[發明專利]一種基于非線性變換的凝膠圖像校正方法及系統

有效

• 申請號: 201611110297.2
• 申請日: 2016-12-06
• 公開（公告）號: CN106780411B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發明（設計）人: 辛化梅;王云云
• 申請（專利權）人: 山東師范大學
• 主分類號: G06T5/20
• 分類號: G06T5/20
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

本發明公開了一種基于非線性變換的凝膠圖像校正方法及系統，其中該方法包括：接收待校正凝膠圖像，將待校正凝膠圖像與預存的標準凝膠圖像進行對比，得到待校正凝膠圖像的垂直校正系數和列數，進而構建出笑臉形變模型；生成兩個大小相同的網格空間，用于分別覆蓋整個待校正凝膠圖像需要形變的部分和標準凝膠圖像，確定出待校正凝膠圖像的網格坐標和標準凝膠圖像的網格坐標；利用笑臉形變模型對待校正凝膠圖像的網格空間進行變形，得到待校正凝膠圖像變形后的坐標；計算B樣條形變模型的控制點系數，構建出B樣條形變模型；對待校正凝膠圖像的網格空間依次進行笑臉形變和B樣條形變，最后輸出校正后的凝膠圖像。

技術領域

本發明屬于凝膠圖像校正領域，尤其涉及一種基于非線性變換的凝膠圖像校正方法及系統。

背景技術

雙向凝膠電泳技術從1975年產生，已經成為蛋白質組學研究的核心技術之一，雙向凝膠電泳技術利用蛋白質等電點和分子量的不同來分離復雜蛋白質組份。通過第一向的等電聚焦電泳(IEF)和第二向的聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDS-PAGE)將蛋白質進行雙向分離，將分離好的二維凝膠電泳掃描存檔，即采集到雙向凝膠電泳圖像。在相關的研究中，采集兩張或多張凝膠圖像，分析哪些對應的蛋白點對發生了變化，從而提取這些感興趣的蛋白點對進行研究；或者通過實驗分析鑒定蛋白質在未感染病菌與感染病菌情況下的異常變化，從而診斷各種疾病。因此，凝膠圖像的匹配問題成為研究的重要問題之一。

雙向凝膠電泳圖像中含有大量蛋白質點，蛋白質的形狀大小灰度都會有所不同。在凝膠圖像的獲取過程中，即使對同一個特定樣本進行重復分析，由于蛋白點的移動或形變、光照或者環境的改變、所用儀器的多樣性及其使用所致噪聲以及圖像采集過程中視角改變等問題，也可能造成凝膠圖像間的失真。為了更好地進行蛋白質組的分析，首先要去除失真，圖像校正是指對失真圖像進行的復原性處理。如果能進行有效的校正形變，將會對凝膠圖像的匹配起到非常積極的作用。因此，對凝膠圖像的失真進行形變校正是基于計算機的2-DE圖像分析關鍵一步。

圖像形變就是利用一個空間變換,使得一幅圖像上的點映射到另一幅圖像的對應點上。在校正過程中,將待配準的兩幅圖像稱為標準圖像和待校正圖像,分別用I_s和I_m表示。校正過程實際上就是將待校正圖像通過空間變換映射到標準圖像對應位置的最優化問題。I_s(x,y)和I_m(x,y)分別代表各自對應點的灰度值。因此圖像的形變可以用下面的公式來表示：I_s(x,y)＝I_m(f(x,y))，這里(x',y')＝f(x,y)代表一個二維空間變換。

80年代中期，主要采用剛性變換，用基于圖像灰度的方法，決定剛性變換的參數。20世紀初，從仿射變換開始，1992年Tang和Suen分析了多項式變換，應用于解決凝膠圖像的失真校正，但是多項式變換不能校正所有的幾何失真。1992年Conradsen和Pedersen提出一種通過立方卷積插值法重新采樣的多分辨率方法來去除低分辨率的全局失真和高分辨率的局部失真，通過最小化平方差的和來估算凝膠圖像間的不同，和互相關技術基本一致，增加分辨率，但是沒有考慮平滑約束，不能得到清晰的校正圖像。1994年Glasbey,C.A.andWright,F.針對多軌跡凝膠電泳中，由于、蛋白質的不均一的流動性產生的“微笑”和“皺眉”形變，提出了用一個梯度濾波器來估計邊帶方向，但這種方法不能處理由軌道本身造成的失真。

綜上所述，由于凝膠圖像具有非線性失真的特點，而針對凝膠圖像校正的方法只能單獨適用于全局形變或局部校正，還沒有尋找到合適的形變函數來同時適用于上述兩種情況且在保證形變的平滑性同時又能達到較好的匹配效果，圖像的校正效果差且不準確。

發明內容

為了解決現有技術的缺點，本發明提供了一種基于非線性變換的凝膠圖像校正方法。

一種基于非線性變換的凝膠圖像校正方法，包括：