陈云坪[1]2004年在《基于数字图像处理的DNA指纹图谱分析系统的设计与算法研究》文中指出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指纹图谱存在显着的差异，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
王秋爽[2]2007年在《玉米DNA指纹图谱库的分析与设计》文中提出DNA指纹技术的出现,给种质鉴定带来了革命性的变化,由于它直接反映DNA水平上的差异,具有高度的专一性和特异性,不同物种、同一物种不同品种所得DNA指纹各异,就像人类的指纹一样,成为当今先进的种质鉴定技术。玉米是我国重要的粮食作物,也是我省主要的农作物之一。农民在购买玉米种子时,从玉米种子的外在形态上无法准确判断其品种类型和质量优劣,从而造成经济损失。因此,准确识别和鉴定玉米种子对发展我省的经济和关注农民生产都有着极其重要的意义。吉林省科技厅已于2006年启动了玉米DNA指纹数据库建立的研究项目。本文基于目前此领域研究的难点问题,阐述了聚丙烯酰氨凝胶电泳实验的方法,讨论了其操作方便,重复性好,谱带清晰容易辨认等的优点。介绍了凝胶电泳图像分析中分子量的计算方法和实现过程。在此基础上,探讨了分子量计算的原理及必备参数的获取,分析了参数的获取途径及原则提出了凝胶电泳分子量测定方法以及泳道及条带坐标的确定算法的实现。针对实验数据进行研究,设计了一个玉米种子DNA指纹图谱库系统,并给出了相应的编码方案。本文的算法实现利用Visual C++、Matlab混合编程。Visual C++用于图形界面(GUI)的设计与实现,Matlab用于图形处理。采用Microsoft SOL Server 2000数据库开发技术。
付斌斌[3]2011年在《DNA指纹图谱的自动识别与分析定位研究》文中进行了进一步梳理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。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。因此,寻求一种高效的DNA指纹图谱的鉴定方法可以更好的推动DNA指纹图谱在各个适用领域的应用。本文在已有DNA指纹图谱分析系统基础上,对现有DNA指纹图谱分析系统进行了进一步改进,完善了DNA指纹图谱的数学模型及泳道中谱带的自动分析定位方法。该数学模型表达了图谱中DNA限制性片段大小与其位移之间的函数关系。基于数字图像处理的DNA指纹图谱分析定位的具体步骤包括:1)图像预处理。主要目的是去除噪声和图像增强,具体手段包括直方图均衡化、图像锐化和中值滤波等。本文采用的方法是采用直方图均衡化和去除小成分的结合方法,实验表明除小成分方法能很好的去除掉这种不关心的区域,而且很好地去除了噪声,并且虽然对图像边缘产生模糊效果,但极大的降低了泳道与泳道间的区域对泳道的影响,为后续精确的分割泳道奠定了基础。2)泳道自动分割。目的是将图谱中不同的泳道分割开来,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DNA指纹图谱的特点,本文采用了利用两个泳道间灰度值之和最大的原理进行自动分割的模型,并发展出相应的方法。实验证明,该方法分割效果较好,能够自动分割出DNA指纹图谱中所有泳道,即使泳道宽度略有不同,也可以准确的定位泳道的位置,并分割出来。3)谱带自动定位。这是DNA指纹图谱数字图像分析的最后一步,也是本文的核心部分,谱带的定位也是整个DNA指纹图谱分析过程最重要的部分,从一定程度上说,谱带定位的精确与否直接反映出DNA指纹图谱分析的结果正确与否。本部分的主要任务是将DNA限制性片断形成的谱带从背景中分离出来。为了有效的对DNA指纹图谱数字图像进行分割,本文提出了“置信区间法”,其基本思路是把谱带的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,这个临界值就是阈值。实验证明“置信区间法”求得的阈值与目前常用的最大方差法求得的阈值相比更加适用于谱带分割,在对DNA指纹图谱数字图像进行分割时,有效的解决了谱带“粘合”问题,提高了谱带分析的准确性。
黄湘华[4]2004年在《植物新品种鉴定信息管理系统的研建》文中指出人类社会已进入信息化社会，信息化浪潮冲击着每一个国家和地区。目前在我国，国家信息化、地区信息化、行业信息化和企业信息化正在蓬勃开展。在这样的形式下，开展植物新品种保护信息管理系统的研建工作，对于适应林业植物新品种保护发展的需要具有重要而深远的意义。研建植物新品种鉴定信息管理系统，是提高植物新品种管理和服务水平、提高植物新品种鉴定效率和准确性的有效途径，也是我国作为国际植物新品种保护联盟(UPOV)的成员国和一个植物资源大国应该完成的一项任务。 本文以植物新品种保护信息化为研究对象，研制开发了基于凝胶电泳指纹图谱的品种图谱鉴定模块，实现了不同凝胶上的指纹图谱之间的快速比较鉴别和同一凝胶上的指纹图谱的快速比较鉴别，提高了新品种鉴定的效率和准确性。完成了植物新品种形态学鉴定的计算机化，提高了新品种的形态学鉴别方法的效率，尤其是当鉴别品种的形状指标和需要比较的品种数量较多时，鉴定的效率更高。图谱鉴定模块主要应用Delphi实现了图谱图像的预处理(灰度化、对比度调节、中值滤波等)、图谱的分析识别(如泳道的确定、条带的标记和相对迁移率的计算等)、图谱的比较和结果输出等功能。形态学鉴定模块，主要应用动态网站技术中的Asp技术实现了品种形态学特征的比较鉴定。
韩文忠[5]2016年在《储藏稻谷中真菌的变性梯度凝胶电泳图像处理软件及菌群演变数据管理系统开发》文中研究指明储粮微生物(细菌、真菌、放线菌)存在于稻谷从收获入库到储藏的各个阶段,一旦条件适宜便会迅速生长繁殖,对储藏稻谷的品质与安全有着重要影响。在储粮微生物中,又以真菌对储藏稻谷的危害最为严重,不仅直接导致储藏稻谷霉变,还能分泌真菌毒素危害人畜健康。不同储藏地点的稻谷中含有不同的真菌菌群,而稻谷在储藏过程中真菌菌群也在发生着不断的变化,这种变化受到储藏温度和湿度等储藏条件的影响。变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术作为一门分子生物学技术,被广泛用于微生物多样性和菌群演变的研究。1.本论文开发了一套储藏稻谷中真菌的菌群演变数据管理系统,并上线运行。该系统基于B/S架构,采用Spring + MyBatis作为开发框架,选择JSP作为服务器端.开发技术,Oracle作为数据库管理系统,Tomcat作为Web服务器。系统主要具备以下3种功能:(1)系统能够存储和查询不同真菌的镜下形态和培养特性,用户可以此为参考,对从储藏稻谷中分离到的真菌进行基本的形态学鉴定。(2)系统能够存储和查询不同储藏地点的稻谷在储藏过程中的菌群演变情况,储粮部门可以此为参考,从一定程度上判断稻谷的储藏阶段及霉变状况,更有针对性的选择合适的储粮条件,防止储藏稻谷霉变的发生和发展。(3)系统能够存储和查询不同真菌在不同实验条件下的DGGE条带位置,用户可以根据待检测样品的DGGE条带位置,从系统中检索到条带所对应的真菌,而无需送去测序,从而实现样品中真菌的快速检测。2.本论文研究了凝胶电泳图像的多种图像预处理方法,并用边缘检测法和角点检测法识别凝胶电泳图像中的条带。基于MATLAB GUI编程设计并开发了一款储藏稻谷中真菌的变性梯度凝胶电泳图像处理软件,软件针对不同质量的凝胶电泳图像提供了多种图像增强和去除噪声方法,并能够自动识别和定位凝胶电泳图像中的条带,对于无法自动识别的条带,软件也提供了手动分析功能。根据识别到的条带的位置信息,可以从储藏稻谷中真菌的菌群演变数据管理系统中检索对应的真菌,实现储藏稻谷中真菌的快速检测。将该软件与商业凝胶电泳图像处理软件Quantity One进行对比,在条带识别准确度上没有显着性差异,但在软件功能和运行速度上不如Quantity One,这与软件设计目的与开发环境有关。
黄湘华, 冯秀兰, 周建仁, 黄发吉[6]2004年在《数字图像处理在植物新品种鉴定中的应用》文中研究表明随着分子生物学和信息技术的发展,指纹图谱技术已成为品种鉴定的重要手段。本文从目前人工鉴定指纹图谱的方法出发,提出了利用计算机的图像处理技术来实现指纹图谱鉴定的方法以及实现技术。
程丽霞[7]2016年在《监控视频中的车型识别技术研究》文中指出随着社会的发展,城市人口越来越密集,随之带来的交通问题也越来越严峻,智能交通系统开始被引入到交通管理中,而车辆检测技术和车型识别技术则是智能交通系统的两大关键技术。本文研究智能交通系统中的车型识别技术,基于数字图像处理的途径,设计实现一个车型识别原型系统。车型识别系统由车辆检测与提取、图像预处理、特征提取、特征分类等四部分组成。主要完成了以下工作：1.车辆检测与提取。从相机拍摄的视频中,提取参考帧图像,比较当前帧图像与参考帧图像的像素值差异,有较大差异的像素数目超过阀值时,则认定检测到车辆目标,再用背景差分法提取车辆目标。2.图像预处理。采用加权平均法将彩色图像转化为灰度图像,然后用中值滤波器对图像降噪,接着采用灰度拉伸和直方图均衡等方法增强图像的对比度,以利于后续特征提取。3.特征提取。主要研究车辆图像的几何特征和纹理特征,通过提取车辆的宽、高特征,根据宽高比值特征来分类公交车、面包车、和轿车等不同车型；通过生成标准车脸图像的灰度共生矩阵,提取灰度共生矩阵的五个纹理特征,根据纹理特征来分类大众、丰田、雪佛兰、和日产等不同品牌的车。4.车型分类。分别提取两个训练样本库图像的比值特征和纹理特征,计算每类型车的平均比值和平均纹理特征向量,然后采用最小距离分类器,根据待识别车辆图像的比值特征或纹理特征向量进行车型分类。本文使用VS2010,基于OpenCV设计实现了两套车型识别系统,对采集的车辆视频图像进行了实验,实验结果证明了所采取的识别算法的正确性,表明该系统具有较好的应用价值。
樊晓燕[8]2005年在《微光图像实时处理器硬件实现的关键技术和算法研究》文中研究表明微光夜视系统在军事和民用方面都有重要用途,将高速数字信号处理技术用于微光视频图像的实时处理,是当前国内外非常关注的夜视技术领域中的重要课题。 论文在广泛调查了国内外微光图像处理技术发展状况的基础上,对微光视频图像的特点以及一些适合于DSP系统实现的图像去噪和增强处理算法进行了分析研究,并在此基础上,改进得到了阈值局部线性拉伸图像处理算法;参与了整个系统方案的论证与制定,重点对微光图像实时处理器硬件实现关键技术进行了研究,主要包括:视频图像输入与输出模块设计、数字化视频图像压缩解压缩和存储模块设计以及DSP芯片与输入输出模块之间的缓冲结构设计;结合高速电路的特点,设计完成了具备视频图像采集、输出、压缩解压缩以及存储等功能的视频压缩存储板,并编写了部分相应的控制软件;最后在DSP/BIOS嵌入式操作系统上,完成了系统关键部分的软件编写,实现了几种图像去噪和增强处理算法,并获得了初步的图像处理效果。 目前,微光实时图像处理器已经取得了阶段性成果,可以较稳定地实现灰度视频图像和彩色视频图像的采集、输出、压缩解压缩、存储以及简单的图像处理等功能。
李静[9]2008年在《基于线扫描CCD的两种印刷品质量检测系统的研究与开发》文中认为传统的印刷包装质量检测依靠人工完成,检测效率较低,并容易出现漏检错检的现象。将数字图像处理技术应用于包装自动检测中,研究基于计算机视觉的自动产品质量检测系统对实现生产的自动化、智能化具有重要意义。本文主要研究了洗发水瓶和创可贴外包装表面印刷质量的在线检测系统。系统的硬件部分包括线扫描CCD、图像采集卡、LED光源、光电编码器及电机控制电路等,由于线扫描CCD每次曝光只是拍摄到整幅图像中的一条线,为了能采集到完整不失真的二维图像,要求CCD与被测物体之间要有相对运动,本系统利用光电编码器进行电机转速测量并输出相应的脉冲作为CCD外部触发信号的信号源进行图像采集。在采集过程中,由于洗发水瓶整个是透明的,容易引入干扰。为了克服解决这一问题,设计了特殊的光源照明方案,消除了由于瓶体透明引入的干扰噪声。针对洗发水瓶的汉字、条形码和创可贴的日期、条形码进行缺陷检测。首先研究了如何利用图像处理技术来对缺陷特征进行表达,在此基础上分别研究了汉字印刷错误、条形码的漏印和墨点、日期印刷是否正确的检测算法。经过图像定位和图像处理,利用特征提取和匹配的算法进行图像识别,并将检测结果进行输出。在条形码检测中,利用条形码图像的垂直投影图作为特征提取进行模板训练,将待检测产品图像与模板图像进行特征比较并输出检测结果。最后对洗发水瓶和创可贴外包装表面印刷质量检测系统进行了调试与验证,针对不同的产品缺陷图像进行了实验,结果表明系统性能达到了预期的设计目标。
乔培玉[10]2012年在《基于叁维形貌的弹痕比对系统的研究》文中研究指明枪弹头痕迹比对检验学在公安实践中可以判断发射枪支以证实犯罪，而传统利用显微镜比对效率很低，迫切需要一种高效精确的比对方法。目前基于计算机图像处理学的弹痕比对方法研究较多，但都是基于二维的灰度图像。由于灰度图像在获取的过程中受周围环境光照影响较大，同时不能够获取深度信息，因此比对结果可靠性不高，在最终判别两颗子弹的相似度时还需进行大量的人工比对，效率没有实质性的提升。为了提高枪弹头痕迹比对的效率，通过研究发现，在枪弹头比对过程中，弹痕的深度纹理信息是重点比对对象，因此如何精确的获取弹痕的深度纹理信息是研究工作的重点。本文在枪弹头痕迹测量现状的基础上，根据弹痕比对系统的要求，在获取足够高的测量精度且不会对子弹的纹理信息遭到破坏的前提下，提出了采用光学非接触测量的方法。通过分析发现，基于结构光的投影光栅相移测量技术是通过直接分析变形光栅得到物体的高度信息，此方法具有测量精度高，速度快，对物体的纹理无破坏等优点~[17]，非常符合弹痕叁维纹理信息测量的要求。本文以结构光数字投影光栅相移测量技术为主要研究方向，主要研究工作定位在用数字投影光栅相移技术来测量弹痕的叁维纹理数据，同时对获取的弹痕数据进行相似度分析。在结构光投影光栅相移测量领域，所测量的对象大都是相对较大的物体，在如对弹痕纹理等微观领域的测量研究相对较少。在详细分析数字投影光栅相移测量技术原理的基础上，从弹痕叁维纹理测量的整个系统出发，提出了弹痕测量系统的平台构成。投影光栅相移测量技术中最重要的环节是位相提取和位相展开方法，为了滤除噪声及投影仪畸变，CCD相机畸变等各种影响，对采集的条纹图像采用了自适应维纳滤波和小波多阈值方法进行预处理，提出了十六级平均技术进行位相主值的计算，提高了计算的精度；在位相展开方面，针对位相中存在不能够识别的间断点或是跃变点，提出了基于多频的梯度导向相位展开算法，实验验证其有效地克服了位相中间断点和跃变点对位相展开的影响，提高测量精度。在弹痕叁维纹理测量系统参数标定方面，给出了叁维弹痕纹理测量系统参数标定的过程，对系统的光学畸变等进行了标定，标定过程中选择高精度的徕卡经纬仪作为辅助设备，采用了分区拟合的算法进行整体的畸变标定；利用标定系数对位相值进行修正，最后进行位相-高度的映射。针对弹痕提取和弹痕比对，首先利用OpenGL编写了重建的软件，添加了伪彩色功能进行辅助分析；讲述了基于椭圆拟合法提取弹痕的原理，给出了坐标转换的具体公式，针对此方法不能处理发生形变的子弹的情况，提出了利用高斯滤波中线法进行弹痕的有效提取，详细的介绍了滤波器的设计过程，给出了滤波器的逼近性能分析，减少了数据冗余，提高了提取的精度和效率，研究了不同的截止波长对提取结果的影响。在基于上述弹痕提取的基础上，运用互相关算法来表征两颗子弹的相似程度，选用比对结果最优的截止波长，同时为了增加比对结果的可靠性，又提出了利用2D+3D的数据融合方法进行人工的辅助分析。为了解决子弹变形严重时弹痕信息遭到破坏问题，又对弹壳的撞针信息进行了分析，利用基于体素的互相关测度法进行相似度计算，为了克服两颗弹壳在数据采集时坐标不一致的问题，提出了基于自适应变系数的迭代算法进行最优相似度的计算，给出了算法的实验流程，结果表明此方法能够提高比对的可靠性。实验结果表明，系统所设计的硬件结构和相关算法能够满足弹痕比对的要求，达到了预期目的。
参考文献：
[1]. 基于数字图像处理的DNA指纹图谱分析系统的设计与算法研究[D]. 陈云坪. 西南农业大学. 2004
[2]. 玉米DNA指纹图谱库的分析与设计[D]. 王秋爽. 东北师范大学. 2007
[3]. DNA指纹图谱的自动识别与分析定位研究[D]. 付斌斌. 浙江理工大学. 2011
[4]. 植物新品种鉴定信息管理系统的研建[D]. 黄湘华. 北京林业大学. 2004
[5]. 储藏稻谷中真菌的变性梯度凝胶电泳图像处理软件及菌群演变数据管理系统开发[D]. 韩文忠. 南京农业大学. 2016
[6]. 数字图像处理在植物新品种鉴定中的应用[J]. 黄湘华, 冯秀兰, 周建仁, 黄发吉. 林业资源管理. 2004
[7]. 监控视频中的车型识别技术研究[D]. 程丽霞. 广东工业大学. 2016
[8]. 微光图像实时处理器硬件实现的关键技术和算法研究[D]. 樊晓燕. 南京理工大学. 2005
[9]. 基于线扫描CCD的两种印刷品质量检测系统的研究与开发[D]. 李静. 天津工业大学. 2008
[10]. 基于叁维形貌的弹痕比对系统的研究[D]. 乔培玉. 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）. 2012
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