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微阵列芯片图像扫描与自动分析技术研究

作　者: 朱疆
导　师: 于军
学　校: 华中科技大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 微阵列图像微阵列扫描仪信号检测图像处理数据提取
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

微阵列技术为研究者提供了一种测定大量基因同步表达水平的方法。随着微阵列芯片朝着小型化,高通量和弱信号方向发展,荧光检测技术以其易寻址和高灵敏度等优势越来越受到世人关注。在荧光检测技术中,体现生化反应程度的荧光由微阵列芯片扫描仪中的激光激发,并通过光电倍增管或CCD相机捕获形成数字图像,此图像即是微阵列实验分析的原始数据。因此微阵列芯片扫描仪性能以及对原始图像的处理效果将对后续分析具有重要影响。本文首先介绍了有关微阵列芯片的基本概念和应用流程,其中重点介绍了荧光检测的方法。结合已有荧光检测方法,设计并制造了一台采用CCD相机的微阵列芯片扫描仪。并对扫描仪线性度、灵敏度和重复性能进行了测试。结果表明,此微阵列芯片扫描仪是一台高性能的检测系统。为自动分析微阵列图像,本文提出了基于投影原理和基于图像统计信息与微阵列探针排布信息的两种分别针对不同类型微阵列图像的阵列斑点定位算法,使得大量实验数据的自动准确分析成为现实。算法主要步骤包括:图像滤波,图像信息提取,阵列斑点定位和斑点位置坐标微调。测试结果表明此算法能对微阵列图像进行准确的自动分析。本文最后通过比较使用不同方法提取得到的芯片数据,以此验证自制扫描仪和图像自动分析算法的实际性能。测试结果表明使用自动分析算法对自制扫描仪扫描所得图像分析后得到的数据是有效和可靠的。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-6
1 绪论  6-22
  1.1 微阵列芯片简介  6-7
  1.2 微阵列芯片应用流程  7-21
  1.3 课题来源、研究目的及内容  21-22
2 微阵列芯片扫描仪研究  22-33
  2.1 微阵列芯片扫描仪结构  22-25
  2.2 扫描仪性能测试  25-32
  2.3 小结  32-33
3 微阵列图像中阵列斑点的定位  33-54
  3.1 背景概述  33-34
  3.2 基于投影原理的微阵列图像斑点自动定位  34-45
  3.3 利用图像统计信息和探针排布信息自动定位微阵列图像斑点算法  45-54
4 图像中斑点强度的提取与分析  54-59
  4.1 自动提取数据算法和手动提取数据方法所得数据比较  55-56
  4.2 ScanArray 4000扫描仪与自制扫描仪扫描图像斑点强度比较  56-57
  4.3 两种芯片数据提取过程得到的数据比较  57-58
  4.4 小结  58-59
5 总结与展望  59-63
  5.1 课题研究工作总结  59-60
  5.2 问题讨论  60-61
  5.3 前景展望  61-63
致谢  63-64
参考文献  64-70
附录1 攻读硕士学位期间发表论文目录  70

微阵列芯片图像扫描与自动分析技术研究

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