Predzpracování obrazu 1D gelové elektroforézy

Elektroforéza je jednou z význačných separačních metod, která využívá rozdílné pohyblivosti částic v elektrickém poli. Využití této metody je velmi Široké. Jedním z nejefektivnějších typu elektroforézy je elektroforéza proteinů. K separaci molekul se využívá rozdílných nábojů makromolekul bílkovin, což je zásadní zejména pro sekvenování DNA.

Předmětem této bakalářské práce není samotný proces této metody, ale zpracování jejího výstupu, tj. elektroforetického obrazu. Tento obraz se skládá ze dvou hlavních struktur, tj. mezer (světlé) a lan(tmavé) - pokud se nejedná o negativ, a je určený k vyhodnocení výsledku elektroforézy. Lany (tmavé proužky) reprezentují dráhu makromolekul migrujících v elektrickém poli a jsou tedy nejdůležitější složkou obrazové informace, kterou je třeba zpracovat. Vhodným zpracováním tohoto obrazu lze určit strukturu bílkovin.

Jako v každém obrazu, i v elektroforetickém. může být přítomno zkreslení, které by ztěžovalo zpracování a následné určení struktury dané bílkoviny. Hlavní cíl této práce je předzpracování obrazu, pokud je přítomno zkreslení, tak. aby se zvýšila kvalita obrazu a usnadnila se následná detekce hranic samotných lan.

Předzpracování elektroforetických obrazů je založeno na užití dvou metod. tj. gama korekce a ekvalizace histogramu, které by měly dostatečně zlepšit kvalitu obrazu. Pokud nebude v obraze přítomno žádné závažné zkreslení, není nutné těchto metod využít.

Samotná detekce lan v elektroforetickém obraze má svá specifika a není ještě zcela vyřešena. Hlavním problémem je nedostatek obrazové informace, tj. intenzity pixelů. ve světlých (nebo zcela bílých) částech obrazu. Tyto části obrazu reprezentují úseky gelu. kde nedošlo k zastavení žádné makromolekuly proteinu a pro efektivnější zpracování lze těmto místům gama korekcí zvýšit kontrast.

Algoritmus vlastní metody, která se tento problém snaží řešit, je založen na transformaci 2D obrazové informace do ID signálu a skládá se z několika kroků. Za prvé se jedná o horizontální segmentaci obrazu . dále o stanovení vhodného prahu a následné detekce minimálních hodnot intenzit pixelů v horizontálních úsecích. Poté je na řadě vykreslení těchto minimálních hodnot do původního obrazu, stanovení prostředních částí lan a následné zobrazení hranic lan.