本文档介绍了如何使用 tifffile 库将显微镜图像的NumPy数组保存为多层TIFF文件，并为每一层添加特定的元数据。重点在于如何正确地为每一张切片设置不同的描述信息，以及如何使用 OME-TIFF 格式存储更丰富的显微镜图像元数据，包括像素大小和Z轴位置等信息。
使用 tifffile 库保存 TIFF 堆栈并添加元数据
在使用显微镜获取图像后，通常需要将多个图像（例如不同高度的切片）保存到一个 TIFF 文件中。tifffile 是一个强大的 Python 库，可以用来读写 TIFF 文件。以下是如何使用 tifffile 将 NumPy 数组保存为多层 TIFF 文件，并为每一层设置不同的元数据。
一个常见的错误是尝试在循环中简单地更新 description 字段，但这会导致所有切片都具有相同的描述。正确的做法是为每个切片创建独立的元数据字典。
import numpy
import tifffile
import json
# 模拟显微镜图像数据
xyz_stack = []
for i in range(5):
z_slice = {
'z': i,
'numpy_array': numpy.random.randint(0, 255, (256, 256), dtype='uint8')
}
xyz_stack.append(z_slice)
filename = 'multistack.tif'
with tifffile.TiffWriter(filename, bigtiff=False, imagej=False) as tif_writer:
for z_slice in xyz_stack:
metadata = {'x': 10.5, 'y': 7.5}
metadata["z"] = z_slice['z']
tif_writer.write(z_slice['numpy_array'], description=json.dumps(metadata))
print(f"TIFF stack saved to {filename}")这段代码首先模拟了一个包含多个切片的 xyz_stack 列表。然后，它使用 TiffWriter 创建一个 TIFF 文件，并在循环中遍历每个切片。对于每个切片，它创建一个新的元数据字典，并将切片的 Z 坐标添加到字典中。最后，它使用 tif_writer.write() 方法将切片数据写入 TIFF 文件，并将元数据字典转换为 JSON 字符串作为描述信息。
使用 OME-TIFF 格式存储显微镜图像
对于显微镜图像，推荐使用 OME-TIFF 格式，它可以存储更丰富的元数据，例如像素大小、Z 轴位置等。
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以下是如何使用 tifffile 库创建 OME-TIFF 文件：
import numpy
from tifffile import TiffWriter
data = numpy.random.randint(0, 1023, (8, 256, 256), 'uint16')
pixelsize = 0.29 # micrometer
zpositions = [0.0, 1.1, 2.2, 3.3, 4.4, 5.5, 6.6, 7.7]
metadata = {
'axes': 'ZYX',
'SignificantBits': 10,
'PhysicalSizeX': pixelsize,
'PhysicalSizeXUnit': 'µm',
'PhysicalSizeY': pixelsize,
'PhysicalSizeYUnit': 'µm',
'Plane': {
'PositionZ': zpositions,
'PositionZUnit': ['µm'] * data.shape[0],
'PositionY': [7.5] * data.shape[1],
'PositionYUnit': ['µm'] * data.shape[1],
'PositionX': [10.5] * data.shape[2],
'PositionXUnit': ['µm'] * data.shape[2],
},
}
with TiffWriter('temp.ome.tif', bigtiff=False, ome=True) as tif:
tif.write(
data,
photometric='minisblack',
# tile=(128, 128),
# compression='adobe_deflate',
resolutionunit='CENTIMETER',
resolution=(1e4 / pixelsize, 1e4 / pixelsize),
metadata=metadata,
)
print("OME-TIFF file saved to temp.ome.tif")这段代码首先创建了一个随机的 NumPy 数组作为图像数据。然后，它定义了一些元数据，包括像素大小和 Z 轴位置。metadata 字典包含了图像的轴信息、有效位数、物理尺寸以及每个平面的位置信息。最后，它使用 TiffWriter 创建一个 OME-TIFF 文件，并将图像数据和元数据写入文件。注意 ome=True 参数用于指定创建 OME-TIFF 文件。photometric='minisblack' 指定了图像的颜色模式，resolutionunit 和 resolution 指定了图像的分辨率。
注意事项
- 确保安装了 tifffile 库。可以使用 pip install tifffile 命令安装。
- bigtiff=True 允许保存大于 4GB 的 TIFF 文件。
- 根据实际情况修改元数据，例如像素大小、Z 轴位置等。
- OME-TIFF 格式是一种推荐的显微镜图像存储格式，可以存储更丰富的元数据。
总结
本文档介绍了如何使用 tifffile 库将显微镜图像的 NumPy 数组保存为多层 TIFF 文件，并为每一层添加特定的元数据。通过为每个切片创建独立的元数据字典，可以确保每个切片都具有正确的描述信息。此外，还介绍了如何使用 OME-TIFF 格式存储更丰富的显微镜图像元数据。掌握这些技巧可以帮助你更好地管理和分析显微镜图像数据。
