Αυτόματη εφαρμογή πλέγματος σε εικόνες DNA (DNA microarrays) με χρήση τεχνικών ψηφιακής επεξεργασίας εικόνων

Abstract

Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η παρουσίαση της μεθόδου αυτόματης εφαρμογής πλέγματος σε εικόνες DNA και σύγκριση της με κάποιες από τις υπάρχουσες μεθόδους που χρησιμοποιούνται. Προκειμένου να εξαχθούν κάποια ασφαλή συμπεράσματα, οι εικόνες αυτές θα πρέπει να υποστούν μια σειρά από βήματα επεξεργασίας ώστε να μπορούν εύκολα να αναλυθούν περαιτέρω. Ο τρόπος εξαγωγής και ψηφιοποίησης τους αλλά και η σειρά των βιολογικών διαδικασιών που έλαβαν χώρα από την λήψη των δειγμάτων μέχρι και την εκτύπωση των εικόνων βοηθούν στην αναγνώριση των παραγόντων που είναι σημαντικοί για την ανάλυση τους. Σημαντικό ρόλο παίζει η ύπαρξη ή όχι των στιγμάτων καθώς επίσης και η φωτεινότητα τους. Τεχνικές κατάτμησης είναι απαραίτητες, ώστε το κάθε ένα στίγμα να μπορεί να υποστεί την σωστή επεξεργασία για ανάλυση του περιγράμματος και της φωτεινότητας του. Για να είναι μια τέτοια τεχνική κατάτμησης εφικτή, θα πρέπει πρώτα να εφαρμοστεί ένα πλέγμα (grid) πάνω στην εικόνα ώστε να γίνεται εύκολος ο διαχωρισμός των στιγμάτων και η άμεση αναφορά σε συγκεκριμένα στίγματα γνωστών συντεταγμένων. Με βάση αυτά, αναδεικνύεται η ανάγκη μιας μεθόδου αυτόματης εφαρμογής ενός πλέγματος που να ταιριάζει με τις εικόνες οι οποίες μπορεί να έχουν υποστεί παραμορφώσεις διαφόρων μορφών. Στα πλαίσια της διπλωματικής εργασίας, υλοποιήθηκε μια αυτόματη μέθοδος, η οποία μπορεί να αντεπεξέλθει επιτυχώς σε τέτοιες δυσμενείς συνθήκες και να δώσει πολύ ικανοποιητικά αποτελέσματα.

The objective of the specific thesis is the presentation of a methodology for automatic gridding of DNA microarrays and the qualitative and quantitative comparison of it, with some of the methodologies that are used today. In order to draw any reliable conclusions, these DNA images may have to be subjected to a series of preprocessing steps so they can easily further analyzed. The way these experiments had taken place and been digitalized, as well as the range of biological processes that took place following the reception of the samples, until the printing of the images, help in identifying the factors that are important to analyze these images. The existence or not of the spots, as well as the hybridization of them, play a significant role to the whole data analysis. Segmentation techniques are necessary, so that each spot can be subjected to proper processing treatment for analysis of its contour and brightness. In order for such a technique to be feasible, a grid should first be applied on the image so to separate the spots from each other and have direct reference to specific spots of known coordinates. According to all the above, the need for an automatic method for gridding DNA microarrays, which may have undergone various forms of distortion is highlighted. As part of this thesis, an automatic method for gridding DNA microarrays was implemented. This method can successfully withstand such adverse conditions and bring very satisfying results.