蛋白質(zhì)凝膠圖像消噪技術(shù)研究.pdf

1、雙向凝膠電泳技術(shù)是蛋白質(zhì)組學(xué)研究的核心技術(shù),對(duì)于推動(dòng)蛋白質(zhì)組學(xué)的發(fā)展發(fā)揮了重要作用.蛋白質(zhì)雙向凝膠電泳圖像是根據(jù)蛋白質(zhì)等電點(diǎn)和相對(duì)分子量的不同把蛋白質(zhì)在一塊凝膠上以點(diǎn)狀的形式分離開(kāi)來(lái).由于數(shù)據(jù)量龐大,基于計(jì)算機(jī)的蛋白質(zhì)凝膠圖像分析是蛋白質(zhì)組學(xué)分析的關(guān)鍵步驟.凝膠圖像計(jì)算機(jī)分析主要包括:圖像預(yù)處理(噪聲去除、背景校正等)、蛋白點(diǎn)檢測(cè)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(duì)圖像背景的

2、過(guò)估計(jì),幫助提取微弱但又非常重要的蛋白點(diǎn);可以減少偽影(即假的蛋白點(diǎn))的產(chǎn)生,提高蛋白點(diǎn)檢測(cè)的可靠性;還能更精確地估計(jì)蛋白點(diǎn)的信息,如蛋白點(diǎn)的體積等.本論文主要針對(duì)凝膠圖像的消噪技術(shù)進(jìn)行研究。
　　凝膠圖像的空域?yàn)V波,概念簡(jiǎn)單,計(jì)算效率高,但會(huì)導(dǎo)致圖像模糊甚至失真嚴(yán)重;利用小波去噪無(wú)論是在圖像質(zhì)量上還是在PSNR值上都優(yōu)于空域?yàn)V波,但是小波在不連續(xù)點(diǎn)周圍容易產(chǎn)生偽吉布斯現(xiàn)象.本論文采用平移不變量去噪(TI),通過(guò)改變不連續(xù)點(diǎn)的位置

3、來(lái)抑制偽吉布斯現(xiàn)象.實(shí)驗(yàn)證明,這種方法較小波去噪確實(shí)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(zhì)點(diǎn)大小形狀各不一,從多個(gè)不同的方向獲取信息可以減少蛋白點(diǎn)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(hù)上有很大的優(yōu)勢(shì).但TV容易產(chǎn)生階梯效應(yīng),體現(xiàn)在凝膠圖像上就是相鄰兩個(gè)蛋白點(diǎn)被混疊成一個(gè)蛋白點(diǎn),這將直接影響蛋白點(diǎn)的檢測(cè)、定量和匹配工作的質(zhì)量.本論文將上述兩種方法有效結(jié)合,提出了一種

4、新的凝膠圖像消噪方法WTTV.WTTV邊緣細(xì)節(jié)保護(hù)能力強(qiáng),減少了蛋白點(diǎn)的丟失和假的蛋白點(diǎn)的產(chǎn)生,且PSNR值很高.同時(shí),本論文進(jìn)一步提出改進(jìn)的非局部平均(Non Local means)算法,根據(jù)像素點(diǎn)間的相似程度進(jìn)行去噪,在結(jié)構(gòu)、細(xì)節(jié)和紋理保護(hù)方面有很大優(yōu)勢(shì),有效地解決了WTTV方法所需參數(shù)比較多、計(jì)算復(fù)雜度高、不便于實(shí)際應(yīng)用等問(wèn)題.改進(jìn)的Non Local means算法計(jì)算簡(jiǎn)單,效率高,便于實(shí)際應(yīng)用.
　　本論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

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(jié)合,一方面彌補(bǔ)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(chǎn)生.通過(guò)對(duì)小波去噪、TI去噪、TV去噪和WTTV進(jìn)行比較實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明應(yīng)用WTTV去噪后,圖像質(zhì)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(jì)算復(fù)雜度高,不便于實(shí)際應(yīng)用.
　　2.提出了改進(jìn)的Non Local means算法.根據(jù)像素點(diǎn)間的相似程度進(jìn)