FSL图像计算基础命令：fslmaths, fslstats, fslmeants

一、fslmaths

fslmaths是一个功能非常强大的图像计算器，可以用来执行各种各样的图像处理。

# Usage: fslmaths [-dt <datatype>] <first_input> [operations and inputs] <output> [-odt <datatype>]

-dt 设置用于计算的数据类型（除double图像外，默认为浮点）。
-odt设置输出的数据类型（默认为浮点）。
可设置的数据类型有：char,short,int,float,double,input
"input "就是输入图像是什么数据类型就是什么类型

Binary operations:
-add : 将图像/数值添加到当前图像中
-sub :从当前图像中减去下面的输入图像/数值
-mul : 用当前图像乘以下面的输入图像/数值
-div : 前图像除以下面的输入图像/数值
-rem : 当前图像除以输入图像/数值并取余数
-mas : 用(输入的图像>0)来掩盖当前的图像
-thr : 用下面的数字作为当前图像的阈值（低于该数字的部分为零）。
-thrp : 使用以下ROBUST RANGE的百分比(0-100)对当前图像进行阈值设置(低于该数字的部分为零)
-thrP : 这个P是大写的，use following percentage (0-100) of ROBUST RANGE of non-zero voxels and threshold below
-uthr : 使用以下数字作为当前图像的阈值上限（超过该数字的部分为零）。
-uthrp : 使用以下ROBUST RANGE的百分比(0-100)对当前图像进行上限值处理(高于该数字的部分为零)
-uthrP : 这个P是大写的，use following percentage (0-100) of ROBUST RANGE of non-zero voxels and threshold above
-max : 取以下输入和当前图像的最大值
-min : 取以下输入和当前图像的最小值
-seed : seed random number generator with following number
-restart : replace the current image with input for future processing operations
-save : save the current working image to the input filename

Basic unary operations：
-exp : 指数
-log：自然对数
-sin : 正弦函数
-cos : 余弦函数
-tan : 正切函数
-asin : 正弦弧函数
-acos : 弧形余弦函数
-atan : 弧正切函数
-sqr : 平方
-sqrt：平方根
-recip : 倒数(1/current image)
-abs：绝对值
-bin : 使用（当前图像>0）进行二值化处理
-binv：二值化和反转（二值化和逻辑反转）。
-fillh : 填补二进制遮罩中的孔洞（孔洞是内部的，即不接触FOV的边缘）。
-fillh26：使用26个connectivity来填充孔。
-index : 用一个唯一的索引号替换每个非零体素
-grid : 添加一个强度为的三维网格，网格间距为。
-edge : 边强度
-tfce : 用TFCE增强，例如： -tfce 2 0.5 6 (对于骨架，也可以将6改为26)
-tfceS <tfce_thresh>: show support area for voxel (X,Y,Z)
-nan : 用0替换NaN
-nanm : 对于NaN体素，用0或1替换NaN。
-rand : 添加均匀噪声（范围0:1）
-randn : 添加高斯噪声(mean=0 sigma=1)
-inm : (-i i ip.c) 强度归一化（per 3D volume mean）
-ing : (-I i ip.c) 强度归一化，global 4D mean)
-range : set the output calmin/max to full data range

矩阵操作matrix operations
-tensor_decomp : 将4D(6-timepoint)张量图像转换成L1,2,3,FA,MD,MO,V1,2,3(管道中剩余的图像为FA)

Kernel operations内核操作
（如果需要，在滤波之前设置）。
-3D内核：以目标体素为中心的3x3x3盒子（设置为默认内核）。
-内核2D：以目标体素为中心的3x3x1盒子
-内核box : 以目标体素为中心，宽度为mm的立方体中的所有体素。
-kernel boxv : 以目标体素为中心，宽度为的立方体中的所有体素，注意：尺寸应该是奇数。
-kernel boxv3 : 以目标体素为中心，尺寸为X x Y x Z的立方体中的所有体素，注意：尺寸应该是奇数。
-kernel gauss ：高斯核（sigma单位是毫米，而不是体素）。
-kernel sphere : 以目标体素为中心，半径为mm的球体中的所有体素。
-内核文件<文件名>：使用外部文件作为内核

Spatial Filtering operations空间滤波操作
注意：除了-s之外，所有选项都使用默认内核或之前由-kernel指定的内核。
-dilM : 非零体素的平均Dilation
-dilD : 非零体素的模态Dilation
-dilF : 对所有体素进行最大过滤
-dilall : 反复应用-dilM，直到覆盖整个FOV。
-ero：当内核中发现零体素时，通过将非零体素清零来进行侵蚀
-eroF：对所有体素进行最小化过滤
-fmedian : 中位数滤波
-fmean : 平均值过滤，内核加权（通常与高斯内核一起使用）
-fmeanu : 平均值滤波，内核加权，未归一化（给出edge effects）。
-s : 创建一个sigma mm的高斯核并进行平均滤波。
-subsamp2 : downsamples image by a factor of 2 (keeping new voxels centred on old)
-subsamp2offc：downsamples image by a factor of 2 (non-centred)

降维操作Dimensionality reduction operations
("T "可以用X、Y或Z代替，以便在不同维度上进行折叠)
-Tmean：跨时间的平均值
-Tstd：跨时间的标准偏差
-Tmax：跨时间的最大值
-Tmaxn：跨时间的最大值的时间指数
-Tmin：跨时间的最小值
-Tmedian : 各个时间段的中位数
-Tperc <百分比> : 全范围的第n个百分点(0-100)。
-Tar1 : temporal AR(1) coefficient (use -odt float and probably demean first)

基本统计操作Basic statistical operations
-pval : 非参数未校正的P值统计图像
-pval0 : 与-pval相同，但将零作为缺失数据。
-cpval : 与-pval相同，但给出了FWE修正的P值
-ztop : 将Z值图转换为（未校正的）P值图
-ptoz : 将（未校正的）P值图转换为Z值图
-rank : Convert data to ranks (over T dim)
-ranknorm：Transform to Normal dist via ranks

#example 1
fslmaths inputVolume -add inputVolume2 output_volume
#example 2
fslmaths inputVolume -add 2.5 output_volume
#example 3
fslmaths inputVolume -add 2.5 -mul inputVolume2 output_volume
#example 4
fslmaths 4D_inputVolume -Tmean -mul -1 -add 4D_inputVolume demeaned_4D_inputVolume

二、fslstats

fslstats是一个用于计算各种数值的通用工具

> # Usage: 
> fslstats [-t] <input> [options]`

-t 将计算4D图像的每个3D volume的值，每个volume是一行
-k < indexMask > 指定mask， 将从indexMask中生成单独的n个子任务，用于索引值1…n，其中n是indexMask中的最大索引值，并为每个子任务生成统计数据。比如某个atlas有10个分区，那么就会输出每个分区的统计值

-l : 设置较低的阈值
-u : 设置上限阈值
-r : 输出 <robust最小强度> <robust最大强度>。
-R : 输出<最小强度><最大强度>。
-E : 输出平均熵；mean(-i*ln(i))
-E : 输出平均熵（非零体素的）。
-v : 输出<体素><体积>。
-V : 输出<体素> <体积> (非零体素)
-m : 输出平均数
-M : 输出平均值（对于非零的体素）
-s : 输出标准差
-S : 输出标准差（对于非零的体素）。
-w : 输出最小的ROI 包含非零体素的ROI。
-x : 输出最大体素的坐标
-X : 输出最小体素的坐标
-c：输出centre-of-gravity（cog），以毫米为坐标。
-C : 输出以体素坐标表示的cog。
-p : 输出第n个百分位数（n在0和100之间）。
-P : 输出第n个百分位数（对非零体素）。
-a : 使用所有图像强度的绝对值
-n : 将NaN或Inf替换为0
-k : 使用指定的图像（文件名）进行遮蔽 - 覆盖下限和上限阈值
-d : 取基本图像和这里指定的图像之间的差值
-h : 输出一个带有nbins的直方图（只针对经过阈值/mask内的体素）。
-H : 输出一个直方图（只针对经过阈值/mask内的体素），有nbins和直方图的min和max限制。

#example 1
fslstats tfce_corrp_image.nii.gz -R 
#example 2
fslstats highres -m -M

三、fslmeants

fslmeants 可以输出ROI mask内参数的平均值

平均值取自mask内的所有体素，如果没有指定mask，则计算图像中的所有体素。

#Usage: fslmeants -i <filename> input 4D image
#example 1
fslmeants -i filtered_func_data -o meants.txt -m my_mask
# example 2
fslmeants -i filtered_func_data -m my_mask # input 3D mask
# example 3
fslmeants -i filtered_func_data -c 24 19 10 
#可选参数（你可以选择性地指定一个或多个）:
	-o <filename>	输出txt文件的名字
	-m <filename>	输入3D mask
	-c <x y z>	 坐标值
	--usemm		使用mm而不是体素坐标（针对-c选项）
	--showall	显示mask内所有体素的参数值
	--eig	   计算特征变量而不是平均值（输出的平均值为0）。
	--order	 选择Eigenvariates的数量（默认为1）
	--no_bin	 在计算特征变量时不对mask进行二值化处理      
	--label	输入3D label图像（为每个整数label值生成单独的平均值 - 不能与showall一起使用）。
	--transpose	以转置格式输出结果（每个体素/平均数为一行）。
	-v,--诊断信息
	-h,--帮助
	-w	输出加权平均值，使用mask的值作为权重，然后退出。
	

例如从4D骨架图像中获取ROI平均值可以用以下命令

#fslmeants
fslmeants -i all_FA_skeletonised.nii.gz -m roimask -o meants_roi
#fslstats
fslstats -t all_FA_skeletonised.nii.gz -k roimask -M -V > meants2_roi

参考链接
https://lixiangcx.wordpress.com/2018/07/23/basic-fsl-image-calculation-commands/