Fast curve review seems to be a GUI-specific feature.
[hooke.git] / doc / tutorial.txt
1 ********
2 Tutorial
3 ********
4
5 `A short video showing Hooke in action`_! (courtesy of Fabrizio
6 Benedetti, EPFL, Lausanne)
7
8 .. _A short video showing Hooke in action:
9   https://documents.epfl.ch/users/f/fb/fbenedet/www/hooke_short_demostration.ogv
10
11 .. toctree::
12    :maxdepth: 2
13
14    gui
15
16 Introduction
17 ============
18
19 This tutorial will focus on the command-line interface as the most
20 powerful, and leave the :doc:`gui` interface to another document.
21
22 .. _command-line: `Command-line interface`_
23
24 Installation
25 ============
26
27 See :doc:`install` for details on downloading and installing Hooke.
28
29
30 Command-line interface
31 ======================
32
33 Running the hooke shell
34 -----------------------
35
36 Hooke has a set of commands that depend on the loaded
37 :class:`hooke.plugin.Plugin`\s.  To access these commands, you'll need
38 to run the Hooke shell.::
39
40     $ hooke
41
42 If you are running hooke from the source directory (see
43 :doc:`install`), the equivalent command is::
44
45     $ python bin/hk.py
46
47 You may need to give the full path for Python on Windows systems, and
48 also check that the current working directory (`.`) is in your
49 `PYTHONPATH`.  See :manpage:`python(1)` for details.
50
51 As Hooke launches, you should see something like the following in your
52 terminal::
53
54     Hooke version 0.9.0.devel (Kenzo)
55
56     Copyright (C) 2006-2010 A. Seeholzer, Alberto Gomez-Casado, Allen
57     Chen, Fabrizio Benedetti, Francesco Musiani, Marco Brucale, Massimo
58     Sandal, Pancaldi Paolo, Richard Naud, Rolf Schmidt, W. Trevor King
59
60     Hooke comes with ABSOLUTELY NO WARRANTY and is licensed under the GNU
61     Lesser General Public License.  For details, run `license`.
62     ----
63     hooke>
64
65 The final line, ``hooke>``, is the Hooke prompt.  It allows you to
66 enter commands to interact with the interpreter.
67
68 Help
69 ----
70
71 All commands have help text explaining their purpose and usage.  The
72 text is stored in the code itself, and therefore more likely to be up
73 to date than this tutorial.  You can get a list of commands and topics
74 with::
75
76     hooke> help
77
78 Or see specific help on ``TOPIC`` with::
79
80     hooke> help TOPIC
81
82 for example::
83
84     hooke> help load_playlist
85
86 will give help on the ``load_playlist`` command.
87
88 Leaving Hooke
89 -------------
90
91 When you're done with an interactive Hooke session, you can close the
92 session with ``exit`` or its aliases ``quit`` and ``EOF`` (``EOF`` is
93 the end of the stdin stream, which is Ctrl-d in many shells).
94
95 Creating a playlist
96 -------------------
97
98 To start analyzing your curves, you first have to build a playlist.
99 The playlist is just an index of the force curve files you want to
100 analyze.  Imagine it as a music playlist (that’s why it is called a
101 playlist), but with data files instead of audio files.
102
103 Suppose you have 100 PicoForce curve files in your curves directory,
104 starting from :file:`mycurve.000` and ending in :file:`mycurve.100`
105 and you want to analyze them all.
106
107 You then can ``cd`` (change directory) to the directory::
108
109     hooke> cd --path c:\curves
110
111 Type ``pwd`` (print working directory) to check the directory is correct.::
112
113     hooke> pwd
114     c:\curves
115
116 You can list the files in the directory using ``ls`` or ``dir``
117 (they’re synonyms).::
118
119     hooke> ls
120     mycurve.000
121     mycurve.001
122     ...
123
124 Now you are ready to generate the playlist.  First, create a blank playlist::
125
126     hooke> new_playlist --output_playlist mylist
127
128 Ensure that the new playlist is active::
129
130     hooke> jump_to_playlist -- -1
131     hooke> get_playlist
132     <FilePlaylist mylist>
133
134 The ``--`` in the ``jump_to_playlist`` command lets
135 ``jump_to_playlist`` know that ``-1`` is an argument and not an
136 option.  Using the bare ``--`` is a POSIX specification [#POSIX]_
137 supported by the `optparse module`_.  You don't need to jump if
138 the new playlist is your only loaded playlist.
139
140 .. _optparse module:
141   http://docs.python.org/library/optparse.html#callback-example-6-variable-arguments
142
143 .. [#POSIX] `Guideline 10 of POSIX:2008's section 12.2 <http://www.opengroup.org/onlinepubs/9699919799/basedefs/V1_chap12.html#tag_12_02>`_ states:
144
145     "The first ``--`` argument that is not an option-argument should be
146     accepted as a delimiter indicating the end of options. Any
147     following arguments should be treated as operands, even if they
148     begin with the ``-`` character."
149
150 Then glob your curves onto the new list::
151
152     hooke> glob_curves_to_playlist mycurve.*
153
154 You can also be more specific with wildcards.  For example::
155
156     hooke> glob_curve_to_playlist mycurve.05*
157
158 will take only curves from :file:`mycurve.050` to :file:`mycurve.059`.
159
160 Note that by using ``glob_curves_to_playlist`` you just generate the
161 playlist in the local session. To save your playlist to a file for
162 future reuse, type::
163
164     hooke> save_playlist --output mylist
165
166 In this example, the list will be saved in the file
167 :file:`mylist.hkp`.  Hooke will add the extension ``.hkp`` (Hooke
168 playlist) to the playlist if you forget to.  The ``.hkp`` file is an
169 XML file you can read and edit with any text editor (i.e. Wordpad), if
170 needed.  If you want to load it, simply issue ``load_playlist
171 mylist.hkp`` or ``load_playlist mylist``, Hooke will add ``.hkp`` if
172 necessary.
173
174 If, generating the playlist, you are including by chance a non-force
175 curve file that Hooke cannot open, Hooke will log a warning and
176 continue on.
177
178 Navigating the playlist
179 -----------------------
180
181 Now you can navigate through your playlist using the commands
182 ``next_curve`` and ``previous_curve``. You don’t need to type
183 ``next_curve`` every time to run along a list of curves.  You can
184 navigate through the command history by using the up and down arrows,
185 or auto-complete partial commands with TAB.  From the last curve of
186 your playlist, ``next_curve`` will wrap around to the first curve.
187 Analogously, issuing ``previous_curve`` at the first curve will jump
188 to the last.
189
190 You can also jump to a given curve::
191
192     hooke> jump_to_curve 14
193
194 will jump to the 14th curve in the zero-indexed playlist.
195
196 .. todo:: ``jump_to_curve <PATH>``, where the path can be either an
197   absolute path or a path relative to the directory holding the
198   playlist file.
199
200 Replace ``curve`` with ``playlist`` in the above commands to navigate
201 around through the list of loaded playlists.
202
203 Taking notes
204 ------------
205
206 You can take notes about the curves you are looking at.  Just type
207 ``set_note`` followed by the text you want to attach to that curve.
208 Hooke will save the text in your current playlist and in an external
209 log file.
210
211 .. todo:: No external file yet.  Is this important?
212
213 The output will look like this::
214
215     Notes taken at Sun Sep 17 20:42:07 2006
216     /home/cyclopia/work/tris/20060620a.041 | This is a note
217     /home/cyclopia/work/tris/20060620a.207 | This is another note
218     /home/cyclopia/work/tris/20060620a.286 | This is a third one
219
220 The log file name can be configured (:doc:`config`), but it defaults
221 to :file:`hooke.log`.
222
223 Usually curves you annotated are useful later.  You can create a
224 playlist for only annotated curves with
225
226     hooke> note_filter_playlist --output_playlist nice_list
227
228 will create sub-playlist `nice_list`.  Remember to save the new list
229 if you like it.
230
231 If you change your mind about a note, you can remove it by setting a
232 blank note string with ``set_note ''``.
233
234 Exporting curves
235 ----------------
236
237 You can export Hooke curves as images and as text columns.  To export
238 as images or text, use the ``export_block`` command.  Supported
239 formats are PNG (Portable Network Graphic, raster) and EPS
240 (Encapsulated Postscript, vector).  The export format is determined by
241 the filename extension, so ``export_block --output foo.png``,
242 ``export_block --output foo.eps``, and ``export_block --output
243 foo.txt`` will save PNG, EPS, and TAB-delimited text files
244 respectively.
245
246 .. todo:: Currently no PNG or EPS output, use the GUI and the plot
247   panel's toolbar for non-text exports.
248
249 .. todo:: Multiple cycles in exported data?  Solution: blank lines for
250   "breaks", add option to extract specific sections using Python's
251   slice notation.
252
253 If you don't want the entire block, try the ``cut`` command.
254
255 Analysis
256 --------
257
258 The commands we have covered so far allow basic bookkeeping.  The
259 point of Hooke, though, is to allow you to easily analyze force
260 spectroscopy data.  We cover those analysis commands in this section.
261
262 Measuring distances and forces
263 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
264
265 To measure the distance between points, use the ``delta`` command.
266 For example,::
267
268     hooke> delta 300 500
269
270 will measure the distance between the 300th point and the 500th point.
271 One difficulty with the command line interface is that is difficult
272 to know which points you're interested without seeing the plot.  The
273 two ways around this are:
274
275 1) Export the block (with ``export_block``), and graph the exported
276    file with a program of your choice (e.g. Gnuplot_).  Use the
277    resulting graph to determine the indices of the points you are
278    interested in.
279 2) Run Hooke's GUI instead of the command line when you need to make
280    manual measurements.  See :doc:`gui` for details.
281
282 .. _Gnuplot: http://gnuplot.sourceforge.net/
283
284 Worm like chain and freely jointed chain fitting
285 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
286
287 Polymer model fitting is a complicated beast.  To correctly fit your
288 chosen model (WLC, FJC, etc.), you need to execute a multi-step
289 analysis.  Hooke provides a flexible chain of curve analyisis commands
290 that create new data columns (e.g. `deflection (N)`) or store
291 information in a curve's `info` dictionary (e.g. `flat filter peaks`).
292 You can, if necessary, adjust the names of input and output columns
293 and `info` values to combine the available commands in new and useful
294 ways.::
295
296     hooke> zero_surface_contact_point --block retract
297     hooke> flat_filter_peaks --block retract --min_points 1
298     hooke> zero_surface_contact_point --block retract
299     ...        --ignore_after_last_peak_info_name 'flat filter peaks'
300     hooke> convert_distance_to_force --block retract
301     ...        --deflection_column 'surface deflection (m)'
302     hooke> remove_cantilever_from_extension --block retract
303     hooke> flat_peaks_to_polymer_peaks --block retract
304     hooke> polymer_fit_peaks --block retract
305     hooke> export_block --block retract --output myblock.dat
306
307 See each command's `Help`_ for details.
308
309 Command stacks
310 ~~~~~~~~~~~~~~
311
312 Since you are likely to apply similar analysis to several curves,
313 Hooke provides :mod:`command stacks <hooke.command_stack>` for
314 bundling groups of commands.::
315
316     hooke> start_command_capture
317     hooke> zero_surface_contact_point --block retract
318     hooke> flat_filter_peaks --block retract --min_points 1
319     ...
320     hooke> stop_command_capture
321
322 You can check the state of the command stack with
323 ``get_command_stack`` and the state of capture with
324 ``get_command_capture_state``.  If you make mistakes, you can pop
325 commands from the stack with ``pop_command_from_stack``.  If you stop
326 capturing a command stack (e.g. to test a complicated command before
327 continuing), you can continue adding to the same stack with
328 ``restart_command_capture.``
329
330 To execute a command stack, run::
331
332     hooke> execute_command_stack
333
334 To execute a command stack on every curve in a playlist, run::
335
336     hooke> apply_command_stack_to_playlist
337
338 If you decide that there are commands in a curve's stack that you
339 don't want, you can clear the stack with::
340
341     hooke> clear_curve_command_stack
342
343 You can also save command stacks to disk (and reload them later,
344 potentially in a different Hooke session).::
345
346     hooke> save_command_stack --output my_stack
347     hooke> load_command_stack --input my_stack
348
349 Multiple curve analysis
350 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
351
352 You can analyze multiple curves by combining `Worm like chain and
353 freely jointed chain fitting`_ and `Command stacks`_.::
354
355     hooke> start_command_capture
356     hooke> zero_surface_contact_point --block retract
357     hooke> flat_filter_peaks --block retract --min_points 1
358     hooke> zero_surface_contact_point --block retract
359     ...        --ignore_after_last_peak_info_name 'flat filter peaks'
360     hooke> convert_distance_to_force --block retract
361     ...        --deflection_column 'surface deflection (m)'
362     hooke> remove_cantilever_from_extension --block retract
363     hooke> flat_peaks_to_polymer_peaks --block retract
364     hooke> polymer_fit_peaks --block retract
365     hooke> export_block --block retract --output myblock.dat
366     hooke> stop_command_capture
367     hooke> apply_command_stack_to_playlist
368
369 Configuring Hooke
370 -----------------
371
372 You can set environment variables to influence the behaviour of Hooke.
373 The command to use is ``set_config``.  Use ``get_config`` to read a
374 particular option and ``print_config`` to display the entire
375 configuration file.  To save changes, either run ``save_config`` or
376 start Hooke with the ``--save-config`` option.  See :doc:`config` for
377 details.