writestring),
        ('Ranges', b'rang', 1, writedoubles),
        ('LUTs', b'luts', None, writebytes),
        ('Plot', b'plot', 1, writebytes),
        ('ROI', b'roi ', 1, writebytes),
        ('Overlays', b'over', None, writebytes))

    for key, mtype, count, func in metadata_types:
        if key not in metadata:
            continue
        if byteorder == '<':
            mtype = mtype[::-1]
        values = metadata[key]
        if count is None:
            count = len(values)
        else:
            values = [values]
        header.append(mtype + struct.pack(byteorder+'I', count))
        for value in values:
            data = func(value, byteorder)
            body.append(data)
            bytecounts.append(len(data))

    body = b''.join(body)
    header = b''.join(header)
    data = header + body
    bytecounts[0] = len(header)
    bytecounts = struct.pack(byteorder+('I' * len(bytecounts)), *bytecounts)
    return ((50839, 'B', len(data), data, True),
            (50838, 'I', len(bytecounts)//4, bytecounts, True))


filename = 'FluorescentCells.tif'
image = tifffile.imread(filename)

grays = numpy.tile(numpy.arange(256, dtype='uint8'), (3, 1))
red = numpy.zeros((3, 256), dtype='uint8')
red[0] = numpy.arange(256, dtype='uint8')
green = numpy.zeros((3, 256), dtype='uint8')
green[1] = numpy.arange(256, dtype='uint8')
ijtags = imagej_metadata_tags({'LUTs': [grays, green, red]}, '>')

tifffile.imsave('test_ijmetadata.tif', image, byteorder='>', imagej=True,
                metadata={'mode': 'composite'}, extratags=ijtags)

Answer 2

您可以将多个关键字参数传递给 tifffile 的 imsave 函数。它没有很好的记录，所以我发现最有帮助的是阅读 TiffWriter class:

中 save 函数的文档字符串

https://github.com/blink1073/tifffile/blob/master/tifffile/tifffile.py#L750

对于 ImageJ 元数据规范，TiffWriter.save 然后引用 imagej_metadata_tags，您可以在其中查看哪些类型您可以存储在变量 metadata_types 中的数据（第 7749 行）：

https://github.com/blink1073/tifffile/blob/master/tifffile/tifffile.py#L7710

metadata_types = (
    ('Info', b'info', 1, _string),
    ('Labels', b'labl', None, _string),
    ('Ranges', b'rang', 1, _doubles),
    ('LUTs', b'luts', None, _ndarray),
    ('Plot', b'plot', 1, _bytes),
    ('ROI', b'roi ', 1, _bytes),
    ('Overlays', b'over', None, _bytes))

您可以创建 LUT 以使用不同的颜色图可视化您的数据。假设您的数据是 uint8，那么您需要的 LUT 的形状为 (3, 256) 对于 3 个颜色通道和 256 个强度值。因此，对于灰色、绿色和红色 LUT，您需要遵循以下原则：

import numpy as np
import tifffile

# Create a random test image
im_3frame = np.random.randint(0, 255, size=(3, 150, 250), dtype=np.uint8)
# Intensity value range
val_range = np.arange(256, dtype=np.uint8)
# Gray LUT
lut_gray = np.stack([val_range, val_range, val_range])
# Red LUT
lut_red = np.zeros((3, 256), dtype=np.uint8)
lut_red[0, :] = val_range
# Green LUT
lut_green = np.zeros((3, 256), dtype=np.uint8)
lut_green[1, :] = val_range
# Create ijmetadata kwarg
ijmeta = {'LUTs': [lut_gray, lut_red, lut_green]}
# Save image
tifffile.imsave(
    save_name,
    im_rgb,
    imagej=True,
    metadata={'mode': 'composite'},
    ijmetadata=ijmeta,
)

Answer 3

我最近在寻找一种解决方案来保存带有 ImageJ 元数据的 tiff 文件时遇到了这个线程，除了灰色通道之外还有 3 个以上的颜色通道。上述解决方案非常有用，我将示例扩展到其他频道。

在 ImageJ 中，基于 RGB 配色方案，可以在复合模式下使用多达 7 个不同的颜色通道 - 红色、绿色和蓝色三种原色，两种原色的混合产生黄色、品红色和青色作为灰色通道。

要添加蓝色 LUT，您只需如上例所示为红色或绿色 LUT 定义一个 ndarray，但将 0 到 255 范围内的强度值分配给第三个数组，而其他两个数组（红色和绿色）用零填充。

lut_blue = np.zeros((3, 256), dtype=np.uint8)
lut_blue[2, :] = val_range

通过 'mixing' 例如原色红色和绿色现在可以生成黄色 LUT。

lut_yellow= np.zeros((3, 256), dtype='uint8')
lut_yellow[[0,1],:] = np.arange(256, dtype='uint8')

下面给出的示例将生成一个包含 7 个通道的 tiff 文件。 tiff 堆栈中图像的颜色分配定义为：

ijmeta = {'LUTs': [lut_gray, lut_red, lut_green, lut_blue, lut_yellow, lut_magenta, lut_cyan]}

并且可以根据需要进行调整。基于 Jenny Folkesson 示例的完整代码如下所示：

import numpy as np
from tifffile import imread, imsave

# Create a random test image
im_3frame = np.random.randint(0, 255, size=(7, 150, 250), dtype=np.uint8)
# Intensity value range
val_range = np.arange(256, dtype=np.uint8)
# Gray LUT
lut_gray = np.stack([val_range, val_range, val_range])
# Red LUT
lut_red = np.zeros((3, 256), dtype=np.uint8)
lut_red[0, :] = val_range
# Green LUT
lut_green = np.zeros((3, 256), dtype=np.uint8)
lut_green[1, :] = val_range
# Blue LUT
lut_blue = np.zeros((3, 256), dtype=np.uint8)
lut_blue[2, :] = val_range
# Yellow LUT
lut_yellow= np.zeros((3, 256), dtype='uint8')
lut_yellow[[0,1],:] = np.arange(256, dtype='uint8')
# Magenta LUT
lut_magenta= np.zeros((3, 256), dtype='uint8')
lut_magenta[[0,2],:] = np.arange(256, dtype='uint8')
# Cyan LUT
lut_cyan= np.zeros((3, 256), dtype='uint8')
lut_cyan[[1,2],:] = np.arange(256, dtype='uint8')


# Create ijmetadata kwarg
ijmeta = {'LUTs': [lut_gray, lut_red, lut_green, lut_blue, lut_yellow, lut_magenta, lut_cyan]}
# Save image
imsave(
    'test.tif',
    im_3frame,
    imagej=True,
    metadata={'mode': 'composite'},
    ijmetadata=ijmeta,
)

保存 tiff 堆栈时如何指定颜色图

How to specify colormap when saving tiff stack

python

tiff

imagej

fiji