DNA指纹图谱是通过实验使不同大小的DNA片断在凝胶底板上分离并显影而得到的图像，因不同种类及个体间DNA指纹图谱存在显著的差异，类似于人的指纹，因此在1984年，由英国科学家Alec Jeffreys首先将其命名为DNA指纹图谱。DNA指纹图谱首先在法医、亲子鉴定及遇难人员身份确定等社会领域得到应用。随后，当生物学家们将这种方法引入到生物学研究中时，其优越的表现使其成为目前分子生物学研究中一种普遍使用的手段，在种质资源保护、作物遗传育种等领域得到广泛的应用。 DNA指纹图谱的分析是一项十分机械且烦杂的工作，需要耗费生物学家大量的时间和精力，而且由于人工识别的不准确性，人员的不同可能造成分析结果的不同。因此，有必要借助计算机建立自动分析系统，实现图像识别、数据分析的自动化，减少分子生物学家在简单重复劳动上所浪费的时间，加快实验的进度，并进一步保证实验的准确性和可重复性。 1988年，英国Wellcome Trust Sanger研究所的Sulston教授等首先开始了对限制性片断自动分析技术的研究，开发出用于泳道跟踪和谱带探测的软件，并整合成为IMAGE软件包。随后，美国、荷兰等国科学家也开展了这方面的研究，开发出Bandleader，Cross Checker等软件。 IMAGE package作为最早的DNA指纹图谱自动分析软件包，具有良好的用户界面，同时其图像处理和显示也很强，但不足之处是其分析过程许多地方需要人工的干预，降低了易用性；另外，该软件设计的初衷是为了分析end—labeledDNA片段在丙稀酰胺凝胶上指纹图谱，而end—labeled片段通常来讲仅仅只能代表克隆DNA中的一部分，现在普遍采用的琼脂凝胶方法则能将所有来源一个克隆的限制性片段全部显示出来，所以该软件很多重要环节需要人为的干预以保证结果的正确性，这就降低了软件的自动化程度。另外一个不足之处是IMAGE只能在Solaris，Linux平台上运行，目前还没有提供可以在Windows平台上运行的版本。这对于目前绝大部分使用Windows操作系统的中国用户而言极不方便。 Bandleader是吸取了IMAGE package的经验后由Daniel R．Fuhrmann等开发出来的用于DNA指纹图谱识别的软件，它克服了IMAGE package的缺点，在识别的自动化程度上有所提高，但不足之处在于图像处理及分析方法较少，用户界面也有待改进；Cross Checker能够对RFLP，RAPD和AFLP方法生成的DNA指纹图谱进行半自动的分析，但它的主要功能是对分析结果的计算机辅助说明，自动化程度较低。 本研究受国家高技术研究发展计划“作物分子虚拟设计育种研究”项目的资助，对DNA指纹图谱自动分析系统的设计与实现及其算法，展开研究和讨论，构建了DNA指纹图谱自动分析系统框架，发展了一种基于阈值的图像分割算法——置信区间法。 在对上述软件充分分析和对数字图像处理方法进行充分研究的基础上，作者设计了DNA指纹图谱分析系统(DNA Fingerprint Analysis System，FAS)，完善了DNA指纹图谱的数学模型，西南农业大学硕士学位论文摘要该模型表达了图谱中限制性片断大小和其位移之间的函教关系。DNA指纹图谱分析系统(FAs)数字图像处理的具体步骤包括:l)预处理.目的主要是去除嗓声和皿像幼强，具体手段包括直方图均衡化、图像锐化和中值滤波等;2)泳道分割。目的是将图谱中不同的泳道分剖开来，形成一个个逻辑上相对独立的实体便于下一步分别进行分析。根据ONA指纹图谱的特点，作者采用了利用两个谱带(band)间灰度值之和.大的原理进行自动分割的模型，并发展出相应的算法.实验证明，该方法效果良好;3)谱带分析。这是ONA指纹图谱数字图像分析的最后一步，主要的任务是将DNA限制性片断形成的谱带从背景中分离出来。为有效的对DNA指纹图谱数字图像进行分割，作者提出了“笼信区间法即。其蓦本思路是将谱带亮度灰度值视为一个具有某个平均数和标准差的总体，根据平均数和标准差的大小，以及选取一个合理的置信度求出一个临界值，这个临界值就是阅值。实验证明“置信区间法”求得的闽值与目前常用的最大方差法求得的问值相比，在对DNA指纹图谱数字圈像进行分割时，有效的避免了最大方差法求解带来的谱带“粘合”问题，提高了谱带分析的准确性. DNA指纹图谱自动化分析软件目前开发出来的不多，其数学模型和算法的研究仍然处在起步阶段，本文在DNA指纹图谱自动分析系统的设计、数学模型的建立和算法分析方面进行了探讨和尝试。关键词:ONA指纹图谱数字图像处理阐值置信区间