基因芯片相关图像技术的简单介绍
基因芯片技术简介
基因芯片技术简介引言随着基因组学的快速发展,基因芯片技术作为一种高通量、高效率的基因表达分析方法,越来越受到科学家们的关注和广泛应用。
本文将介绍基因芯片技术的定义、原理、应用领域以及发展趋势。
定义基因芯片技术,又称DNA芯片技术,是利用半导体芯片上固定携带有特定DNA序列或cDNA序列的探针,通过杂交技术测定样本中的基因表达水平的一种新兴技术。
它通过将大量DNA序列固定在芯片表面上,可以同时检测成千上万个基因的表达水平,从而实现了高通量、高灵敏度、高速度的基因表达分析。
基因芯片技术的原理主要包括芯片设计、样本处理、杂交和信号检测四个步骤。
芯片设计芯片设计是基因芯片技术的核心环节。
通过将感兴趣的DNA序列打印到芯片表面上,实现对这些DNA序列的同时检测。
芯片设计要考虑到实验的目的、样本来源、携带探针的芯片类型等因素。
样本处理样本处理是基因芯片技术中非常重要的一步。
首先,需要提取样本中的RNA,并转录成cDNA。
然后,对cDNA进行标记,常见的方法是采用荧光标记。
标记完成后,将标记的cDNA与芯片上的探针进行杂交。
杂交是将标记的cDNA与芯片上的DNA探针进行特异性结合的过程。
通过杂交反应,可以使标记的cDNA与芯片上的探针发生碱基配对,从而检测基因表达水平。
信号检测信号检测是基因芯片技术的最后一步。
常见的检测方法包括荧光扫描、激光检测和图像分析等。
这些方法可以量化样本中的基因表达水平,并生成可视化的热图或散点图,以方便科学家对数据进行分析和解读。
应用领域基因芯片技术在生物学、医学和农业等领域具有广泛的应用。
生物学研究基因芯片技术的高通量性能使其成为生物学研究的重要工具。
研究人员可以通过基因芯片技术分析不同组织、不同时间点或不同个体中的基因表达变化,探究基因在生物体发育、疾病发展等过程中的功能。
医学诊断基因芯片技术在医学诊断中有着重要的应用价值。
通过分析患者样本中的基因表达谱,可以为医生提供辅助诊断和治疗的信息。
基因芯片-新版课件.ppt
cDNA芯片——细胞表达差异分析
精心整理
将cDNA片断用于制作 芯片探针阵列
将待比较的两种核酸 分别以红色荧光素和 绿色荧光素标记
已标记的两种核酸同 时与cDNA芯片杂交
用荧光扫描仪检测每 位点的荧光差异
基因芯片分析的一般流程
待测核酸样品制备(与扩增); 荧光素标记待测核酸样品; 与芯片进行杂交; 洗涤去除未杂交的标记样品; 采集芯片杂交模式(用荧光显微镜或荧
Oligo芯片一般采用以下技术:
合成点样 原位合成(in situ synthesis)
cDNA芯片采用点样技术
精心整理
合成点样技术
在用合成点样法生产基因芯片时,先合成4n 种寡核苷酸探针,n为探针长度;然后,将 每一种探针精确定位点样于选定的载体上。 合成点样法生产基因芯片的工作量非常大, 以合成8聚体寡核苷酸探针为例,就要合成 48=65536种探针!
精心整理
原位合成
是一种在芯片片基上定位合成寡核苷 酸探针阵列的技术。 目前已成功应用于 基因芯片制作的原位合成技术有:
照相平板印刷术(photolithograhpy) 喷墨法(Ink jets)
精心整理
照相平版印刷术
首先在固相载体或称为固相基板 (solid substrate)的表面结合一层带 有保护性感光基团的羟基。
用电场作为一 个独立参量的新型 生物芯片技术。最 早由美国Nanogen 公司发明,目前国 内清华大学和复旦 大学也在开发这一 技术。
精心整理
电子芯片实质上是一种由电场(或电、磁场) 指导杂交反应的芯片技术。 芯片制作:在带有正电荷的硅片上制成1mm2的阵列,每
个阵列含多个微电极,在每个电极上通过氮化硅沉积和蚀刻制 备出样品池;将含有亲和素的琼脂糖覆盖在电极上制成。
基因芯片图
基因芯片图基因芯片(Gene Chip)是一种用于检测和分析生物体基因表达情况的高通量技术。
它可以同时检测数千个基因的表达水平,快速、高效地获取大量的基因表达数据。
基因芯片图则是基因芯片所提供的数据的图表化展示,可以通过图表来直观地了解基因表达的情况。
基因芯片图通常以散点图的形式展示,其中横轴代表不同基因的编号或名称,纵轴表示基因表达的相对水平。
每个散点代表一个基因,在图中的位置表示该基因的表达水平。
通常,较高的散点表示该基因的表达水平较高,较低的散点表示该基因的表达水平较低。
通过观察散点的分布,可以初步了解基因表达的整体情况。
基因芯片图常常是多样本比较的结果。
在一个基因芯片实验中,研究者通常会同时检测多个样本(如不同细胞系或组织),以了解不同条件下基因的表达差异。
因此,基因芯片图可以用来比较不同样本之间的基因表达差异。
在基因芯片图中,不同样本的散点可以用不同的颜色或符号表示,以便进行比较。
通过观察不同样本之间散点的分布情况,可以判断基因表达在不同样本中的差异。
如果两个样本之间的散点密集并且接近,表示它们的基因表达水平相似;如果两个样本之间的散点分散或者相距较远,表示它们的基因表达存在较大差异。
基因芯片图可以帮助研究者发现差异表达的基因,进而深入研究这些基因在不同样本中的功能和意义。
此外,基因芯片图还可以根据研究者的需要进行各种数据处理和分析。
比如,可以通过聚类分析将基因或样本分成不同的类别,以寻找相似的表达模式;可以进行差异分析,找到差异表达的基因;可以进行通路分析,了解差异表达基因所参与的生物学过程或通路等。
这些分析结果也可以用可视化图表的形式展示出来,加深对基因表达数据的理解。
总之,基因芯片图是基因芯片实验中的重要结果之一,通过直观的图表形式展示基因表达的情况,帮助研究者理解和分析基因表达数据。
基因芯片图在生命科学研究中有着广泛的应用,为深入研究基因的功能和机制提供了有力的工具和平台。
7 基因芯片
功能基因组学
• 基因组DNA测序: 人类对自身基因组认识的第一步。
• 功能基因组学: 从基因组信息与外界环境相互作用的高度,阐明
基因组的功能。 • 功能基因组学的研究内容:
– 人类基因组 DNA 序列变异性研究 – 基因组表达调控的研究 – 模式生物体的研究上就会到来,一切都是最 好的安 排。上 午10时39分8秒 上午10时39分 10:39:0820.10.21
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一马当先,全员举绩,梅开二度,业 绩保底 。20.10.2120.10.2110:3910:39:0810:39:08Oc t-20
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牢记安全之责,善谋安全之策,力务 安全之 实。2020年10月21日 星期三10时39分8秒 Wednesday, October 21, 2020
3、反转录并标记 随机引物法逆转录 标记物:同位素、荧光染料(cy3-绿色/cy5 -红色)、化学发光
三、杂交实验条件
• 杂交 杂交体积(使核酸浓度增加10万倍) 玻片: 2-200l 滤膜:5-50ml 杂交液和杂交液的组份 杂交温度、时间
• 洗涤 洗涤液的组成 洗涤的温度、时间
四、杂交信号的检测 1、激光共聚焦扫描 光源:特定波长的光 激发面积:<100m2 ScanArray 3000 2、CCD 成像术 光源:连续波长的光(如弧光灯) 激发面积:同时激发多个1cm2
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追求至善凭技术开拓市场,凭管理增 创效益 ,凭服 务树立 形象。2020年10月21日星期 三上午10时39分8秒10:39:0820.10.21
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严格把控质量关,让生产更加有保障 。2020年10月 上午10时39分20.10.2110:39October 21, 2020
基因芯片的操作流程及步骤 ppt课件
目前美国Affymetrix公司已有同时检测6,500个已知人类基 因的DNA芯片,并且正在制备含500,000-1,000,000个寡核苷酸 探针的人类基因检测芯片。该公司每月投入基因芯片研究的经 费约100万美元。该产品不仅可用于基因表达分析和基因诊断 等,而且在大规模药物开发方面也具有诱人的前景。
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4.我国主要研究单位
• 中科院遗传所人类基因组中心 • 北京大学 • 联合基因集团有限公司
我国第一家批量生产基因 芯片 拥有近2千条基因药物发明专利
• 东南大学吴健雄实验室 • 中科院计算所生物信息学实验室 • 上海生科院
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我国基因芯片的研究现状
• 目前,我国尚未有较成型的基因芯片问世,但据 悉已有几家单位组织人力物力从事该技术的研制 工作,并取得了一些可喜的进展。标志着我国相 关学科与技术正在走向成熟。
• 涉及领域:生命科学、计算机科学、精密机械科 学
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生物芯片分类
• 根据用途还可以把生物芯片分为两类:信息生物芯片 (information-biochip)和功能生物芯片(functionbiochip)。
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6400点的基因芯片
(面积 12X14 mm)
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基因芯片(gene chip)的原理
25ppt课件原理通过杂交检测信息一组寡核苷酸探针tatgcaatctagcgttagatacgttagaatacgttagatctacgttag由杂交位置确定的一组核酸探针序列gttagatc杂交探针组tatgcaatctag重组的互补序列靶序列tacgttagacgttagaatacgttacgttagatgttagatcatacgtta26ppt课件基因芯片荧光标记的样品共聚焦显微镜获取荧光图象杂交结果分析探探针设计杂交27ppt课件提出问题芯片设计芯片制作点样方法在片合成试样处理芯片杂交杂交检测数据分析实际应用pcr扩增靶基因标记表达差异分析多态性分析再测序生物信息学数学优化数据库基因芯片的相关技术示意图28ppt课件二基因芯片基本操作流程?制备总rnamrna经rtpcr用cy3正常对照组和cy5实验组荧光标记目的基因得到cdna探针混合标记探针与表达谱芯片上核苷酸片段或基因杂交扫描分析杂交结果结论?载体寡核苷酸探针分子荧光染料点样仪扫描仪计算机专业软件29ppt课件基基因芯片流程样品制备芯片制备杂交杂交信号检测数据分析30ppt课件基因芯片的操作流程31ppt课件基因芯片流程一1
基因芯片简介
基因芯片简介
基因芯片是一种利用微流控技术在芯片上固定大量具有特定DNA序列的探针来检查特定基因表达水平的技术。
基因芯
片不仅可以对遗传研究有很大帮助,而且在农业、医学、环境保护和食品安全方面也有重要应用。
基因芯片的原理是利用近代生物技术制作不同的DNA探针,并将其固定在芯片上。
随后将待测样品(RNA或DNA)转录或扩增成草图,并标记为荧光信号。
将样品加入基因芯片中,通过探针和标记的信号进行杂交检测,并通过图像分析软件对给定基因的表达水平进行数值化。
基因芯片具有很多优点,例如高通量、高灵敏度、多重检测、自动化和实时监测。
其中,高通量(high throughput)是
指能够在极短时间内同时检测数万个基因,非常适合研究复杂疾病。
而高灵敏度(high sensitivity)则是指能够检测到样品中非常微量的基因片段,尤其适用于体细胞杂交、基因突变和表达定量等领域。
基因芯片的应用非常广泛,主要包括基因表达分析、基因突变检测、药物筛选、微生物和环境的基因分析等。
其中最重要的应用之一是基因诊断(genetic diagnosis),它能够在早期检测出一系列遗传疾病,并预测携带者的风险率。
此外,基因芯片还可以用于分析基因的表达模式、动态变化过程和有关调节因素的信息,有助于研究疾病的发生机理和治疗方法。
总之,基因芯片已成为基因和分子生物学中最重要的技术之一,为遗传研究提供了重要的工具。
随着技术的不断更新和发展,基因芯片在生命科学、医学和生物工程等领域的应用将会更加广泛和深入。
生物芯片ppt-基因芯片的研究和应用
计算机辅助先导化合 物设计、药物设计
目前市场情况:
• 基因芯片: >90%
- 药物筛选:40% - 诊断:10% - 基因型检测: 25%
• 芯片实验室: <1%
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树立质量法制观念、提高全员质量意 识。20.10.1920.10.19Monday, October 19, 2020
Reference DNA
Test DNA
Label fluorescently by nick translation
Lab on a chip
Microarray
合成后点样板
二、基因芯片的检测系统
GENERAL SCANNING - ScanArray System
Image analysis
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安全在于心细,事故出在麻痹。20.10.1920.10.1922:05:1222:05:12October 19, 2020
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踏实肯干,努力奋斗。2020年10月19日下午10时5分 20.10.1920.10.19
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追求至善凭技术开拓市场,凭管理增 创效益 ,凭服 务树立 形象。2020年10月19日星期 一下午10时5分 12秒22:05:1220.10.19
生物芯片
阵列型
仪器型
化 合 物核
酸 药 物
多 肽 蛋 白 质 受 体
细 胞 细 胞 器 病 毒
微 小 组 织
样
品 毛电
微芯
筛 选 浓 缩
细 管 电
介 质 电
色 谱
质 谱
型 光 谱
片 实 验
放 泳泳
仪室
大
基因芯片 技术是通过微阵列技术, 将高密度DNA 片段阵列通过高速机器人或原位合成方式以一定 的顺序或排列方式使其附着在如玻璃片等固相表 面,以荧光标记的DNA探针,借助碱基互补杂交 原理,进行大量的基因表达及监测等方面研究的 最新革命性技术。
基因芯片技术及其应用简介(精)
基因芯片技术及其应用简介生物科学学院杨汝琪摘要:随着基因芯片技术的发展,基因芯片越来越多的被人们利用,它可应用于生活中的方方面面,如:它可以应用于医学、环境科学、微生物学和农业等多个方面,基因技术的发展将有利于社会进一步的发展。
关键词:基因芯片;技术;应用基因(gene是载有生物体遗传信息的基本单位,存在于细胞的染色体(chromosome上。
将大量的基因片段有序地、高密度地排列在玻璃片或纤维膜等载体上,称之为基因芯片(又称DNA 芯片、生物芯片。
在一块1 平方厘米大小的基因芯片上,根据需要可固定数以千计甚至万计的基因片段,以此形成一个密集的基因方阵,实现对千万个基因的同步检测。
基因芯片技术是近年来兴起的生物高新技术,把数以万计的基因片段以显微点阵的方式排列在固体介质表面,可以实现基因检测的快速、高通量、敏感和高效率检测,将可能为临床疾病诊断和健康监测等领域,带来全新的技术并开拓广阔的市场。
1 基因芯片技术原理及其分类1.1基因芯片的原理:基因芯片属于生物芯片的一种"其工作原理是:经过标记的待测样本通过与芯片上特定位置的探针杂交,可根据碱基互补配对的原则确定靶序列[1],经激光共聚集显微镜扫描,以计算机系统对荧光信号进行比较和检测,并迅速得出所需的信息"基因芯片技术比常规方法效率高几十到几千倍,可在一次试验中间平行分析成千上万个基因,是一种进行序列分析及基因表达信息分析的强有力工具。
1.2基因芯片分类:1.2.1根据其制造方法可分原位合成法和合成后点样法;1.2.2根据所用载体材料不同分为玻璃芯片!硅芯片等;1.2.3根据载体上所固定的种类可分为和寡核苷酸芯片两种;1.2.4根据其用途可分测序芯片!表达谱芯片!诊断芯片等2 基因芯片技术常规流程2.1 芯片设计根据需要解决的问题设计拟采用的芯片,包括探针种类、点阵数目、片基种类等。
2.2 芯片制备将DNA, cDNA或寡核昔酸探针固定在片基上的过程。
基因芯片相关图像技术的简单介绍
本科课程论文基因芯片相关图像技术的简单介绍张大力201330200125指导教师邓继忠学院名称生命科学学院专业名称14生物科学2班论文提交日期2017年6月9日摘要生物芯片是一种高效快速地生物学检测手段,以探针和底物的特异性结合为基本原理。
其反应结果常常显示为荧光点阵列,往往具有信息量大,信息密度大的特点,人工难以识别和处理,因此多采用自动化手段进行处理,包括图像技术和计算机技术。
本文简单介绍现有的几天芯片图像处理过程中所用到的图像技术。
关键词:图像技术、生物芯片、基因芯片。
1 生物芯片简介生物芯片是20世纪90年代出现的一种将分子生物学/基因工程和芯片结合的一项技术,根据性能可分为功能芯片和信息芯片两大类。
功能芯片是指在芯片上集成一系列反应所需的试剂和条件,在一块芯片生完成固定的,程序化的,复杂的反应,从而大大减少检测人员的劳动强度,并使检测过程快速方便。
信息芯片又可以根据芯片探针和探测目标的不同分为基因芯片、蛋白芯片、细胞芯片、组织芯片等。
[1]信息芯片是现在广泛使用的一类芯片,是在芯片基质材料上安装许多,基质可以是玻璃、金属、尼龙或者其他材料。
基因芯片又是信息芯片中最常使用的。
生物芯片上探针可与样品液体中的目标的特异性结合,结合的产物可以经过处理,在激光的照射下发出特定波长的荧光,如果没有发生结合的探针或者目标不会发出荧光。
用特定的光照射反应后的芯片,使其上面发生特异性结合的部位发出荧光,再用技术手段取得此时芯片的图像。
通过对芯片图像中荧光的位置,颜色、强弱进行分析可以推测基因芯片上探针发生反应的情况。
进而得知样品中待测目标的情况,包括样品中某同可以和探针特异性结合的目标是否存在,含量、浓度是多少等,这些信息可以作为进一步判断的依据。
2 生物芯片图像信息的采集反应后经光源照射发出荧光的芯片包含我们所需要的信息,所谓基因芯片的扫描就是指将含有大量的以微阵列方式排列的生物杂交反应样点的基因芯片以图像的方式读取出来,且在保证样点信息的能够准确描述前提下,扫描图像转变成可供计算机处理的数字图像[2]。
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本科课程论文基因芯片相关图像技术的简单介绍张大力201330200125指导教师邓继忠学院名称生命科学学院专业名称14生物科学2班论文提交日期2017年6月9日摘要生物芯片是一种高效快速地生物学检测手段,以探针和底物的特异性结合为基本原理。
其反应结果常常显示为荧光点阵列,往往具有信息量大,信息密度大的特点,人工难以识别和处理,因此多采用自动化手段进行处理,包括图像技术和计算机技术。
本文简单介绍现有的几天芯片图像处理过程中所用到的图像技术。
关键词:图像技术、生物芯片、基因芯片。
1 生物芯片简介生物芯片是20世纪90年代出现的一种将分子生物学/基因工程和芯片结合的一项技术,根据性能可分为功能芯片和信息芯片两大类。
功能芯片是指在芯片上集成一系列反应所需的试剂和条件,在一块芯片生完成固定的,程序化的,复杂的反应,从而大大减少检测人员的劳动强度,并使检测过程快速方便。
信息芯片又可以根据芯片探针和探测目标的不同分为基因芯片、蛋白芯片、细胞芯片、组织芯片等。
[1]信息芯片是现在广泛使用的一类芯片,是在芯片基质材料上安装许多,基质可以是玻璃、金属、尼龙或者其他材料。
基因芯片又是信息芯片中最常使用的。
生物芯片上探针可与样品液体中的目标的特异性结合,结合的产物可以经过处理,在激光的照射下发出特定波长的荧光,如果没有发生结合的探针或者目标不会发出荧光。
用特定的光照射反应后的芯片,使其上面发生特异性结合的部位发出荧光,再用技术手段取得此时芯片的图像。
通过对芯片图像中荧光的位置,颜色、强弱进行分析可以推测基因芯片上探针发生反应的情况。
进而得知样品中待测目标的情况,包括样品中某同可以和探针特异性结合的目标是否存在,含量、浓度是多少等,这些信息可以作为进一步判断的依据。
2 生物芯片图像信息的采集反应后经光源照射发出荧光的芯片包含我们所需要的信息,所谓基因芯片的扫描就是指将含有大量的以微阵列方式排列的生物杂交反应样点的基因芯片以图像的方式读取出来,且在保证样点信息的能够准确描述前提下,扫描图像转变成可供计算机处理的数字图像[2]。
基因芯片以外的生物芯片的与基因芯片类似。
常见的生物芯片扫描仪有两种分别是:CCD 系统扫描仪和激光共聚焦扫描仪,中CCD 扫描仪的应用较为广泛。
[3]两种扫描方式各有特点:CCD扫描可以同时照明和扫描芯片上的大部分基质,获取的图像范围大,避免了移动芯片或扫描装置,减少了相关的移动机构,降低仪器的体积和成本。
共聚焦扫描系统可以抑制成像过程中弱杂散光的影响,并且在相同成像条件下分辨率较高。
[4]但是需要移动机构。
3 生物芯片中生物信息芯片图像的特点由于功能芯片的设计难度技术要求都很高,因此现在商业化生产和大规模使用的是信息芯片,即利用在芯片基质上大规模排列的探针来检测样品中目标物存在情况的生物芯片。
下面以(生物)信息芯片为例介绍生物芯片图像的特点:(生物)信息芯片是大量探针在面积很小的基质上紧密排列的点阵,每一个点对应一组探针。
在光照下发出荧光后,图像是密布排列的荧光小点。
有的呈行列规则排布,有的是不规则的排布。
(生物)信息芯片通过荧光信号位置,颜色,强弱来表示反应进行的情况,并判断样品中与探针结合的目标的有无,含量高低。
(生物)信息芯片的制作过程,反应过程,芯片反应后进行扫描的过程很容易受到各种内源性和外源性的因素影响,使芯片上的荧光点阵的形状发生改变,使芯片的图像变得不规律,并且使芯片的图像产生噪声和干扰。
4 以(生物)信息芯片为例简单介绍生物芯片图像处理如图是生物芯片图像从采集到处理的过程可以看到,从芯片到最后的数据要经过芯片图像、图像预处理、芯片图像识别、样点检测四个阶段。
4.1 预处理其中图像预处理包括灰度化和去噪两步,有些时候还要对图像进行增强。
通过扫描仪获得的图像是彩色数字图像,了方便处理首先要进行灰度化。
[5]在芯片图像识别前需要对芯片图形进行去噪,这是因为在芯片的制作过程、反应过程中不可避免的会有灰尘以及反应物本身(细胞的碎片、变性沉积的蛋白质)的干扰,在图像上产生噪点,同时在激发荧光扫描的过程中也会因为背景、光源和扫描仪器等的原因给图像造成干扰,峰噪声的亮度甚至大于基因靶点本身[4]。
由于芯片图像的信息集中在微小的荧光点上,因此要对图像进行去噪的处理。
根据噪声以及图像的特点不同,去噪方法也是多种多样。
经典的去噪方法有:空域合成法、频域合成法和最优合成法等,较为常用的滤波器有均值滤波器、中值滤波器以及数学形态学的图像滤波方法等[5]常用的线性滤波方法对加性高斯噪声有着较好的处理效果,对于离散的脉冲及高频信号的处理效果一般,且容易损害图像的边缘特征[3]。
所以在生物芯片去噪的过程中常采用非线性滤波的方法。
刘国传等在生物芯片图像分析的研究进展中对目前广泛采用的均值滤波、中值滤波、数学形态学滤波和小波变换滤波方法进行了总结和比较。
邵桂芳等利用数学形态学的碟形结构算子进行开运算来评价图像质量,再利用基于最大类间方差的自适应阈值分割或固定阈值分割方法去除高亮噪声,更有效地保留图像边缘和细节信息。
在图像增强方面,将小波变换同数学形态学和模糊集合等理论相结合,提高了低灰度区域和高灰度区域的对比度,改善了图像增强效果。
近年来,曲波变换、模糊理论等与小波变换或数学形态学相结合的研究也越来越多。
[5]有些预处理的过程还包括对图像进行增强处理,有时在芯片图像识别的步骤里进行。
下图为参考文献[5]肖丁.生物芯片图像分析与处理方法的研究中蛋白芯片的图像以及灰度直方图,可以看到像素的灰度集中在灰度较高的区域,未能充分使用灰度空间,不利于提取信息。
[5]因此需要进行增强处理,使得后面的工作更容易。
对于图像增强可以采用直方图均衡化的方法,4.2 芯片图像识别经过预处理的图像就可以进行芯片图像识别了,由于生物芯片的最终目的是要由芯片上的荧光点所以需要经过图像识别来将图像中含有信息的部分取出来,这一步骤包括图像定位、图像分割。
芯片图像中的每个样点都包含着一定的生物信息,所以需要通过图像定位和分割将每一个阳电的图像单独提取出来以供识别。
定位是将芯片图像网格化,用网格对图像划分图像。
该方法类似用一张网去穿透基因芯片图像,留下大小相等的正方形网格线,每个网格均能完整包含一个靶点,过该方法能有效降低靶点分割的误差。
有基于模板匹配的网格定位法、基于投影的网格定位法。
基于模板匹配的网格定位法以前用的比较多,但是有很大的缺点。
这是因为生物芯片由于制作工艺的原因,荧光点的位置有时不是固定不变的,可能相对其他点发生偏移,这就使得用模板匹配进行网格化有时网格里没有样本点,或者有多雨一个样本点,给后续的分割带来麻烦。
基于投影的网格化是将图像所有像素点的灰度值分别在直角坐标系的垂直和水平两个方向进行投影和累加。
由于基因样点在芯片图像上是按照点阵列的方式整分布的有一定规律性,此得到的灰度累加值在直角坐标系上的分布就会呈现明显的波峰和波谷形态。
类似于文字识别中的行列的划分。
网格化是为了更好的分割芯片图像,但是有些生物芯片的识别系统不进行网格化而直接分割也是可以的。
尤其是对于一些不规则的芯片,难以进行网格化。
一些软件系统直接利用特殊的算法对图形进行分割。
例如在引文[4]中,展示了一种不规则的基因芯片,并且介绍了一种分割这种芯片的Snake模型方法。
可以看到图中芯片的荧光点并不是按照网格规则进行排列,传统方法面对这类芯片时难以奏效。
4.3 样点检测及后续经过分割后的图像就是每一个样点的图像,这样的图像通过的荧光信号亮度和色彩的分析就可以得到可供科学家进行分析的数据了。
5 简单的总结以上就是对生物芯片相关的一些图像技术的介绍,可以看到在生物芯片图像处理的过程中,除去噪声和分割图像是当前技术上的难点和研究上的热点。
实际上,生物芯片出现已经经过了将近30年的发展,但还有很多问题没有解决,由于当前技术上的限制,在大规模使用的(生物)信息芯片上,芯片的准确性,可靠性都还没有达到成熟的地步,反应时总会产生大量假阳性反应,而且价格一直偏贵,唯一的优点是快速,在大多数场合下有时并不突出,目前很少有实验室使用生物芯片做大规模筛选,而随着测序技术,尤其是转录组测序技术的发展,(生物)信息芯片已经越来越走出人们的视野。
而(生物)功能芯片由于当前设计和技术水平仍未达到堪用的程度,生物芯片技术当前正处于一个困难时期。
期待生物芯片技术能在未来有更大的发展。
参考文献[1]康熙雄,王雅杰生物芯片技术发展现状及应用前景中华检验医学杂志,一[2]Peter Bajcsy. An Overview of DNA Microarray Image Requirements forAutomated Processing[C]. Proceedings of the 2005 IEEE Computer Society Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR’05)78-81.[3]尹宁. 基因芯片识别系统研究[4]周梁. 基于EED滤波和Snake模型的基因芯片图像分割算法研究[5]肖丁. 生物芯片图像分析与处理方法的研究[6]邓继忠,张泰岭. 数字图像处理技术[7]尹宁. 采用最小误差阈值分割算法的基因芯片图像分析对课程的感悟和建议很喜欢这个课程,感觉学到了不少东西。
对图像和图形以及相关的应用有了新的认识。
觉得数字水印技术很神奇。
对已图形技术中的一些重要的概念也有了一些认识,包括像素,RGB,频域处理,空域处理等。
也是第一次了解到傅里叶变换可以子啊图像技术里有广泛而深刻的应用。
关于图像技术部分我有些建议,1.老师可以适当的增加关于数学和编程的内容,邓老师在讲课时总是极力使用通俗的方式讲授,目的是为了照顾所有人,但我觉得其实老师有些低估学生们的接受能力,毕竟学生也是按照自己的兴趣来选这门课的,应该是可以接受这些。
2.希望调整上课时间,上到10点钟太晚了。
3.虽然老师说不讲ps,但是我还是希望老师可以增加一些我们平常使用电脑过程中可以用到的技能和知识,这回增加大家的兴趣。