阿簡生物筆記

時間拉到約莫兩週前，張文華老師的助理來信問是否可以到師大辦ImageJ工作坊，我沒想多久就答應了，一方面是最近正好狂玩imagej，講這個主題就不用太多心態調適。（如果今天要我講一個好幾年前的東西，那我就會很頭痛，因為我對那暫時沒有愛啊，沒有愛的課程是很難準備的）

因為有這個工作坊，我也一鼓作氣整理了我的imagej的教材，而且還看了很多資料。像是去amazon買《Image Processing with ImageJ - Second Edition 》，淘寶買《 ImageJ圖像處理與實踐》（不過這本買得晚，直到現在還沒看到），當然還有imagej官方網站的說明文件，http://imagej.nih.gov/ij/docs/index.html
好幾天幾乎都是有空就去看一下，藉著這樣的整理機會，自己也學會了更多新東西了。
工作坊裡用的imagej是加強版的imagej，名喚Fiji。Fiji是什麼？它官方網站就告訴你，
Fiji is Just ImageJ
Fiji就是Imagej，差別是Fiji已經裝了很多外掛，也因為用的是imagej2的核心，支援的檔案類型又更多了，所以我推薦大家使用。不過如果你只是要用基本的功能，其實Imagej也就夠用了。
對於ImageJ的使用者來說，大致上分兩大類，一種是學習的時候，是抱著問題來找解決方案的，那麼大概可以看一下我Blog之前的文章。 基礎使用  http://a-chien.blogspot.tw/2012/11/imagej.html各種研究案例說明(這是Blog的標籤連結，只要是ImageJ的相關文章都會收在這）  http://a-chien.blogspot.tw/search/label/ImageJ
但是這樣的學習者，常常會在下次遇到其他問題時，還是不知道怎麼解決。因為他不知道影像的基本原理，還有ImageJ的其他功能。所以我希望學習者從最入門的開始學起，然後逐漸精通。
以下是我花了大約三天的時間錄製的影片，影片長度目前合計約三小時，以後想到什麼可以補充的會陸續加進去。
你可以從Youtube的播放清單進去觀賞，或是從Google試算表的影片庫進去看
youtube播放清單 https://www.youtube.com/playlist?list=PLm6x13NbsKl5So8XGnb4RgvLhrQCV…

幾個月前，江老師在科學maker社團裡，說他設計了光譜儀，能搭配手機顯微鏡使用，還能有分光光度計的功能，這麼好用的東西，趕緊贊助取得一組。

模組分兩個，一個是光譜儀，另一個是可以放比色管的分光光度計模組，另外還有反光鏡。




為了減少外界光源的影響，我剪了一塊黑布蓋住手機和光譜儀。



如果是要測量溶液的吸收光譜，那麼要使用連續光譜的光源，像是白熾燈泡（鎢絲燈）



因為光譜儀和手機可以很穩固的擺放，所以很輕易就能拍出光譜








我也用手捏爆橘子，弄了不同濃度的橘子汁來拍攝光譜，再利用imagej量測計算吸光值和穿透率。（最左邊的才是比色管，右邊五個都只是裝橘子汁的小容器）


由上至下，分別是0%、20％、40％、60％、80%與100%的橘子汁光譜


用imagej計算數值之後，再用試算表呈現圖表



也利用A=-logT的公式計算吸光值（absorbance）



至於怎麼利用imagej來分析這些光譜，以下影片前四部說明的就是用imagej校正光源、獲取數據的方式，至於最後一個那個名字比較長的那個，就是說明吸光值和透光率的計算。

用imagej進行光譜校正01-curve fitter https://youtu.be/OrsxpVGoNTs
用imagej進行光譜校正02-利用試算表繪製圖形(更改座標) https://youtu.be/ACrOm8T4MYc
用imagej進行光譜校正03 存檔 https://youtu.be/Nsb6CLIkWnY
用imagej進行光譜校正04 組圖 https://youtu.be/KFew1n1T_lQ
用光譜儀+分光光度計+imagej測量橘子汁的吸光值與透光率 https://youtu.be/AI8PKEuTv8w

吸光值和透光率的計算說明如下
========================
拍攝不同濃度溶液的光譜、校正用光譜

將image做成stack
框選範圍，複製另一個stack
利用省電燈泡的光譜來校正影像的X座標
用Analyze/Tool/Curve fitting計算出x座標的校正公式

以20%為例，計算T＝透射光強度/入射光強度
Process/Image calcuator...
濃度20%  divide  濃度00（空白）
32-bit float

計算A=-logT
Process/Math/log
Process/…

seek thermal 是一家出產熱像儀的公司，之前引人注目的產品是搭配手機使用的熱像鏡頭，只要插入手機的micro usb插孔，再開啟對應的app就可以將手機變成熱像儀了。不過我手邊這個產品倒不是搭配手機使用的，而是自身就有螢幕可以顯示了。




有新玩具就會試著東照西照，可以看到鼻子的溫度真的很低啊



剛洗完澡的手，看到靜脈的溫度是比較低的，而拇指指尖的末梢溫度比較高



煮水餃的時候來照照鍋子，鍋子本身很熱，但是鍋蓋還沒熱到


看內部的溫度變化，明顯看到熱源的分佈



拿來看水餃有沒有夠熱，這熱像儀也是相當實用啊

這個玩具是在紐約的MOMA SHOP看到的，小小一個，寬度約3公分


然後可以幫它加一些不同的外套，像是這樣


名字叫做ozobot，是個機器人，第一次看到的時候只覺得不就是尋跡機器人嗎？就是畫個黑線，然後它會沿著線走那樣吧？回去旅社之後，查了一下它的資料，發現它居然還不是普通的尋跡機器人哪，於是我跑了幾個地方去買下新版本的它，最後在一家連鎖書局barn & noble買到，還順便買了一些科學玩具哩。

機器人底部有顏色感測器，還有兩個小輪子



除了基本上的走黑線外，它走在不同顏色的線上，頭頂還可以發出不同的光。而且它還能讀色碼！色碼在此，畫個「藍黑藍」的色碼讓它走過去，它就會讀出Fast，然後就會飛快的衝過去，當然還有像是色碼命令遇叉路左轉右轉，此外還有U turn啦、倒轉啦、像龍捲風一樣大旋轉之類的。


色碼的繪製很簡單，也不用特殊筆，只要粗的麥克筆就可以。因為有這些色碼，就可以設計一些關卡，讓這個小機器人從A點走到B點。

本來我以為這個機器人能作的就這樣，結果發現玩家還可以寫程式進去，用的就像是scratch的拖拉積木式的程式語言，它叫做OzoBlockly，可以設定它幾秒鐘就左轉、走多遠、轉幾度，讀到什麼顏色就做什麼事情，也有迴圈、函數和變數、數學運算等功能，具有非常完整的程式。



寫了程式要怎麼上傳到ozobot機器人呢？一般不都是用usb線上傳，喔，它不是耶。居然直接拿ozobot貼在螢幕上就可以了！？


原來它用底部的色彩感測器讀取螢幕上的資訊，就可以把程式寫入了。那麼螢幕給什麼資訊呢？這也很酷，其實就是一連串閃爍的色彩。OzoBlockly會把把你設計的程式轉換成光線，然後ozobot再讀取那些光線，轉換成內部的執行程式。看看這段影片


既然可以用光線寫入程式，那麼當然就能用手機或平板直接寫入程式囉，它們有一個ozogoove的app，你可以在上頭針對舞曲，編輯不同的舞步，然後寫入ozobot，讓ozobot在平板上跳舞，而且還能數個機器人同步跳舞。看看這段影片


它們家的youtube頻道裡有不少操作的影片，有興趣可以看一下。雖然我的玩具是在美國買到的，不過在中國那個最大的購物網站裡，也可以找到代理商有賣，我建議是買2.0版本的，這樣才能使用OzoBlockly寫程式進去。而我自己其實是買starter kit的版本（介於1.0和2.0之間），然後再花10…

有鑑於之前帶學生作專題的時候，常常需要一些數位量測的東西，因此我在今年的專題課程當中設計了一些數位量測的課程，像是利用音效卡的量測課程，另外還有這就是這篇的利用Arduino的數位量測課程，花了三週到四週的時間呢。

Arduino是用過去一些經費慢慢添購的



課程最後的作品就是做出一個數位光度計，而光度的數值是透過Arduino連接LCD呈現的，而這些數值必須經過雜訊處理，減少數值跳動改變。


這種課程如果要我一個人教，恐怕是很沒效果的，所以老樣子，我又錄成影片，讓大家個別化學習了。





基本上前段的課程都是按圖製作就行，不過會額外增加一些任務挑戰學生，比方說製作跑馬燈




課程的影片有21段，就用播放清單給學生看囉
播放清單影片連結
https://www.youtube.com/playlist?list=PLm6x13NbsKl6If2UuzWJHu6mMw_u00iyt

學生成果錄影
https://drive.google.com/folderview?id=0BwONhcAAYyIWX0lqbW1DT2hTaE0&usp=sharing
每次做完作品之後，我會讓學生自己錄製一段對作品的說明

三年前寫過一篇《用Libreoffice Draw畫科學儀器》，不過現在我移情別戀了，覺得還是Inkscape比較好用。

Inkscape優於libreoffice Draw的部份我認為有三
一是輸出圖檔的解析度，在Inkscape可以任意調整
二是物件的布林運算功能比較多
三是路徑編輯的功能也比較優

2020更新的課程請見用inkscape製作實驗示意圖的線上課程2020

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不過目前的Inkscape 的0.91版本，正體中文語系檔有些問題。只要多物件圈選就會閃退

新版的inkscape只要多重選取就會當機
解決方法有三

一是降級，使用舊的0.48版
二是使用別種語系，例如簡體中文或是英文
三是用修改過的語系mo檔替換掉有問題的


從這邊和這邊看到修改方式

Inkscape 0.91 在中文介面下，多選時會有當掉的情形。修改過的 inkscape.zip 解開覆蓋掉
/usr/share/locale-langpack/zh_TW/LC_MESSAGES/inkscape.mo
/usr/share/locale/zh_TW/LC_MESSAGES/inkscape.mo
windows則是放到 C:\Program Files\Inkscape\locale\zh_TW\LC_MESSAGES

我會在專題研究課程中教導學生學習Inscape向量繪圖的方式，讓學生得以應用在書面報告、簡報與海報上，於是我就錄製了一系列的影片，下面這個是播放清單（一共有32部）

這個連結是播放清單的連結
https://www.youtube.com/playlist?list=PLm6x13NbsKl5rSPMKte7EWvQCrsSCw6iv



影片當中用到的檔案在此下載
https://drive.google.com/file/d/0Bzwhi7Oh9a5ZdnlUZXdxNEhGTGs/view?usp=sharing

今天的天氣很好，天空幾乎沒有什麼雲。從快速道路芎林交流道往竹東方向望去，剛好可以看到正對面就是覆了白雪的雪山。



前幾天早上從芎林路上望去，更是有不同的景觀，白雪反射了太陽的光線，潑墨般的山頂映出了太陽的反光。照片拍不出什麼感覺，實際看到才是最特別的。



我用手邊相機的望遠放大極限拍了幾張，原來從我家就可以看到雪山二號圈谷，最高的山就是北稜角。幾年前沒仔細放大來看，還真沒發現。



從Google地球上找了相近的角度的冬天衛星圖，用雪景來對照雪景，可以確認的是這個角度望去，最高的山頭是北稜角，雪山主峰則是剛好被北稜角擋住。


從雪霸國家公園的資料裡可以看到
「雪山2號圈谷位於北稜角正北側，呈橢圓形狀，開口朝北，長約600公尺，寬約400公尺。圈谷最低處海拔高度約3,630公尺，是臺灣高度最高的高山圈谷。」

底下這個是peakfinder，只要輸入在地位置，就可以找出遠方山頭名稱。

1/24的一週前，日本氣象局的氣象說了臺北市會下雪，許多人包括我都只是當預報錯誤看待，台灣非高山的地方怎麼可能會下雪呢？一定是錯了啦

沒想到1/24那天一早，家住竹東的我家，窗外望去的山上居然也是白蒼蒼一片，真的下雪了？



當天晚上的溫度的確讓台灣整個冷吱吱


看來是竹東、北埔交界的五指山上就可以看到雪景，本來只是沒想到要上山去看，只是想在山下靠近一點紀錄，不過車子越開越發現，好像可以再接近一些。


和一般人上五指山的路徑不同，我選擇走竹37從北埔冷泉那上山，果然避開人潮了，其實我還是第一次看到雪景呢，第一次看還真是蠻興奮的。


本著生物老師的職業病，忍不住拍了一些特別的景觀，像是樹蕨上積雪，我想這應該是很難得的現象吧。


旁邊棕櫚科的山棕吧，葉子上也是積雪了


我是很好奇，這些植物一輩子難得遇到這低溫，對他們的生存是不是也會有影響呢？

招牌上有雪的痕跡


蘚苔上也滿是雪


回到家以後，看了一下Google地圖的各地路況，發現一些有趣的現象。平常一些難得看到路況的山區，居然都看到路況資料了，顯然是有人帶著手機上山去那了。再來是可以看到一些山區有壅塞的現象，看來那邊也都是能看到雪景的地方呢。我看了三峽、內湖幾個地方，也同樣都有這樣的現象。


雖然標題說的是雪景，不過實際上在新竹的這片雪景，並不是「下雪」造成的，而是下霰(sleet)。不過對於從來沒看過下雪的我來說，其實也分不清楚兩個有什麼差別，頂多只是看書面資料知道（例如這張圖），知道霰比較像是高空雪融化水之後，又再凝結變成的。

不過賞完雪的隔兩天，我們去了紐約，到了那裡才真的搞懂什麼叫做飄雪。這是在下榻的旅館29樓拍攝的，那天一早下了兩三個小時的雪，原來雪真的是用飄的，還會往上飄走哩。

然後在那曼哈頓的高線公園（The High Line）雪有這麼厚啊