基因芯片图像的自动对比度增强方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及基因巧片图像的自动对比度增强方法。
【背景技术】
[000引基因巧片（cDNA Microarray) W高通量、微型化、自动化及低成本等优点成为后基 因组时代最重要的基因检测工具之一。基因巧片分析包含样本采集、巧片制备、扫描成像、 图像处理、数据分析和生物学应用等步骤，如图1所示。基因巧片的图像处理是其中提取基 因表达水平信息的关键步骤，其准确性和可靠性将直接影响基因表达谱数据的有效性，并 最终决定生物学分析和病理分析的成败。因此，基因巧片图像处理对解读成千上万个基因 点的杂交信息，建立可信疾病预测具有重要的意义，其分析的可靠性和准确性将直接影响 到巧片的推广与使用。
[0003] 巧片制作过程复杂（会带来操作失误或仪器误差）、图像质量多变（会出现噪声等 级不同、基因点形态各异和基因点分布疏密不一）W及图像分析方法多样等，对基因巧片 图像处理造成巨大挑战。导致目前基因巧片图像处理过程存在如下问题：①算法精度完全 依赖于图像质量；②单一算法无法满足要求。需要采用新的理论或方法对基因巧片图像处 理进行更深入的研究。
[0004] 而图像预处理对提高图像质量，从而对提高图像分析结果精度具有重要意义。现 有基因巧片图像预处理着重于基因巧片图像的噪声去除或者倾斜校正，很少有人研究对比 度增强。此外，一般来说，通常图像对比度增强采用的方法是灰度变换法，即对图像灰度范 围进行线性扩展，如
[0005]
【主权项】
1. 基因芯片图像的自动对比度增强方法，包括如下步骤： 步骤1 :将待处理的基因芯片图像进行数字处理，用f(x，y)表示数字处理过的基因芯 片图像灰度值； 步骤2 :统计背景灰度值k; 步骤3:计算图像对比度C; 步骤4:对图像灰度值f(x，y)进行扫描，如果f(x，y) <k，则判断该像素点是 背景，则保留图像内容，如果f(x，y)>k，则代表该像素点为基因点则进行对比度增 强；利用步骤3计算得到的图像对比度值C，获得增强倍数10000/C，具体增强过程为
2. 根据权利要求1所述的基因芯片图像的自动对比度增强方法，其特征在于：为了去 除增强后的噪声影响，还包括步骤5 :对步骤4处理后的图像灰度值f(x，y)进行噪声滤除， 其具体包括如下过程： 步骤51 :采用中值滤波器对图像进行扫描，针对的图像灰度值f(x，y)中的某个像素点g(x,y)，取其邻域图像块g(x+k,y+1)，其中 1，kG[-1，1]; 步骤52 :对图像块进行从小到大排序gs=sort(g(x+k,y+1)); 步骤53:取中间值g' (x，y); 步骤54 :重复步骤51-步骤53,最后得到滤除噪声后的图像g' (x，y)。
3. 根据权利要求2所述的基因芯片图像的自动对比度增强方法，其特征在于：步骤1 中，为简化计算，将图像灰度值f(X，y)由16位转换为8位f(X，y) =f(X，y)/256,同时，步 骤5还包括还原图像的步骤： 步骤 55:还原图像g' (x，y)=g' (x，y)*256。
4. 根据权利要求1或2或3所述的基因芯片图像的自动对比度增强方法，其特征在于： 步骤2中，统计背景灰度值k包括如下过程：将图像灰度值f(x，y)切分为若干个小窗口，统 计这若干个小窗口的最大灰度值，形成最大灰度值集合；取最大灰度值集合中的最小值作 为背景灰度值k。
5. 根据权利要求4所述的基因芯片图像的自动对比度增强方法，其特征在于：步骤2 具体包括如下过程： 步骤21 :为方便统计背景灰度值，采用10X10的滑动窗口在图像灰度值f(x，y)的边 缘位置扫描，取每个窗口内最大灰度值，形成最大灰度值集合； 步骤22 :为消除噪声影响，针对图像灰度值f(x，y)的每个边缘位置，分别随机选择两 边和中间三个位置，共计12个窗口位置，最后取最大灰度值集合中的最小值作为背景灰度 I m 值，即〃 e[U2])其中?表示每个窗口，m代表重复实验次数。
6. 根据权利要求5所述的基因芯片图像的自动对比度增强方法，其特征在于：所述步 骤2还包括步骤23 :为了避免随机性以及噪声影响，重复步骤2-步骤3多次，取其平均值 作为最后的背景估计值k。
7. 根据权利要求1或2或3所述的基因芯片图像的自动对比度增强方法，其特征在于： 所述步骤3计算图像对比度C包括如下过程： 步骤31 :计算图像f(x，y)的水平投影信号X，即将二维信号转换为一维信号； 步骤32:计算均值标准差均方根误差四阶矩 ， y iV
步骤33 :根据上述计算获得图像对比度C=S/[SV(S2)2]1/4。
【专利摘要】本发明公开一种基因芯片图像的自动对比度增强方法，其包括如下步骤：步骤1：将待处理的基因芯片图像进行数字处理，用f(x,y)表示数字处理过的基因芯片图像灰度值；步骤2：统计背景灰度值k；步骤3：计算图像对比度C；步骤4：对图像灰度值f(x,y)进行扫描，如果f(x,y)≤k，则判断该像素点是背景，则保留图像内容，如果f(x,y)>k，则代表该像素点为基因点则进行对比度增强；利用步骤3计算得到的图像对比度值C，获得增强倍数10000/C，具体增强过程为 本发明采用上述步骤，具有如下优点：1、不需要任何参数输入；2、自适应实现对比度增强；3、大幅度提高基因芯片图像处理精度；4、适应性广，可以适用于各种类型基因芯片图像。
【IPC分类】G06T5-00
【公开号】CN104616264
【申请号】CN201510072881
【发明人】邵桂芳, 李铁军, 许两有, 文玉华, 刘暾东
【申请人】厦门大学
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年2月12日