eGPS_v1.0.4_五秒做一个热图你值得拥有

专题汇总

<一> 科学家发布生物进化与多组学综合分析软件
<二> eGPS开篇与使用示例一
<三> eGPS使用示例二
<三> eGPS使用示例三与其他

eGPS 下载地址:http://www.egps-software.org/
QQ group: 550899355

如果下面的GIF难以观看或者观看费劲,请移步bilibili观看。可直接搜索eGPS或者点击这里

说明

EGPS在近两个月的开发之后,我们带来了新的功能模块。首先是热图。

热图、点图、线图、韦恩图是常用的数据可视化手段。详见两篇综述:

  1. Annual Review of Biomedical Data Science, 《Visualization of Biomedical Data》

  2. 《Visualization of omics data for systems biology》

下面三张图是最常用的数据可视化得到的图:

常见的数据可视化

热图已有的软件有不少,从最简单的Excel到各种统计软件的热图模块,还有各种编程语言如R语言中的pheatmap,Python的seaborn等。但是这些要不就是学习成本高,要不就是功能不全达不到常用的组学热图的要求。

这里我们推荐我们eGPS的热图绘制模块,它包含如下的功能:

  1. 要能够进行数据的变换,包括: 1)转置;2)各种归一化变换

  2. 支持大型矩阵的可视化

  3. 支持行或者列的添加标签

  4. 可以层次聚类,Kmeans聚类等

  5. 可导入进化树,与热图并存

  6. 支持分块,添加gap方便

  7. 高度交互式,可拖拽排列图形元素

  8. 好用的颜色配置器来设置配色方案

  9. 同时还可以脚本化运行,通过类似命令行的方式来运行

目前我们更新的 1.0.4版本已经实现了九种功能。后期会带来环化的功能!

首先是热图的基本知识:

对于一个数据矩阵M = {x_ij},令min为矩阵M的最小值,max为M的最大值。然后定义一个渐变的颜色条,例如从白色到红色。那么min对应的颜色是白色,max对应的是红色,其它的值x_ij按照线性对应关系显示相应的颜色。这就是热图,在原理上仅此而已!

所以,对于一个热图,有些操作是绝对没有什么意义的:例如

  1. 把热图中的一块拖出来。

  2. 把热图中的一块颜色我们人为改变。

热图模块的基本使用

准备示例文件,打开eGPS示例文件的HEATMAP目录,然后打开eGPS软件,导入testData_noParameters.eheatmap文件。点击热图模块进入热图。

导入数据进入热图模块

默认的界面显示如下:会显示每个格子的边界(border),行名,列名与图例(legend)。

热图界面

左侧参数栏说明

左侧的参数控制面板有:

Convenient Operation放置了各种按钮,用以快捷操作,每个按钮的功能在提示字符串(tooltip);

第一个是自适应,当改变窗口大小的时候可以按此按钮自动适应窗口。第二个是重新把所有参数设置为默认状态。第三个是输入矩阵的转置。第四个是重新读取文件以生成新的热图,这个选项专门为命令行运行而生,用户可以直接修改绘制参数,重新读取文件,这样就可以一次性更改多个参数。第五个是随机生成热图的配色方案。第六个是存储当前参数与数据,类似于打游戏时候的存档,第六个是恢复,存档后可以直接恢复。第七个是导入进化树文件,在左侧排布上进化树,注意进化树的OUT名字和数量得和所有行名保持一致。

快捷操作

Data Transformation: 是各种对行的数据变换,若需要对行进行变换,请先转置。

Z-score是标准的正态化变换;Min-Max scaling是(x_ij –min) / (max - min) 变换;还有常规的log变换与Cox-Box变换,对于此变换我们现在实现的策略是:当该行数据全部大于0时,lambda依次取值{-2,-1.5,-1,-0.5,0,0.5,1,1.5,2},然后用Kolmogorov Smirnov Test检验数据的正态性,取最符合正态性的lambda值,最终给出平均值。

数据变换

Hierarchical Clustering:是针对层次聚类的选项。

层次聚类选项

这里总共有三大类参数,第一个是层次聚类,Element中的组件值的改动会触发聚类操作。
当选择任意一个非 ”No cluster”选项时,后面的参数都会启用。

用户可以选择对行聚类,对列聚类或者都聚类。层次聚类有两个重要参数,包括距离矩阵的计算方法与Linkage方法。

Hierarchical Clustering:是针对层次聚类的选项。

这里总共有三大类参数,第一个是层次聚类,Element中的组件值的改动会触发聚类操作。
当选择任意一个非 ”No cluster”选项时,后面的参数都会启用。

用户可以选择对行聚类,对列聚类或者都聚类。层次聚类有两个重要参数,包括距离矩阵的计算方法与Linkage方法。

K-Means聚类选项

Display 是针对界面效果的选项:

展示选项

首先是 Data values , 该选项表示是否显示每个热图格子的数值。Value status 中的组件值的改变会触发热图的更改。Number of decimals表示显示的小数位数;Partial bounds factor针对Partial Ori.与Partial Pre. 选项而设。当选择此选项时:minValue<= x <= minValue + factor and maxValue - factor <= x <= maxValue 会被显示出来。这个选项主要是针对人们往往对那些极端的值很有兴趣。

第二个是Border选项。点击Check box组件会触发更新操作。用户可以点击Col按钮更改颜色。

第三个是Legend选项。点击Check box组件会触发更新操作。Legend的大小会根据所设置的长和宽进行绘制。

第四个和第五个是对行名与列名的操作,同样点击Check box组件会触发更新操作。这些操作会根据旋转角度、字体与颜色来进行。

第六个是对格子的形状与颜色进行配置,热图最重要的配色方案可以在这里进行设置。我们预置了一些配色方案,同时我们支持用户自己进行配色。选择costumed选项可以自己配置颜色,详细的使用请见下文

最后一个是但是注释标签的大小,对于该选项 我们只设置了当前默认值的大小。欢迎用户反馈需求。

当点击display options 参数栏中的Cell --> Color scheme --> costumed 参数后可以掉出热图模块中的颜色配置器。

最顶层是渐变颜色的预览,当配置完颜色后可以直接在这里预览。

之后是一个颜色分配器,用户可以新增或者删除颜色坐标,每个颜色坐标都可以重新设置颜色。特别的,我们实现了一个全屏幕的取色器,可以方便用户从其它地方去取色。

再下面是一个默认的取色器,可以从样本、HSV、HSL、RGB、CMYK子栏目中获取颜色。

取完的颜色会在这里显示预览。

最后是相应的按钮,Screen color picker可以换起全局的颜色选择器,之后是一个颜色的RGB值。点击OK按钮会在热图上应用当前的渐变色。

颜色选择器

最后的Layout选项栏,我们当前实现了rectangular的布局。

首先是对聚类形成的树的控件位置的分配。因为我们的热图本身是高度交互式的,所以这里只是显示了当前分配的一些结果。

设置单个gap的大小,当设置了gap时可显示效果。

重新设置格子大小。

后面我们将会实现circular布局,我们计划改功能与circos 一起做。

布局参数栏

交互式功能

下面介绍热图的交互式功能,我们将以导入testData_withParameters.eheatmap 文件之后的热图为例进行讲解。

当鼠标单击聚类树的节点时,可以选择相应的cluster。右键点击时会弹出如下菜单:

树的交互

第一个是新增注释,右边的CellType、GeneClass即为注释。左边树新增的话会显示为行注释,上面的树会新增为列注释。第二个是输出cluster信息,此信息会以行名或者列名的形式输出为单个文件。第三个和第四个是移除注释,第五个和第六个是移除gap。

当鼠标单击图中注释标签时,会显示选中状态,此时按“Delete”键可以删除单个注释。

注释标签的交互

当鼠标单击格子时,会显示激活状态。拖拽格子,激活选择状态时,可添加gaps。

格子的交互

当鼠标拖拽批量选择行名或者列名时,也可以设置注释标签。不同的是,它多了可以加载到已有标签的功能。

名字的交互

热图特色

能够进行数据的变换,包括: 1)转置;2)各种归一化变换

点击Convenient Operation中的转置按钮即可转置,点击Data Transformation中的各种数据变换即可变换。

数据变换

好用的颜色配置器来设置配色方案

点击Display 面板 Cell 中的Color scheme。我们内置了一些配色方案,同时也只是自己去调色。并且支持全屏幕的color picker。

配色方案

可以层次聚类,Kmeans聚类等

点击Cluster options 中的层次聚类Element组件与K-Means聚类中的Element组件可以触发聚类。

聚类

支持行或者列的添加标签

通过聚类树或者名称右键点击之后可以添加行或者列标签。


注释

支持分块,添加gap方便

选定热图的格子之后可以右键点击产生gap。


分块

高度交互式,可拖拽排列图形元素

交互式拖拽

可导入进化树,与热图并存

点击Convenient Operation中的导入按钮即可导入进化树。

进化树

同时还可以脚本化运行,通过类似命令行的方式来运行

脚本化运行

支持大型矩阵的可视化

大型矩阵可视化

环化

这个功能我们准备和circos一起做了。先立个flag

欢迎使用eGPS,欢迎加入我们的QQ群~

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 215,794评论 6 498
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 92,050评论 3 391
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 161,587评论 0 351
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 57,861评论 1 290
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 66,901评论 6 388
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 50,898评论 1 295
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 39,832评论 3 416
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 38,617评论 0 271
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 45,077评论 1 308
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 37,349评论 2 331
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 39,483评论 1 345
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 35,199评论 5 341
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 40,824评论 3 325
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 31,442评论 0 21
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 32,632评论 1 268
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 47,474评论 2 368
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 44,393评论 2 352