蛋白質凝膠圖像消噪技術研究.pdf

1、雙向凝膠電泳技術是蛋白質組學研究的核心技術,對于推動蛋白質組學的發(fā)展發(fā)揮了重要作用.蛋白質雙向凝膠電泳圖像是根據(jù)蛋白質等電點和相對分子量的不同把蛋白質在一塊凝膠上以點狀的形式分離開來.由于數(shù)據(jù)量龐大,基于計算機的蛋白質凝膠圖像分析是蛋白質組學分析的關鍵步驟.凝膠圖像計算機分析主要包括:圖像預處理(噪聲去除、背景校正等)、蛋白點檢測及定量、凝膠匹配等,其中噪聲去除是凝膠圖像分析的第一步也是非常重要的一步.有效的噪聲去除可以防止對圖像背景的

2、過估計,幫助提取微弱但又非常重要的蛋白點;可以減少偽影(即假的蛋白點)的產生,提高蛋白點檢測的可靠性;還能更精確地估計蛋白點的信息,如蛋白點的體積等.本論文主要針對凝膠圖像的消噪技術進行研究。
　　凝膠圖像的空域濾波,概念簡單,計算效率高,但會導致圖像模糊甚至失真嚴重;利用小波去噪無論是在圖像質量上還是在PSNR值上都優(yōu)于空域濾波,但是小波在不連續(xù)點周圍容易產生偽吉布斯現(xiàn)象.本論文采用平移不變量去噪(TI),通過改變不連續(xù)點的位置

3、來抑制偽吉布斯現(xiàn)象.實驗證明,這種方法較小波去噪確實有很大的提高,但是TI在獲取方向信息上有一定的局限性。凝膠圖像中的蛋白質點大小形狀各不一,從多個不同的方向獲取信息可以減少蛋白點的丟失.基于全變差(TV)的偏微分方程,具有各向異性,在獲取方向信息和邊緣保護上有很大的優(yōu)勢.但TV容易產生階梯效應,體現(xiàn)在凝膠圖像上就是相鄰兩個蛋白點被混疊成一個蛋白點,這將直接影響蛋白點的檢測、定量和匹配工作的質量.本論文將上述兩種方法有效結合,提出了一種

4、新的凝膠圖像消噪方法WTTV.WTTV邊緣細節(jié)保護能力強,減少了蛋白點的丟失和假的蛋白點的產生,且PSNR值很高.同時,本論文進一步提出改進的非局部平均(Non Local means)算法,根據(jù)像素點間的相似程度進行去噪,在結構、細節(jié)和紋理保護方面有很大優(yōu)勢,有效地解決了WTTV方法所需參數(shù)比較多、計算復雜度高、不便于實際應用等問題.改進的Non Local means算法計算簡單,效率高,便于實際應用.
　　本論文的主要創(chuàng)新點

5、是:
　　1.提出了一種新的凝膠圖像消噪方法WTTV,它將平移不變量去噪和偏微分方程結合,一方面彌補了小波在獲取方向信息上的不足,另一方面減少了階梯現(xiàn)象的產生.通過對小波去噪、TI去噪、TV去噪和WTTV進行比較實驗,結果表明應用WTTV去噪后,圖像質量和PSNR值上都優(yōu)于其他幾種方法.但是WTTV所需參數(shù)比較多,計算復雜度高,不便于實際應用.
　　2.提出了改進的Non Local means算法.根據(jù)像素點間的相似程度進