Z-stack Focus Analyzer

Z-stack 多焦面分析工具。当前仓库版本来自 zstack_focus_analyzer_v2_6_fast_projection.zip，主版本为 v2.6 fast projection。

当前版本

• zstack_focus_analyzer.py: Tkinter GUI 主程序。
• requirements.txt: Python 依赖。

v2.6 重点包括：

• 快速最大亮度投影。
• 快速峰值 Z 高度图。
• 快速峰值 Z + 抛物线插值。
• 保留逐点高斯拟合，用于更精密的正式分析。
• 支持 ROI、mask 排除区、平面拟合、Rx/Ry、PV、RMS、TTV 等分析输出。

运行

python -m pip install -r requirements.txt
python .\zstack_focus_analyzer.py

Demo 测试数据

demo_zstack/ 内含 10 张共聚焦风格的 Z-stack 演示图（黑背景、黑色圆 mark、白色亮边缘）， 亮度沿 Z 呈高斯峰（焦面在第 5/6 层），并带有轻微 X 向焦面倾斜，方便快速体验三个页面的功能。 可用 make_demo_zstack.py 重新生成：

python .\make_demo_zstack.py

更新记录

• 修复：快速最大亮度投影 / 快速峰值Z 等“快速投影/亮度”类高度图算法此前误用清晰度高频能量作为 Z 向评分，导致名义“亮度投影”实际跑的是清晰度。现已统一改为使用原始灰度亮度，与“共聚焦亮度峰值” 结果一致（清晰度类算法不受影响）。
• 修复：高度图、逐层漂移的后台线程此前在子线程里读取 Tkinter 变量（Z 起点/步距等），存在崩溃风险。 现改为在主线程先取好 Z 值和图片列表再传入 worker，子线程不再触碰任何 tk 变量。
• 优化：切层显示不再为获取原图尺寸而重复解码整张大图（改用尺寸缓存），并给层选择滑块加了防抖， 拖动大图时明显更顺。显示缓存改为 LRU 淘汰。
• 功能：FOV 高度图网格尺寸放开到 >= 1，填 1 即逐像素（不做网格平均），可生成逐像素高斯 亮度融合(EDF)图。配合下面的向量化提速，逐像素也只需数秒。
• 清理：LayerResult 用正式字段 combined_score 取代未使用的 score/z_um。
• 大幅提速：高度图逐像素拟合由“逐像素 scipy curve_fit”改为全向量化的 log-抛物线解析拟合 （与原 log-Gaussian 退化算法同源）。grid=1 整幅 512×512 逐像素高斯由约 10 分钟降到约 8 秒 （ROI 更快）。所有快速/逐点模式统一走该向量化路径。
• 高度对全 FOV 拟合（背景也算）：用于 Rx/Ry 的高度图对每个网格点都做高斯/亚层拟合， 背景(基底)也参与，从而拟合出基准平面、量出整幅倾角；mark 等特征作为相对基准的偏差正常显示， 不会被当噪声删除。信号门限 TOPO_SIGNAL_REL 现仅用于亮度融合(EDF)（背景融合无意义且耗时， 故只融合强信号像素；背景在显示时用最大亮度投影填回）。
• 3D 高度图 + 背景补全 + 稳健滤波：第四张子图由“拟合质量/置信度”改为 FOV 高度 3D 曲面 （左手系 X右/Y里/Z下，Z 轴向下，叠加灰色基准拟合平面，可鼠标拖拽旋转），便于直观判断感兴趣 区域相对基准零平面的倾角。FOV 高度图（2D 与 3D）的背景/被剔除点用最近邻真实高度补全， 不再留白；统计（Rx/Ry、PV/RMS/TTV）仍只用真实测量点。残差 nσ 滤波改用 MAD（中位数绝对偏差） 稳健估计并以中位数为中心设阈值，能更干净地剔除明显离群噪声后再计算 Rx/Ry。
• 高度噪声分层滤波（FOV 页可调，能滤噪又保住 mark 等真实特征）：
  1. 最低 R²：高斯拟合 R² 低于阈值的点视为不可信测量（弱信号/饱和/多峰）剔除，0 关闭；
  2. 孤立尖刺 nσ + 最大尖刺 px：相对局部中值显著偏离、且连通域不超过设定像素数的点判为孤立噪声 剔除——孤立坏点是小连通域会被清除，mark/孔是大连通域会保留（不会再把整圈 mark 当噪声删掉）； 被剔点用邻域真实高度补全；
  3. 平面残差 nσ：用稳健 MAD 迭代拟合基准平面、求 Rx/Ry，特征/异常自动排除出平面拟合（仍保留显示）。
• 显示修复：高度图/融合图各子图改为等比例（aspect="equal"），mark 圆孔不再被拉伸成椭圆； 高斯融合(EDF)图的背景（未参与融合的像素）用原始最大亮度投影填回，显示/导出 PNG 都是 完整的“黑底+亮环”图，而不是背景空白。新增鼠标滚轮就地缩放（以光标为中心），方便检查细节； 切换图表布局时释放残留的 ROI 框选器，避免拦截缩放/平移。

说明

这是网页版 ChatGPT 生成并打包的多焦面分析工具版本。本次上传将压缩包内容展开到仓库根目录，方便后续直接 clone 和继续开发。