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分子显微镜软件工具/应用工具

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提供工具或一组工具的软件包，用于分析一类或多类结构问题的数据。这些软件通常是为了管理结构分析中的某一特定步骤而开发的，例如 CTF 校正、粒子挑选等。

数据采集

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Leginon

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Leginon 是一个为自动采集透射电子显微镜图像而设计的系统。支持的仪器：FEI Tecnai 系列 TEM、Tietz 和 Gatan CCD 相机。2007 年 8 月 1 日，Leginon 1.4 作为开源发布。
  • 支持: 操作系统: Linux/Windows 图像格式支持: MRC
  • 成本: 免费/开源，Apache 2.0
  • 主要引用出版物
    • Suloway C, Pulokas J, Fellmann D; 等. (2005). "自动分子显微镜：新型 Leginon 系统". J. Struct. Biol. 151 (1): 41–60. doi:10.1016/j.jsb.2005.03.010. PMID 15890530. {{cite journal}}: 明确使用等. 在：|author= (帮助); 未知参数|month= 被忽略 (帮助)CS1 maint: 多个姓名：作者列表 (链接)
  • 其他参考文献

SerialEM

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参见 Software_Tools_For_Molecular_Microscopy/Specific_packages#SerialEM

UCSF 断层扫描

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参见 Software_Tools_For_Molecular_Microscopy/Specific_packages#UCSF_Tomography

TOM 工具箱

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参见 Software_Tools_For_Molecular_Microscopy/Specific_packages#TOM_Toolbox

粒子选择

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DoG 选择器

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DoG 选择器是一款简单的粒子选择器，它使用 高斯差分 算法选择类似于斑点的粒子。它集成到 TiltPicker 程序中（如下）。


FindEM

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FindEM 程序基于使用一系列模板进行局部实空间相关性的投影匹配。实空间算法传统上速度较慢，但已引入实空间局部相关函数的快速傅立叶实现，这对于投影匹配应用而言速度快了大约两个数量级。这种算法被称为“快速局部相关函数”或 FLCF。
  • 支持： 操作系统：Unix 图像格式支持：MRC
  • 成本： 免费/开源
  • 主要引用出版物
    • Roseman，A.M.（2004）。“FindEM——一种从电子显微照片中自动选择粒子的快速高效程序”。Journal of Structural Biology. 145（1–2）：91–99。 doi:10.1016/j.jsb.2003.11.007。 PMID 15065677.
  • 其他参考文献
    • Roseman，A.M.（2003）。“使用快速局部相关算法在电子显微照片中寻找粒子”。Ultramicroscopy. 94（3–4）：225–236。 PMID 12524193.


签名

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一种用于分子电子显微镜的粒子选择系统。它应用分层筛选程序来识别电子显微照片中的分子粒子。该程序的用户界面提供了通用的功能来促进图像数据可视化、粒子注释和粒子质量检查。系统设计强调功能性和可用性。
  • 支持： 操作系统：Linux、Mac OS X、MS Windows 图像格式支持：MRC、TIFF
  • 成本： 免费/开源，GPL
  • 主要引用出版物
    • Chen，J. Z.（2007）。“SIGNATURE：一种用于分子电子显微镜的单粒子选择系统”。Journal of Structural Biology. 157：168–173。 {{cite journal}}: 引用具有空的未知参数：|pmcid= (帮助)； 忽略未知参数 |coauthors= (建议使用 |author=) (帮助)


SwarmPS

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一个专门的图形用户界面，旨在简化从电子显微照片数据集中选择粒子的过程。它提供了模板匹配和边缘检测算法的实现，具有直观易用的界面，并且可用于对大多数在电子显微镜中生成的 数据集中获取有用的结果。目前，用户可以预期每小时互动选择约 1000-4000 个粒子。
  • 支持： 操作系统：Linux 图像格式支持：大多数图像格式
  • 成本： 根据软件许可协议，学术用途免费
  • 主要引用出版物
    • Woolford，D.（2007）。“SwarmPS：快速半自动单粒子选择软件”。Journal of Structural Biology. 157：174–188。 {{cite journal}}: 引用具有空的未知参数：|pmcid= (帮助)； 忽略未知参数 |coauthors= (建议使用 |author=) (帮助)


TiltPicker

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用于从图像倾斜对中挑选粒子的图形用户界面，适用于随机圆锥倾斜 (RCT) 和正交倾斜重建 (OTR) 等应用。TiltPicker 借鉴了 Leginon 的界面，并重新实现了 SPIDER WEB 的许多倾斜挑选功能，这些功能可以在现代计算机上运行。


TMaCS

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模板匹配和分类系统。模板匹配识别候选粒子图像，而支持向量机算法被交互式训练以区分粒子与非粒子。
  • 支持： 操作系统：Linux 图像格式支持： MRC
  • 成本： 免费/开源
  • 主要引用出版物
    • Zhao J，Brubaker MA，Rubinstein JL（2013）。“TMaCS：用于自动粒子选择的混合模板匹配和分类系统”。J. Struct. Biol. 即将出版。 {{cite journal}}: 引用缺少必填参数：|month= (帮助)CS1 维护：作者列表有多个名称 (链接)

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CTF 估计和校正

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ACE

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一种完全自动的算法，用于估计透射电子显微镜的对比度传递函数 (CTF) 参数。该算法的 MATLAB 实现称为 ACE，可免费获得。另请参阅作者的网站：http://graphics.ucsd.edu/~spmallick/research/ace/index.html
  • 支持： 操作系统：MATLAB 图像格式支持： MRC
  • 成本： 免费/开源，Apache License v2.0
  • 编写语言: MATLAB
  • 主要引用出版物
    • Mallick，S.P.（2005）。“ACE：自动 CTF 估计”。超显微镜. 104 (1): 8–29。 {{cite journal}}: 引用缺少必填参数：|pmcid= (帮助); 未知参数 |coauthors= 被忽略 (|author= 建议) (帮助)


ACE2

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ACE2 是使用 Satya 等人开发的算法的 CTF 估计和校正程序（参见 ACE），该算法用 Objective-C 编程语言重写，不需要 MATLAB。


CTFfind3 和 CTFtilt

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用于查找电子显微镜 CTF 的程序
  • 支持： 操作系统：Linux、IRIX、OSF 图像格式支持： MRC
  • 成本： 免费/开源，GPL
  • 编写语言: Fortran
  • 主要引用出版物
    • Mindell，J.A.（2003）。“电子显微镜中局部散焦和样品倾斜的精确确定”。结构生物学杂志. 142: 334–347。 {{cite journal}}: 引用缺少必填参数：|pmcid= (帮助); 未知参数 |coauthors= 被忽略 (|author= 建议) (帮助)


ctf Explorer

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允许计算相位对比度传递函数 (CTF)：电子显微镜中一个有用的特性
  • 支持： 操作系统：Windows 95/98/NT4/2000/XP 图像格式支持：
  • 成本： , w:Postcardware，免费软件
  • 主要引用出版物
    • Sidorov，Max V.（2002）。“ctfExplorer：用于 TEM 相位对比度传递函数的一维和二维计算和可视化的交互式软件”。8 (S02): 1572CD–1573CD. doi:10.1017.S1431927602104442. {{cite journal}}: 引用缺少必填参数：|journal= (帮助); 请检查 |doi= 值 (帮助); 引用缺少必填参数：|pmcid= (帮助)


EMCTF

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电子冷冻显微镜中非像散图像的 CTF 确定
  • 支持： 操作系统：Linux、Mac OS X 图像格式支持： MRC
  • 成本： 学术用户免费
  • 主要引用出版物
  • 其他参考文献
    • Fernandez，J.J.（1997）。“电子显微镜中对比度传递函数检测的谱估计方法”。超显微镜. 68: 267–295. doi:10.1016/S0304-3991(97)00032-6. {{cite journal}}: 引用缺少必填参数：|pmcid= (帮助); 未知参数 |coauthors= 被忽略 (|author= 建议) (帮助)


TOMOCTF

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电子断层扫描中的 CTF 确定和校正
  • 支持： 操作系统：Linux、Mac OS X 图像格式支持： MRC
  • 成本： 学术用户免费
  • 主要引用出版物


fitctf

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通过约束非线性优化估计对比度传递函数和相关参数
  • 支持： 操作系统：Linux、Windows 和 Mac OS X 图像格式支持： MRC
  • 成本： 免费
  • 主要引用出版物


FitCTF2

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一种用于确定冷冻电镜图像焦点的图论方法
  • 支持： 操作系统：Linux 图像格式支持： MRC
  • 成本： 学术用户免费
  • 编写语言：Python
  • 主要引用出版物
    • 江, 文 (2012). "一种用于确定冷冻电镜图像焦点的图论方法". 结构生物学杂志. 180 (2): 343–351. doi:10.1016/j.jsb.2012.07.005. {{cite journal}}: Cite has empty unknown parameter: |pmcid= (help); Unknown parameter |coauthors= ignored (|author= suggested) (help)

3D 重建

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TOMO3D

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在标准多核计算机上使用 WBP 和 SIRT 进行快速断层重建。


TOMO3Dhybrid

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使用 CPU+GPU 协同处理的快速断层重建 (WBP,SIRT)

分辨率估计

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FSC

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一个用于计算两个 3D 体积的傅里叶壳相关性的程序。三维傅里叶壳相关性 (FSC) 测量两个 3D 体积在傅里叶空间中对应壳层上的归一化互相关系数，即作为空间频率的函数。 (修正) 3-sigma 标准指示 FSC 系统地出现在背景噪声的预期随机相关性之上。 1/2 位信息阈值标准表示我们已经收集了足够多的数据来进行最终的 3D 重建，以便在该分辨率水平上进行直接的结构解释。 1/2 位曲线经过校准，以近似地产生与 X 射线晶体学中使用的分辨率值相当的分辨率值 (FOM)。
  • 支持: 操作系统: Linux/Unix, Mac OS X (Intel), MS Windows 图像格式支持: IMAGIC, Spider, CCP4, MRC, TIFF 等。
  • 成本: 免费
  • 主要引用出版物
    • Harauz, G. (1986). "一般几何三维重建的精确滤波器". 光学. 78: 146–156. {{cite journal}}: Cite has empty unknown parameter: |pmcid= (help); Unknown parameter |coauthors= ignored (|author= suggested) (help)
  • 其他参考文献
    • van Heel, M. (2005). "傅里叶壳相关阈值标准". 结构生物学杂志. 151: 250–262. {{cite journal}}: Cite has empty unknown parameter: |pmcid= (help); Unknown parameter |coauthors= ignored (|author= suggested) (help)


RMEASURE

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一种计算方法，允许测量通过单颗粒电子显微镜和重建获得的三维结构的信噪比和分辨率。该方法不依赖于原始图像数据的可用性，也不依赖于从数据的不同部分计算多个结构以获得常用的傅里叶壳相关性准则。相反，计算相邻傅里叶像素之间的相关性，并将其用于区分信号和噪声。
  • 支持: 操作系统: Linux, IRIX, OSF, Mac OS X 图像格式支持: MRC, Spider
  • 成本： 免费/开源，GPL
  • 主要引用出版物
    • Sousa, D. (2007). "单颗粒结构的从头分辨率测量". 结构生物学杂志. 157: 201–210. {{cite journal}}: 引用有空的不为人知的参数: |pmcid= (帮助); 未知参数 |coauthors= 被忽略 (|author= 建议) (帮助)

降噪

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iMed

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使用迭代中值滤波自动降噪的软件。
  • 支持： 操作系统：Linux 图像格式支持： MRC
  • 成本： 学术用户免费
  • 主要引用出版物
    • van der Heide P, Xu XP, Marsh BJ, Hanein D, Volkmann N (2007). "基于迭代中值滤波的电子断层扫描重建的有效自动降噪". J. Struct. Biol. 158: 196–204. PMID 17224280. {{cite journal}}: 引用有空的不为人知的参数: |pmcid= (帮助)CS1 maint: multiple names: authors list (link)


TOMOAND

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用于电子冷冻断层扫描中具有各向异性非线性扩散的降噪软件包。
  • 支持： 操作系统：Linux、Mac OS X 图像格式支持： MRC
  • 成本： 学术用户免费
  • 主要引用出版物
    • Fernandez, J.J. (2003). "用于对冷冻断层扫描进行降噪的各向异性非线性扩散的改进算法". 结构生物学杂志. 144: 152–161. doi:10.1016/j.jsb.2003.09.010. {{cite journal}}: 引用有空的不为人知的参数: |pmcid= (帮助); 未知参数 |coauthors= 被忽略 (|author= 建议) (帮助)
  • 其他参考文献
    • Fernandez, J.J. (2007). "具有自动参数调整的三维各向异性降噪。应用于电子冷冻断层扫描". 计算机科学讲义. 4788: 60–69. doi:10.1007/978-3-540-75271-4_7. {{cite journal}}: 引用有空的不为人知的参数: |pmcid= (帮助); 未知参数 |coauthors= 被忽略 (|author= 建议) (帮助)


TOMOBFLOW

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用于电子断层扫描中使用 Beltrami 流进行降噪的软件包。


XMSF

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基于均值漂移的电子断层扫描降噪和预分割软件包。

分割

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CoDiv

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CoDiv - 大陆分水岭分割。用于对密度图进行半自动分割的软件，例如通过电子显微镜和图像重建或电子断层扫描获得的密度图。
  • 支持： 操作系统：Linux 图像格式支持： MRC
  • 成本： 学术用户免费
  • 主要引用出版物
    • Volkmann N (2002). "用于分割电子密度图的分水岭变换的新型三维变体". J. Struct. Biol. 138: 123–129. PMID 12160708. {{cite journal}}: 引用有空的不为人知的参数: |pmcid= (帮助)


人口

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CoDiv - Population 专注于对来自 2D/3D 显微镜的图像进行定量/定性分析，包括滤波、分割、几何/物理特征描述、可视化和建模。
  • 支持: 操作系统: Linux/Windows 图像格式支持: RAW/BMP/JPEG/PNG/PGM
  • 费用: 学术/工业用户免费，MIT 许可证
  • 使用语言: C++
  • 主要引用出版物


TOMOSEGMEM

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用于对断层图像中的膜进行分割的软件包。


TomoSegMemTV

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基于张量投票的断层图像鲁棒膜分割软件包。

B-因子估计与校正

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bfactor

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用于过滤 3D 图像并应用 B 因子的程序。
  • 支持: 操作系统: Linux/Mac 图像格式支持: MRC
  • 成本： 免费/开源，GPL
  • 主要引用出版物
    • 未出版


EM-BFACTOR

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用于在单粒子电子冷冻显微镜中锐化高分辨率信息的软件包。
  • 支持: 操作系统: Linux, Mac OS X 图像格式支持: 3DEM 中最常用的格式
  • 成本： 学术用户免费
  • 主要引用出版物
    • Fernandez, J.J. (2008). "在单粒子电子冷冻显微镜中锐化高分辨率信息". 结构生物学杂志. 164: 170–175. doi:10.1016/j.jsb.2008.05.010. {{引用期刊}}: 引用包含空未知参数: |pmcid= (帮助); 未知参数 |coauthors= 被忽略 (|author= 建议使用) (帮助)
  • 其他参考文献
    • Rosenthal, P.B. (2003). "单粒子电子冷冻显微镜中粒子方向、绝对手性及对比度损失的最佳确定". 分子生物学杂志. 333: 721–745. doi:10.1016/j.jmb.2003.07.013. {{引用期刊}}: 引用包含空未知参数: |pmcid= (帮助); 未知参数 |coauthors= 被忽略 (|author= 建议使用) (帮助)

初始模型构建

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ROTAN

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用于估计呈现侧面视图的单粒子的相对角度方向的程序。
  • 支持： 操作系统：Linux 图像格式支持： MRC
  • 成本： 学术用户免费
  • 主要引用出版物
    • Baker, L.A. (2008). "单粒子电子显微镜中侧面视图的角度测定". 结构生物学杂志. 162: 260–270. {{引用期刊}}: 引用包含空未知参数: |pmcid= (帮助); 未知参数 |coauthors= 被忽略 (|author= 建议使用) (帮助)
  • 其他参考文献
    • Rubinstein, J.L. (2003). "电子冷冻显微镜下线粒体 ATP 合成酶的结构". EMBO 杂志. 22: 6182–6192. {{引用期刊}}: 引用包含空未知参数: |pmcid= (帮助); 未知参数 |coauthors= 被忽略 (|author= 建议使用) (帮助)
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