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分子顯微鏡軟體工具/通用軟體包

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通用軟體包

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提供一組綜合工具的軟體包，允許分析幾種結構問題的類別中的資料（按字母順序排列）。


Appion

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“Appion”是一個綜合的網路介面和python腳本系統，用於單顆粒分析，它允許執行整個3D-EM影像處理流程，從顯微照片預處理到3D模型細化。該軟體完全用python編寫，並以高度模組化的方式設計。獨立程式可以透過UNIX命令列或標準化網路介面呼叫。
  • 支援： 作業系統：Linux，其他類Unix系統也可能有效。 影像格式支援：CCP4、Imagic、JPEG、MRC、PNG、Spider、TIFF
  • 成本： 免費/開源，Apache License 2.0
  • 主要引用出版物
    • Lander GC, Stagg SM, Voss NR; 等人 (2009). “Appion：一個整合的、資料庫驅動的管道，以促進EM影像處理”. J. Struct. Biol. 166 (1): 95–102. doi:10.1016/j.jsb.2009.01.002. PMC 2775544. PMID 19263523. {{cite journal}}: 在|author=中顯式使用等人 (幫助); 忽略未知引數|month= (幫助)CS1 maint: 多個名稱：作者列表 (連結)
  • 其他參考文獻


Bsoft

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  • 網站： http://bsoft.ws
  • 當前版本 1.8.8
  • 聯絡方式： Bernard_Heymann at nih.gov
Bsoft是一組程式，也是一個平臺，用於開發結構生物學中影像和分子處理的軟體。結構生物學中的問題是用高度模組化的設計來解決的，這樣可以快速開發新的演算法，而不用擔心檔案I/O等問題。它提供了一個易於訪問的介面，這個資源可以在其他軟體包中使用，並且已經使用過。它支援幾種工作流程，例如單顆粒分析和斷層掃描，支援引數交換以及跨異構計算機叢集進行分散式處理的能力。有幾種工具可用於對結構進行建模，例如原子座標或更大規模的模型，用於解釋大型分子複合物（如病毒和亞細胞器）。
  • 支援： 作業系統：Unix（Mac OS X、IRIX、Linux、AIX、Solaris、Tru64）、VMS 影像格式支援：BioRad、Brix、CCP4、Digital Instruments、Digital Micrograph、DSN6、EM、Goodford、GRD、HKL、Imagic、IP、JPEG、MFF、Image Magick、MRC、PIC、PIF、PNG、PNM、SPE、Spider、Suprim、TIFF、XPLOR、RAW
  • 成本： 免費/開源（公有領域）
  • 編寫語言: C++、Tcl/Tk
  • 主要引用出版物
    • Heymann, J.B. (2001). “Bsoft：電子顯微鏡中的影像和分子處理”. Journal of Structural Biology. 133 (2–3): 156–169.
  • 其他參考文獻
    • Heymann, J.B.; Belnap, D.M. (2007). “Bsoft：電子顯微鏡中的影像處理和分子建模”. Journal of Structural Biology. 157: 3–18.
    • Heymann, J.B.; Cardone, G.; Winkler, D.C.; Steven, A.C. (2008). “Bsoft中的冷凍電鏡斷層掃描的計算資源”. Journal of Structural Biology. 161: 232–242.


Cyclops

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Cyclops 是一款新的計算機程式，設計為圖形前端，可以輕鬆控制和互動使用冷凍電鏡重建生物複合物的任務和程式。 它專為網格架構中的直接實施而設計。 作為一組程式的前端，它為其他程式提供了一個通用介面，從而增強了套件的可用性和使用者的生產力。
  • 支援： 作業系統: Windows XP 影像格式支援： Imagic
  • 成本： 免費
  • 主要引用出版物
    • Plaisier, J.R.; Jiang, L.; Abrahams, J.P. (2007). "Cyclops: New modular software suite for cryo-EM". Journal of Structural Biology. 157: 19–27.


EMAN2

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EMAN2 是一個用於科學影像處理的軟體套件，特別關注 TEM 和單顆粒分析。 正在新增新工具以支援其他專業領域，例如 IHRSR（實空間螺旋處理）、RCT（隨機錐形傾斜）和單顆粒冷凍電鏡斷層掃描。 它是原始 EMAN 套件的完全重構。 EMAN2 具有分層結構，頂部是易於使用的工作流程介面，其次是高階命令列程式、低階命令列程式、Python 指令碼支援和核心 C++ 庫。 包括 GUI 在內的所有使用者程式都用 Python 編寫，因此它們可以進行自定義或修改，甚至無需下載（免費提供）原始碼。 GUI 包括用於 3D 顯示（等值面、體積渲染和切片）、單個 2D 影像、多個 2D 影像、2D 圖形和 3D 圖形的部件。 核心庫包含數百個影像處理例程，以及用於在方向約定和各種資料格式之間轉換的物件。 它是一個完全模組化的系統，這意味著新新增的演算法（例如新過濾器或新的 3D 重建例程）會自動並立即出現在所有 GUI 和命令列程式中。
  • 支援： 作業系統: Linux（大多數變體）、Mac OS X（10.6+，推薦 10.7+）、Windows XP/Vista/7/8 影像格式支援： HDF5、SPIDER、MRC/CCP4、IMAGIC、PIF、ICOS、VTK、PGM、Amira、Xplor、Gatan DM2/DM3/DM4、TIFF、Scans-a-Lot、LST、PNG、V4L、JPEG
  • 成本： 免費/開源，GPL/BSD
  • 編寫語言: C++/Python
  • 主要引用出版物
    • Tang, G.; Peng, L.; Baldwin, P.R. "EMAN2: An extensible image processing suite for electron microscopy". Journal of Structural Biology. 157: 38–46. {{cite journal}}: 未知引數 |coauthors= 被忽略 (|author= 建議) (幫助)


EMAN

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一套主要針對單顆粒重建的科學影像處理工具。 這是一種從數千到數十萬個單個分子的噪聲影像（通常在透射電子顯微鏡上收集）中確定分子或大分子組裝體的 3D 結構的技術。 EMAN 的重點是提供最先進的單顆粒重建方法，儘可能地實現自動化。 目標是允許即使是新手使用者也能以高真實度和高解析度重建大分子結構。 它還具有一系列用於更通用影像處理的工具，可用於電子斷層掃描、二維晶體學和螺旋重建。 EMAN 由一個約 100,000 行的 C++ 庫組成，並與流行的 Python 程式語言繫結。 它提供了數百種不同的科學影像處理演算法，包括傅立葉處理、實空間濾波器、3D 重建、投影等。 在 EMAN2 中，所有使用者級程式（包括 GUI 程式）都用 Python 編寫，允許高階使用者輕鬆自定義軟體包的各個方面。 EMAN 由 NIGMS 透過撥款 R01GM080139 提供資金。
  • 支援： 作業系統: Linux、Mac OS X、大多數 Unix 變體、Windows（僅限 GUI 和實用程式） 影像格式支援： HDF5、SPIDER、MRC/CCP4、IMAGIC、PIF、ICOS、VTK、PGM、Amira、Xplor、Gatan DM2/DM3、TIFF、Scans-a-Lot、LST、PNG、V4L、JPEG
  • 成本： 免費/開源，GPL/BSD
  • 編寫語言: C++
  • 主要引用出版物
    • Ludtke, S.J.; Baldwin, P.R.; Chiu, W. (1999). "EMAN: Semiautomated Software for High-Resolution Single-Particle Reconstructions". Journal of Structural Biology. 128: 82–97.


Eos

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一個可擴充套件的通用電子顯微鏡影像分析系統。 它提供四種支援。（1）400 多個用於影像分析的小工具，包括通用影像處理（如平滑、標記、二值化）和特定於 EM 的工具（如 CTF 校正、對齊、分類、3D 重建、地圖/PDB 結構分析和偽原子建模）。 （2）用於單顆粒分析、螺旋重建、電子斷層掃描等的整合工具。（3）由 C 編寫的面向物件的庫和用於工具開發人員的（C）原型原始碼。
  • 支援： 作業系統: Linux/Unix、Mac OS X(Intel)、MS Windows 下的 cygwin 影像格式支援： MRC、TIFF、DNS6(Map) 等。
  • 成本： 免費
  • 編寫語言: C、Tcl/Tk、Ruby/Tk、javascript
  • 主要引用出版物
    • Yasunaga T, Wakabayashi T (1996). "Extensible and object-oriented system Eos supplies a new environment for image analysis of electron micrographs of macromolecules". J. Struct. Biol. 116 (1): 155–60. doi:10.1006/jsbi.1996.0025. PMID 8742738.
  • 其他參考文獻
    • Noda, K (2006). "Atomic model construction of protein complexes from electron micrographs and visualization of their 3D structure using VR system". J. Plasma Physics. 72 (06): 1037–1040. {{cite journal}}: 引用中存在空的未知引數：|pmcid= (幫助); 未知引數 |coauthors= 被忽略 (|author= 建議) (幫助)


IMAGIC

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IMAGIC 是一個用於電子顯微鏡的影像分析軟體包，也用於處理來自其他裝置的影像、光譜和其他多維資料集。 典型操作包括：多維混合基傅立葉變換、相關分析、對齊、多元統計分類、角度重建以找到 EM 投影影像的空間方向、從 EM 投影進行三維重建、二維影像和三維體積影像處理。
  • 支援： 作業系統: 大多數平臺（Linux/Unix、Mac OS X (intel)、MS Windows） 影像格式支援： IMAGIC-5（大多數格式可以匯入/匯出：Spider、CCP4、MRC、TIFF 等。）
  • 成本： 商業和非營利價格
  • 主要引用出版物
    • van Heel M，Harauz G，Orlova EV，Schmidt R，Schatz M（1996）。“IMAGIC 影像處理系統的最新一代”。J. Struct. Biol。116（1）：17-24。doi:10.1006/jsbi.1996.0004。PMID 8742718.{{cite journal}}：CS1 maint：作者列表中有多個名字（連結）
  • 其他參考文獻
    • Van Heel，M.（1979）。“IMAGIC 及其結果”。Ultramicroscopy。4：117。 {{cite journal}}：引用包含空的未知引數：|pmcid= 和 |coauthors=（幫助）
    • Van Heel，M.（2010）。“準原子解析度的四維冷凍電鏡：”IMAGIC 4D“”。晶體學國際表，F 卷。 {{cite book}}：未知引數 |coauthors= 被忽略（建議使用 |author=）（幫助）


IPLT

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  • 網站： http://www.iplt.org
  • 聯絡方式： andreas underscore schenk at hms dot harvard dot edu
影像處理庫和工具箱是一個開源專案，主要針對電子顯微鏡社群，特別強調二維電子晶體學。它包含幾個用 C++ 編寫的模組化類庫，每個庫都將大部分介面暴露給 Python，處理邏輯構建在其之上。框架設計以易於擴充套件為首要目標，我們歡迎社群的任何貢獻。
  • 支援： 作業系統：Linux、Mac OS X、Windows（實驗性）影像格式支援：MRC、CCP4、TIFF、JPK、NANOSCOPE、SITUS、PNG、DM3、SPIDER
  • 成本： 免費/開源，GPL
  • 編寫語言: C++/Python
  • 主要引用出版物
    • Philippsen A，Schenk AD，Signorell GA，Mariani V，Berneche S，Engel A（2007）。“使用 IPLT 影像處理庫和工具箱進行協作式 EM 影像處理”。J. Struct. Biol。157（1）：28-37。doi:10.1016/j.jsb.2006.06.009。PMID 16919967. {{cite journal}}：未知引數 |month= 被忽略（幫助）CS1 maint：作者列表中有多個名字（連結）
  • 其他參考文獻


MDPP

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顯微照片資料處理程式 (MDPP) 是一個功能齊全的通用影像處理軟體包，最初是為了支援需要電子顯微鏡和影像處理的結構生物學研究而編寫的。該軟體包包括用於二維和三維平面層重建以及螺旋重建的軟體。
  • 支援： 作業系統：Mac OS X/Linux 影像格式支援：BMD、MRC、SPIDER、TIFF、JPEG
  • 成本： 免費，GPLv3
  • 編寫語言：FORTRAN 和 C
  • 主要引用出版物


MRC 影像處理包

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MRC 影像處理軟體包經過多年的發展，由許多作者貢獻。它包含用於二維晶體影像處理、電子衍射圖分析、螺旋衍射和單粒子分析的軟體，特別是具有二十面體對稱性的粒子。它還包括用於以多種方式顯示和操作影像的視覺化軟體。
  • 支援： 作業系統：DEC/Tru64、LINUX、UNIX、IRIX、Mac OS X 影像格式支援：MRC
  • 成本： 對學術使用者免費
  • 主要引用出版物
  • 其他參考文獻
    • Smith JM（1999）。“Ximdisp - 用於幫助從電子顯微鏡影像確定結構的視覺化工具”。J. Struct. Biol。125（2-3）：223-8。doi:10.1006/jsbi.1998.4073。PMID 10222278.


RELION

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RELION（正則似然最佳化，發音為 rely-on）的核心是一個細化程式，它採用經驗貝葉斯方法來細化冷凍電鏡（cryo-EM）中的（多個）三維重建或二維類平均值。它是在 MRC 分子生物學實驗室 Sjors Scheres 小組開發的。簡而言之，三維重建的不適定問題透過結合先驗知識來正則化：大分子結構是光滑的，即它們在傅立葉域中的功率有限。在相應的貝葉斯框架中，統計模型的許多引數都是從資料中學習的，這導致客觀和高質量的結果，而無需使用者專業知識。圍繞該程式的最新發展已將 RELION 轉變為一個通用軟體包，其中大多數單粒子分析任務都可以在其中執行。
  • 支援： 作業系統：Unix（Linux、Mac OS X 等）影像格式支援：MRC、Spider
  • 成本： 免費/開源
  • 主要引用出版物


SIMPLE

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SIMPLE（單顆粒影像處理Linux引擎）實現了一種針對靈活、非對稱單顆粒的從頭重建演算法。SIMPLE前端是根據“Unix工具包理念”開發的。面向物件的後臺提供了影像聚類、從頭3D對齊、重建和細化演算法。
  • 支援: 作業系統: Unix（Linux、Mac OS X） 影像格式支援: SPIDER
  • 成本： 免費/開源，GPL
  • 編寫的語言: 現代Fortran
  • 主要引用出版物
    • Elmlund D, Elmlund H (2012). "SIMPLE: 用於靈活單顆粒從頭重建的軟體". 已提交.
  • 其他參考文獻


SPARX

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SPARX（單顆粒分析用於解析度擴充套件）是一個新的影像處理環境，特別強調透射電子顯微鏡（TEM）結構測定。它包含一個使用者介面，提供一個完整的圖形化程式設計環境，具有新穎的資料/流程流基礎設施，一個廣泛的python指令碼庫，用於執行特定的TEM相關計算任務，以及一個核心的基本C++影像處理功能庫。此外，SPARX依賴於EMAN2庫。
  • 支援: 作業系統: 大多數平臺 影像格式支援: 大多數格式
  • 成本: 免費/開源，BSD
  • 主要引用出版物
  • 其他參考文獻


SPIDER

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SPIDER（用於電子顯微鏡和相關領域的影像資料處理系統）是電子顯微鏡的影像處理系統。包含許多操作：3D重建、單顆粒大分子樣本的平均、影像的多元統計分類和電子斷層掃描。計算模組是用Fortran編寫的，視覺化GUI是用C編寫的。自1978年以來一直在開發和維護。


Suprim

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一個靈活的、模組化的軟體包，旨在用於處理電子顯微鏡影像。該系統包含一組影像處理工具或過濾器，用 C 程式語言編寫，以及一個基於 UNIX shell 的命令列風格使用者介面。UNIX 的管道和過濾器結構以及 shell 指令碼形式的命令檔案的可用性簡化了從簡單工具構建複雜影像處理過程的操作。
  • 支援: 作業系統: Unix 影像格式支援: MRC/suprim
  • 成本： 免費/開源
  • 主要引用出版物


Xmipp

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"基於 X 視窗的顯微鏡影像處理包"，是一個用於單顆粒分析的綜合軟體包，允許執行完整的 3D-EM 影像處理工作流程，從顯微照片預處理到 3D 模型細化。除其他工具外，Xmipp 還包含用於 ART+blob 重建、自組織對映和最大似然分類（2D 和 3D）的程式。該軟體是用 C++ 編寫的，並以高度模組化的方式設計。獨立程式可以從 UNIX 命令列呼叫，也可以透過標準化的 python 指令碼呼叫。一個針對 python 指令碼的圖形使用者介面（用 python-tk 編寫）使 Xmipp 對於新手使用者來說也變得易於執行。
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