基于模糊形态学和分水岭的蛋白质点检测方法研究

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二维凝胶图像的差异蛋白质点提取与分析是凝胶电泳技术的核心内容,而凝胶电泳技术是目前蛋白质组学的重要研究方法之一,该技术不仅能有效地分离蛋白质点,而且被用于蛋白质点作定性、定量的研究中。本文结合国家自然科学基金项目和江西省自然科学基金项目,以二维凝胶电泳图像中蛋白质点检测为研究重点,主要工作、研究成果和创新点如下:(1)对凝胶图像蛋白质点检测的相关理论知识进行了系统研究。详细阐述了图像预处理的各种方法和原理、传统分水岭变换算法原理以及各种改进的分水岭变换算法存在的问题,由此提出了基于标记控制的分水岭算法,该算法集合了前几种分水岭算法的优点,简单有效。(2)针对蛋白质点检测过程中易出现过分割、边缘不连续和蛋白质点漏检等问题,提出了基于标记控制分水岭的蛋白质点区域检测方法。首先,利用常见的和改进的滤波方法,避免了条纹、裂纹以及背景变换等干扰;然后,采用两次基于标记控制的分水岭变换,减少了伪极值点,有效地去除了大部分非蛋白质点区域;最后,为了能得到合格的蛋白质点区域,提出了一个蛋白质点区域的合格判定准则。多幅凝胶图像的实验结果表明,该方法能很好地检测出大部分蛋白质点区域,避免了图像过分割、目标边缘不连续和蛋白质点区域漏检等问题,具有良好的鲁棒性和实用性。(3)针对蛋白质点检测过程中饱和蛋白质点重叠的问题,提出了基于标记控制分水岭的重叠蛋白质点分割方法。该方法采用连通域标记和距离变换方法正确找出重叠蛋白质点区域,并进行第三次分水岭变换,完成了重叠蛋白质点的分割。对具有重叠蛋白质点区域的凝胶图像进行试验的结果表明,该方法能够很好地解决多个饱和蛋白质点重叠等问题,运行效率高,且实用性强。
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