Erste Schritte mit der trEPR-Toolbox

Ziel dieser Beschreibung ist es, den Nutzer erst einmal grundsätzlich mit dem Aussehen und den Funktionen der graphischen Oberfläche (GUI) der trEPR-Toolbox vertraut zu machen.

Zum Starten der GUI nach erfolgreicher Installation einfach trEPR in Matlab eingeben. Das sollte dann ein Fenster wie unten beschrieben öffnen.

Das Hauptfenster der GUI besteht neben dem zentralen Bereich für die Anzeige der Spektren aus (momentan) vier Bereichen mit Steuerelementen, einmal von den Schiebereglern (Slidern) rechts neben und unterhalb der Spektrenanzeige. Diese vier Bereiche sind im folgenden Bild farbig markiert und werden weiter unten etwas ausführlicher beschrieben.

Hinweis: Die einzelnen Knöpfe sind in der Regel mit einem “Tooltip” (Hilfe beim Positionieren der Maus darüber) ausgestattet, um dem Nutzer zu erleichtern, auf die Funktion der einzelnen Elemente zu schließen und sich zurechtzufinden.

Der in der oben gezeigten Übersicht rot markierte Bereich dient dem Laden von Spektren:

Die Schalter bedeuten der Reihe nach:

dir

directory

ganzes Verzeichnis einlesen

comb

combine

Dateien zu einem Datensatz zusammenfügen (für die Freiburg-Daten besonders interessant)

POC

Pretrigger Offset Compensation

Korrektur des Offsets im Bereich vor dem Triggerimpuls

BGC

Background Correction

Untergrundkorrektur durch Abziehen der Mittelung der ersten zehn Zeitkurven vom gesamten Spektrum

Durch Auswahl der Schaltfläche “Load” öffnet sich ein Dialog, in dem man die Dateien auswählen kann, die man laden möchte.

Durch Festhalten der <key>C</key>-Taste können mehrere Dateien ausgewählt werden. Hinweis: Hat der Nutzer den Schalter “comb” ausgewählt, um die ausgewählten Dateien zu einem Datensatz zusammenzufassen, ist er selbst dafür verantwortlich, daß er nur solche Dateien auswählt, die auch zusammengehören. Anderenfalls kann nicht für die Resultate garantiert werden.

Sind entsprechende Kompensationsmethoden (POC, BGC) ausgewählt, werden diese automatisch auf die eingelesenen Datensätze angewandt. Man kann das aber auch nachträglich für den gerade aktiven Datensatz machen (Menü “Tools” → “Corrections…”).

Als nächster Schritt, wenn Spektren geladen wurden (s.o.), sollten ein oder mehrere geladene Spektren zu den sichtbaren Spektren hinzugefügt werden, um sie anzeigen und weiter manipulieren zu können. Das erfolgt über den in der Übersicht magenta markierten Bereich links unten in der GUI:

Sobald Spektren geladen sind, erscheint die Schaltfläche “Show” als auswählbar. Damit kann das jeweils gerade aktive (ausgewählte) Spektrum aus der Liste der nichtsichtbaren Spektren in die Liste der sichtbaren transferiert werden:

Sobald mehr als ein geladenes Spektrum sichtbar ist, können die Spektren aufakkumuliert werden (Schaltfläche “Accum…”), außerdem kann das gerade aktive Spektrum wieder in die Liste der nichtsichtbaren Spektren verschoben werden. Ebenso kann der Typ der Darstellung (2D, B0-Spektren, Zeitkurven) ausgewählt werden:

Das Entfernen des gerade aktiven Spektrums ist ebenso möglich (“Remove”) wie die Anzeige von Zusatzinformationen zu einem Spektrum (“Info”). Gerade die letztere Funktion ist noch nicht voll ausgereift und wird einige Veränderungen erfahren, sowohl hinsichtlich der angezeigten Informationen als auch hinsichtlich dessen, was man an den Parametern ändern kann.

Zusammenfassung der Schaltflächen und ihrer Funktion

Show

aktuell in der Liste der nicht angezeigten Spektren (“Invisible spectra”) ausgewähltes Spektrum in die Liste der sichtbaren Spektren (“Visible spectra”) verschieben

Hide

aktuell in der Liste der sichtbaren Spektren ausgewähltes Spektrum in die Liste der nicht angezeigten Spektren verschieben

Remove

aktuell aktives Spektrum (in der Liste der sichtbaren Spektren markiert und angezeigt) aus der GUI entfernen (nicht vom Dateisystem, nur komplett aus der Anzeige)

Info

zusätzliche Informationen zum aktuell aktiven Spektrum anzeigen (öffnet zusätzliches Fenster)

Accum…

sichtbare Spektren akkumulieren (öffnet zusätzliches Fenster mit einer Reihe weiterer Optionen)

Save

aktuell aktives Spektrum speichern (nur aktiv, wenn das aktuell aktive Spektrum verändert wurde)

Die aktuellen Werte für alle Schieberegler werden im Bereich “Slider values” (in der Übersicht grün markiert) angezeigt und können hier auch direkt durch Eingabe von Zahlen verändert werden:

Auch hier gilt: Die Schieberegler sind erst dann aktiv, wenn mindestens ein Spektrum geladen wurde und aktuell sichtbar ist. Des weiteren sind die Schieberegler nur in den Anzeigemodi “B0 spectrum” und “transient” aktiv, da sie in der Darstellung der 2D-Plots keinen Effekt hätten.

Für die beiden untersten Zeilen, “B0” und “t”, ist jeweils im ersten Feld der Index der aktuellen Position im Datensatz angezeigt, im zweiten Feld der “reale” Wert. Hinweis: Momentan ist die Anzeige der Einheiten noch inkonsistent, sowohl zwischen Achsenbeschriftung und Anzeige in diesen Feldern als auch zwischen unterschiedlichen Datensätzen (G und mT, µs und s).

Häufig möchte man wissen, wieweit zwei Punkte in Spektren auseinanderliegen. Dazu dient die Funktion “Measure”, in der Übersicht blau markiert:

Auch hier sind die beiden Schaltflächen “Pick” und “Clear” nur dann aktiv, wenn auch ein Spektrum geladen wurde und aktuell angezeigt wird.

Durch einen Klick auf die Schaltfläche “Pick” wird der Mauscursor zum Fadenkreuz innerhalb des Anzeigebereiches, nach einem Klick (Auswahl des ersten Punktes) wird dieser festgehalten und man kann einen zweiten Punkt auswählen. Gleichzeitig werden die Differenzen in x- und y-Richtung angezeigt. Die Schaltfläche “Clear” löscht diese Felder wieder.

Auch bei diesen Schaltflächen gilt, was oben gesagt wurde: Links wird der jeweilige Index im Datensatz angezeigt, rechts der “reale” Wert. (Achtung: Auch hier gibt es noch Inkonsistenzen bei den Einheiten!)

Häufig weisen Spektren eine (kleine) Drift auf, die man gerne durch Abziehen einer “Baseline” korrigieren möchte.

<note tip>Manchmal kann man anstelle der Baselinekorrektur auch zwei Spektren, die in unterschiedlicher Feldrichtung aufgenommen wurden (eines aufsteigend, eines absteigend), einfach aufakkumulieren und so den Drift ebenfalls sehr einfach kompensieren.</note>

Durch Auswählen des entsprechenden Menüpunktes “Tools” → “Corrections” → “Baseline correction… (BLC)” öffnet sich das zugehörige Fenster:

Wie man aus dem Bild erkennen kann, gibt es zwei Achsen, in der oberen kann man sich das korrigierte Spektrum zu jeder beliebigen Zeit anschauen (Schieberegler rechts neben dem Spektrum), in der unteren wird der Bereich des Spektrums am Ende der Zeitspur angezeigt, der auch zum Fit der Baseline herangezogen wird. Die Position des Schiebereglers wird im Bereich “Position in time” rechts unten im Fenster sowohl als Index als auch als “reale” Zeit angezeigt:

Durch Eingabe von Werten kann die aktuelle Position auch entsprechend gesetzt werden.

Die Bereiche am linken und rechten Rand des Spektrums, die zum Fit herangezogen werden, werden durch die roten Balken unten in den beiden Achsen angezeigt. Sie können über Schieberegler und über die „Pick“-Funktion auch direkt mit der Maus im Fenster festgelegt werden:

Darüber hinaus können noch je zwei weitere Punkte ausgewählt werden, die in den Fit einbezogen werden:

Durch Auswählen der jeweiligen Schaltfläche neben den Punkten erscheint in den Achsen der zusätzliche Punkt als vertikale rote Linie:

Durch Auswählen der Schaltfläche “Pick” wird der Cursor innerhalb der Achsen zum Fadenkreuz, ein Klick übernimmt die aktuelle Mausposition als Position für den zusätzlichen Punkt:

Es spielt hierbei keine Rolle, in welcher der beiden Achsen der Punkt ausgewählt wird. Er wird in beiden angezeigt. Die hier angezeigten Werte sind Punkte im jeweiligen Datensatz (Indices). Gleiches gilt für die Fitbereiche (s.o.).

Als Methoden für die Baselinekorrektur stehen Polynome nullter bis dritter Ordnung zur Auswahl:

Alle in der Haupt-GUI sichtbaren Spektren erscheinen ebenfalls in der GUI zur Baselinekorrektur und können über die Auswahlbox unten links komfortabel ausgewählt werden.

Beim Wechsel zwischen den Spektren werden die eingestellten Parameter für das jeweilige Spektrum gespeichert und bei der erneuten Auswahl dieses Spektrums wiederhergestellt.

Schließt man das Fenster, erscheint ein Hinweisdialog, wenn man vorher Veränderungen an den Spektren vorgenommen hat. Dieser Dialog gibt dem Nutzer die Möglichkeit, sich zwischen der Rückkehr zum Fenster für die Baselinekorrektur, dem Abbruch der Baselinekorrektur und der Übernahme der Korrekturen in das Hauptfenster der GUI zu entscheiden:

Häufig gibt es mehrere Datensätze von ein und derselben Probe, die man gerne aufsummieren (aufakkumulieren) und so zu einem Datensatz zusammenfassen möchte. Da diese auf den ersten Blick eigentlich ganz einfache Aufgabe sich bei näherem Hinsehen als durchaus kompliziert herausstellt, gibt es ein eigenes Fenster dafür:

Auf den ersten Blick ähnelt dieses Fenster in vieler Hinsicht demjenigen für die Baselinekorrektur. So gibt es eine Achse, die den bereits aufakkumulierten Datensatz anzeigt, daneben einen Schieberegler (Slider) zum Durchfahren des Datensatzes in der Zeit.

Ähnlich dem Hauptfenster gibt es zwei Listen mit Spektren, aufakkumulierte und nicht aufakkumulierte:

Das dient dem komfortablen Beurteilen, ob man alle ursprünglich geladenen und angezeigten Datensätze aufakkumulieren möchte, was insbesondere dann von Interesse ist, wenn einer der Datensätze eine Drift oder ähnliches aufweist. Zur Erinnerung: Das angezeigte Spektrum ist stets bereits der akkumulierte Datensatz.

Anhand der Dateinamen der aktuell geladenen und akkumulierten Spektren versucht die GUI selbständig, einen passenden Dateinamen für den akkumulierten Datensatz zu bestimmen. Dieser wird unten links angezeigt:

Auf eine Dateiendung wird hier verzichtet, diese ist aber auch gar nicht notwendig oder sinnvoll. Die Daten der GUI werden in aller Regel als ZIP-Archive gespeichert, die die eigentlichen Daten als ASCII-Datei enthalten, die zugehörigen Metadaten (Parameter) als XML-Datei. Insofern wäre die Endung einer von der GUI gespeicherten Datei “zip”. Diese wird allerdings beim Speichern automatisch hinzugefügt.

Geht man von einem Satz identisch aufgenommener Spektren aus, ist alles ganz einfach. Kompliziert wird es aber, sobald einzelne Parameter (Schrittweiten, Bereiche der Achsen, etc.) sich zwischen den aufzuakkumulierenden Spektren unterscheiden. Deshalb gibt es unter der Anzeige des aufakkumulierten Spektrums (mit Möglichkeit zum Durchfahren der Zeitachse) sowohl einen “Info”- als auch einen “Resize”-Bereich.

Hinweis: Unter Annahme identischer Schrittweiten und Längen der Zeitprofile und lediglich etwas verschobener Feldachsen (wie das im Rahmen einer Frequenzkorrektur vorkommt) schneidet die GUI automatisch die Datensätze so zurecht, daß nur der größte gemeinsame Feldbereich der Spektren beachtet wird. In diesem Fall sind weitere Anpassungen nicht nötig.

Der Info-Bereich zeigt für das jeweils ausgewählte Spektrum wichtige Daten zu den beiden Dimensionen an:

Der Resize-Bereich erlaubt (künftig) das Verändern dieser Dimensionen durch den Nutzer, noch ist er allerdings nicht funktionsfähig:

Schließt man das Fenster, erscheint ein Hinweisdialog, wenn man vorher Veränderungen an den Spektren vorgenommen hat. Dieser Dialog gibt dem Nutzer die Möglichkeit, sich zwischen der Rückkehr zum Fenster für die Akkumulation, dem Abbruch der Akkumulation und der Übernahme des akkumulierten Datensatzes in das Hauptfenster der GUI zu entscheiden: