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),對于推動蛋白質(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)等電點和相對分子量的不同把蛋白質(zhì)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(zhì)凝膠圖像分析是蛋白質(zhì)組學(xué)分析的關(guān)鍵步驟.凝膠圖像計算機分析主要包括:圖像預(yù)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(chǎn)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(shù)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(dǎo)致圖像模糊甚至失真嚴重;利用小波去噪無論是在圖像質(zhì)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(chǎn)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(zhì)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(chǎn)生階梯效應(yīng),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(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邊緣細節(jié)保護能力強,減少了蛋白點的丟失和假的蛋白點的產(chǎn)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(jié)構(gòu)、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(fù)雜度高、不便于實際應(yīng)用等問題.改進的Non Local means算法計算簡單,效率高,便于實際應(yīng)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(jié)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(chǎn)生.通過對小波去噪、TI去噪、TV去噪和WTTV進行比較實驗,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,計算復(fù)雜度高,不便于實際應(yīng)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