检测差异表达基因技术的研究进展

[收稿日期]1999204219;[修回日期]1999207227

[作者简介]金慧英(1966-)女,江苏南京市人,助理研究员,硕士,主要从事微生物学方面的研究。

[文章编号]100028861(2000)04(S )20111203

检测差异表达基因技术的研究进展

Advance of study on the iden tify i ng d ifferen ti a l expressi ng gene

金慧英(J I N H u i 2ying ),房德兴(FAN G D e 2x ing )

(南京军区军事医学研究所,江苏南京210002)

[摘　要]　随着差异表达基因检测技术的不断发展,建立了很多新的检测方法,本文对mRNA 差异显示技术(DDR T 2

PCR )、c DNA 示差分析技术(c DNA 2RDA )及抑制消减杂交技术(SSH )的基本原理及工作流程作了综述,并介绍了它们的应用状况和特点,这些方法的建立和广泛应用可望发现更多的差异表达的基因,并通过其与表型的关系分析加快人们对基因功能的认识。

[关键词]　mRNA 差异显示(DDR T 2PCR );c DNA 示差分析(c DNA 2RDA );抑制消减杂交(SSH )[中图分类号]　Q 78 [文献标识码]　A

近年来现代分子生物学技术,特别是核酸杂交技术、反转录技术、PCR 扩增技术的发展为建立简便高效的检测差异表达基因的方法奠定了坚实的基

础。从L I AN G (1992)[1]

建立的m RNA 差异显示技术(DDR T 2PCR ),L IS IT SYN (1993)[2]建立并由

HU BAN K (1994)[3]

改进的c DNA 示差分析技术

(c DNA 2RDA )到D I A TCH EN KU (1996)[4]

建立的抑制消减杂交法(SSH ),差异表达基因的检测技术越来越简便,且特异性更强,灵敏度更高。现就上述3种方法的原理、工作流程、应用及展望简述如下:1　基本原理及工作流程

111　m RNA 差异显示技术(m RNA differen tial disp lay reverse tran scri p ti on PCR ,DDR T 2PCR )　m RNA DDR T 2PCR 的基本原理是合成两对引物,通过随机组合,使每种m RNA 均有扩增机会,并显示出清晰的电泳带。为达到该目的,利用真核细胞m RNA 均含po ly (A )末端以及po ly (A )上游2个碱基只有12种组合(A T 、A C 、A G 、T T 、TC 、T G 、CT 、

CC 、CG 、GT 、GC 、GG ,即42

个组合除去TA 、CA 、

GA 、AA 4个组合)的特点,设计3’

引物T 11-12M N (M N 2A 、G 、C 、T 中的任一种,M 不能为T ),分别与总m RNA 进行反转录,从而获得12份c DNA ;再以c DNA 为模板,以上述T 11-12M N 为下游引物,以另一随机寡核苷酸引物(如10m er 随机引物)为上游引物进行PCR 扩增。理论上,5’端引物随机结合在c DNA 上,且每一条c DNA 均有扩增机会,获得大

小不同的扩增片段。扩增时掺入同位素标记的单核苷酸,扩增结束后,经序列分析PA GE 后进行放射自显影,如果模板c DNA 存在差异,即可显示差异表达的DNA 片段,最后可通过回收目的DNA ,经

杂交、克隆、测序进行鉴定。工作流程(见图1。

)图1mRNA DDR T 2PCR 工作流程图

F ig 1Schem atic diagram of mRNA DDR T 2PCR

112　c DNA 示差分析(c DNA 2rep resen tati onal

difference analysis ,c DNA 2RDA )　c DNA 2RDA 是HU BAN K 和SCHA T Z (1994)在L IS IT SYN 等(1993)建立的基因组DNA 示差分析技术(rep resen tati onal difference analysis ,RDA )基础上改进而来,它是将差减杂交与PCR 相结合的技术。利用双链DNA 为模板时可通过PCR 呈指数扩增,而单链DNA 为模板时则呈线性扩增的原理,首先制备tester c DNA 和driver c DNA ,并用识别序列为4碱基的限制性核酸内切酶(如Dp n 或Sau 3A )消化成平均长度为256bp 的c DNA 片段。随后接上寡核苷酸接头(adap to r R )并按adap to r R 序列设计引物进行PCR 扩增,使两组的c DNA 得到富集,制备扩增子(am p licon s )。由于Dp n 或Sau 3A 的识别序列(GA TC )较常见,这样设计可确保几

乎所有表达基因至少有一次被扩增机会。然后切除接头,只在tester c DNA 片段的5’端接上新接头,接着将其与大大过量的driver DNA 混合进行变性

免疫学杂志第16卷第4期2000年7月　

　I M M UNOLO G I CAL JOU RNAL V o l 16N o 4Ju ly 2000 S 111

和复性,并以新接头为引物进行PCR 扩增,只有与driver DNA 有差别的tester c DNA 片段才能自身退火,从而在PCR 产物中得到富集。连续进行3次差减杂交,彻底从tester 中去除与driver 相同的基因,最后利用PCR 技术富集tester c DNA 中特异表达的基因。工作流程(见图2)

。

图2c DNA 2RDA 工作流程

F ig 2Schem atic diagram of c DNA 2

RDA 113　抑制消减杂交法(supp ressi on sub tractive

hyb ridizati on ,SSH )　抑制杂交法是以抑制PCR 为

基础的c DNA 消减杂交方法,所谓抑制PCR ,即利用非目标序列片段两端的长反向重复序列在退火时产生“锅2柄”结构,无法与引物配对,从而选择性地抑制非目标序列的扩增。该技术首先提取两种细胞(或组织)的m RNA ,并反转录获得c DNA ,经适当限制性核酸内切酶(如R sa 或H ae 酶)酶切,产生大小适当的平端c DNA 片段,分别制备tester c DNA 和driver c DNA ;将tester c DNA 分为均等两份。各自连接上两种长序列接头,再将过量driver c DNA 分别加入两份tester c DNA 中,变性后退火,获得4种杂交产物:①单链tester c DNA ;②双链tester c DNA ;③异源双链c DNA ;④双链driver c DNA 。这一步骤使单链tester 均等化并富集差异表达的基因,然后合并两份杂交产物,另加上新的变性单链driver c DNA ,再次退火杂交,在这次杂交中,

只有第一次杂交后剩余的经均等化和消减的单链tester c DNA 能与driver c DNA 一起形成各种双链分子,并产生新的双链分子e ,这种分子的两个5’端有两个不同的接头,使其在以后的PCR 中被有效扩增。两次杂交后,填平粘性末端,利用巢式PCR 原理,将两个长接头片段设计成内外两对引物,先用外侧引物,然后用内侧引物分别进行PCR 反应,使最后PCR 产物绝大部分是e 型分子,从而获得差异表达的基因

。工作流程(见图3)。

图3SSH 工作流程

F ig 3Schem atic diagram of SSH

2　应用状况与展望

211　DDR T 2PCR 的应用　1992年L I AN G 等首先报道了m RNA DDR T 2PCR ,并用该方法比较了培

养在同一条件下的人乳房上皮正常和癌细胞m RNA ,发现S 1带和S 2带仅出现在正常细胞内,M 1仅出现在癌细胞中。之后,m RNA DDR T 2PCR 技术得到了广泛的应用,JAM ES 等用12组引物对小鼠未着床早期胚和胚囊期胚进行了DDR T 2PCR 分析,证明胚胎发育不同阶段,m RNA 表达的质和量是不同的。潘美辉[5]1997年应用该技术分析了人胎脑组织不同部位基因表达的差异及其特异表达的基因片段,发现了多个差异表达的基因及产物。孟祥文[6]同样应用DDR T 2PCR 技术研究了具不同转移

S 112 第16卷免疫学杂志2000年7月　

能力的人肺腺癌细胞A GZY83a和A n i p073,发现低转移的A GZY83a向高转移的A n i p073演变过程中涉及多个基因的激活或失活,在高转移的A n i p073细胞系中,某些基因的表达或表达水平增加与人类逆转录病毒基因CTR的整合有关。DDR T2PCR技术RNA用量较少(0.2Λg),相对于以前检测差异基因的方法,能够在较短时间内显示出差异表达的基因,为揭示生命奥秘,发现新因子及特定生理或病理机制的研究提供了方便。但在实际应用中也有一些困难,即假阳性差异表达带过高,耗时耗力,同时需放射自显影展示差异片段,只能扩增靠近po ly(A)m RNA3’端不大于600bp的区域,使上游差异表达信息得不到检测等。目前有许多研究者正致力于对该技术进行改进,包括优化反应条件,改变PCR扩增条件,提高稳定性,从而降低假阳性,增加差异表达带谱等。

212　c DNA2RDA的应用　1994年HU BAN K等首先应用c DNA2RDA技术从B细胞系中克隆到6个受咖啡因影响而特异性上调表达的基因,1997年H ERBLO T[7]等利用这种方法分析T PA诱导单核细胞HL260分化的分子机制时获得16个T PA下降表达的序列,M OLL EN HAU ER[8]则应用该技术发现了新的抑癌基因,属scavenger recep to r cystein2rich超家族成员,它在脑肿瘤细胞中缺失表达。近年来我国学者也开始应用c DNA2RDA方法筛选对比组织或细胞差异表达的基因。如ZHU等筛选到G2豌豆受GA(gibberelic acid)抑制表达的3个基因。当前人们认识的基因还十分有限,特别是对生物发生发展及生理病理过程中某些新基因的功能和调控方面的认识还不足,RDA技术的应用为在该领域寻找新基因提供了有用的工具。由于c DNA2 RDA技术在分析基因差异表达方面有其独到之处,除了具有快速、简便、m RNA用量少(1～2Λg)等优点外,还大大降低了假阳性率,避免了DDR T2PCR 筛选出的片段短,且大部分位于Po ly(A)末端区等缺点,另外在实验过程中可及时对差减杂交效果进行检测。

213　SSH的应用　D I A TA CH EN KO(1996)应用SSH方法对人睾丸特异表达的基因进行了研究,经与人的心、脑、肝、骨骼肌、肾、胰腺、胎盘、卵巢等10余种组织RNA进行杂交比较,并经克隆测序,结果在分析的362个克隆中发现有4个克隆是人睾丸特异m RNA。4个DNA片段与小鼠睾丸特异m RNA有75%～85%的同源性。ST E I R(1997)[9]等采用SSH 方法对转移性和非转移性的两种胰腺肿瘤细胞B sp732A S M L和B sp7321A S的基因表达差异作了比较,证明该方法的阳性率达94%。对于无论是高丰度带是低丰度差异表达基因的检测来说,SSH方法都是一种简单有效、高度敏感的技术,与DDR T2PCR和RDA相比,SSH方法对目标片段的均等化和富集,提高了低丰度的m RNA被检测的可能性,同时SSH方法可以在24h内完成消减杂交和PCR反应,获得差异表达基因,同时ST E I R的实验结果还表明,在得到的625个克隆中有92个基因克隆与已知基因的序列完全一致或基本匹配,281个基因与小鼠已知基因的同源性达60%～95%,252个克隆在公共数据库中找不到同源序列,这意味着它们可能是新基因。因而,在一次SSH反应中可同时分离出成百个差异表达的基因。这一优点使SSH方法远胜于DDR T2PCR及RDA方法。所以SSH不失为一种假阳性率低、高效便捷的鉴别差异表达基因的方法。它的改进和应用将日益到人们的重视。

3　小结

综上所述,DDR T2PCR、c DNA2RDA及SSH方法均为检测差异表达基因的新方法,这些方法的建立为人们认识不同个体(组织或细胞)间,同一个体(组织或细胞)不同时期基因表达的差异提供了现实的手段和基础,这一方法的广泛应用将可望发现更多的差异表达的基因,通过对每一个差异表达基因与表型的关系分析,无疑将加速人们了解自身由部分到整体的步伐。

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第4期金慧英,等1检测差异表达基因技术的研究进展S113

汞分析方法的研究进展

汞分析方法的研究进展化学（化学工程方向）2007级2班袁宇 2007060263 摘要：汞在现代人们的生活中已经是不容忽视的污染物，是影响人们健康的一种可积累性重金属。其毒性作用涉及神经、肾脏、消化等系统。本文评述了汞对人体的危害，环境中汞的污染以及汞的测定方法的研究进展。关键词：汞；危害；测定方法；研究进展引言汞是在常温下唯一的液体金属，银白色，易流动。比重13.59，熔点-38.9℃，沸点356.6℃。蒸气比重6.9［1］。它有三种基本的形态以液态或气态形式存在的金属汞、无机汞化合物(包括氯化亚汞、氯化高汞、乙酸汞和硫化汞) 以及有机汞化合物(如苯基汞、烷基汞等) 。地壳中约含80ug·kg.L-1汞［2］。空气中汞主要来源于岩石的风化、火山爆发及水中汞的蒸发等;水中的汞来自大气及工农业生产的污染 ,如氯碱工业用汞作阴极电解食盐,除汞蒸气的挥发外,大量的汞和氯化汞从废水中排出;食物中的汞,通常以甲基汞的形式存在,甲基汞能积聚在水生生物中,参加食物链,使汞在鱼体内富集浓缩,达到极高浓度。汞及其化合物都是剧毒物质。无机汞化合物通过食物链进入人体，在肝，肾，脑等器官组织中富集，Hg2+可与蛋白质的巯基集合，抑制酶的活性，使细胞代谢受到阻碍;有机汞的毒性大于无机汞，其中甲基汞的毒性最大。汞对人体的毒性很大程度上取决于其存在形式［3］。由此可以看出汞对人类的危害很大，所以汞的检测在环保部门有着很重要的意义。多年来，分析者对汞的测定方法进行了大量的研究工作，且建立了很多种方法，本文从汞的原子吸光光谱法（AAS），原子荧光光谱法（AFS），色谱法，电化学分析法，分光光度法等方法作出了综述。 1 原子吸收光谱法原子吸收光谱法是微量汞分析中应用最广的方法。虽然原子吸收光谱法不能直接用于元素的形态分析，只能检测元素的总量，但是利用它们简便，快速，灵敏度高的特点，常将其与其他富集分离技术相集合测量元素的不同形态。其中，冷原子吸收法（CVASS），极大地提高了测定的灵敏度，适合进行10-9级汞的分析，是目前汞分析中最主要和普及的方法之一。Yin［4］等使用在线固相萃取预富集—流动注射—HPLC—CVAAS分析技术，直接测定样品中MeHg，EtHg，PhHg, Hg2+。操作简易，自动化程度高，对MeHg，EtHg，PhHg, Hg2+检出限分别为9.6,10.5ng.L-1，相对标准偏差为3.6％,5.5％，10.4％，7.6％。

转基因研究的现状及发展

转基因研究的现状及发展转基因作物是当今世界各国现代生物技术产业研究的热点，中国的转基因生物技术发展一、我国转基因作物的发展现状迅速，由于科学界对转基因作物对人类及生态环世界上最早的转基因作物诞生于年，是一境利与弊的争论，措政府应制定相应的政策、施对到种含有抗生素药类抗体的烟草。世纪年代，其进行安全管理。本文论述了转基因作物在国际农业生物技术已逐渐成为各国现代生物技术产业研国内的发展现状，分析了转基因作物对人类及生态环境的利与弊以及关于我国转基因作物安全管究的热点。转基因技术的应用 1．在畜牧兽医中的应用应用于动物抗病育种转基因技术可以用于动物抗病育种，通过克隆特定基因组中的某些编码片段，对之加以一定形式的修饰以后转入畜禽基因组，如果转基因在宿主基因组能得以表达，那么畜禽对该种病毒的感染应具有一定的抵抗能力，或者应能够减轻该种病毒侵染时对机体带来的危害。（其用于遗传育种，不仅可以加速改良的进程，使选择的效率提高，改良的机会增多，并且不会受到有性繁殖的限制。）例如Clements等将绵羊髓鞘脱落病毒的表壳蛋白基因转入绵羊，获得的转基因动物抗病力明显提高；丘才良把一种寒带比目鱼抗冻基因成功地转移到大西洋鲑中，为提高某些鱼类的抗寒能力做了积极的尝试。 2．在医学领域中的应用用于生产药用蛋白用转基因动物的乳腺生产重组蛋白（乳腺生物反应器）可能是转基因动物的最大应用，这也是世界范围内转基因研究的热点之一。Swamdom （1992）用β-球蛋白的4个核酸酶I的高敏位点与人的两个基因相连，融合基因产生的转基因猪与鼠的原型相似。目前，把转基因动物当作生物反应器来生产药用蛋白已经受到国际社会的极大关注，不仅各国政府投资，一些私人集团也不惜投入大量资金加以研究和开发。 3．转基因的应用存在的问题及展望（1）转基因表达水平低，许多转基因的表达强烈地位受着其宿主染色体上整合位点的影响，往往出现异位表达和个体发育不适宜阶段表达，影响转基因表达能力或基因表达的组织特异性，从而使大部分转基因表达水平极低，极少部分基因表达水平过高。（2）难以控制转基因在宿主基因组中的行为，转基因随机整合于动物的基因组中，可能会引起宿生细胞染色体的插入突变，还会造成插入位点的基因片段丢失，插入位点周围序列的倍增及基因的转移，也可能激活正常状态下处于关闭状态的基因。（3）不了解哪些基因控制多数生理过程，不了解基因表达的发育控制和组织特异性控制的机制。（4）制作转基因动物的效率低，这是目前几乎所有从事转基因动物研究的实验室都面临的问题，也是制约着这项技术广泛应用的关键。（5）对传统伦理是一种挑战，对人类的生存有一定的负面作用等。当然，我们不能因为这些缺点的存在就否定转基因技术的研究价值。因为它作为一种新兴的生物技术，配合其他相关的生物技术将具有广阔的应用前景。随着这一技术日趋成熟，许多问题有望逐步得到解决。

环境监测在线监测技术研究进展

环境监测在线监测技术研究周卫强摘要：本文主要讲述了现在环境监测在线检测技术研究，主要有大气和水方面的环境监测技术。关键词：在线监测；环境监测 1引言在线检测是环境监测未来的发展方向。在线监测保持传统理化监测快速精确的特点的同时,自动在线无量程不分档任意测量,解决了一般理化仪器对未知污染物样品或污染物浓度变化很大的排污水体或气体难以直接测定的局限。对污染源进行实时在线监测,环保部门对废水、废气治污设施运行在线监控,真实有效地“录像”每个瞬间排污单位的排污情况,即连续监测系统。它为环境监理执法所必须的监督,即监测数据为环境监理提供最有力的依据。 2正文 2.1 pH值在线检测及控制系统 2.1.2 工作原理系统核心部件是pH值信号采集装置和信号处理控制装置。系统根据pH检测传感器检测到的pH值信号，将输出检测信号至中央处理单元，中央处理单元经信号处理单元和运算单元后，实现仪表显示实际pH值，并与设定的pH值进行比较，输出控制信号，控制执行机构，自动向槽中加减中和液，并采用循环泵对槽内液体迅速循环，确保其均匀性，使织物达到所设定的pH值。 2.1.3 关键技术及创新点 (1)、pH值在线检测传感器的研究和选用； (2)、对pH值算法的分析和研究； (3)、对pH值检测信号处理技术的研究； (4)、温度对pH值影响需进行温度补偿技术处理； (5)、对自动化控制仪表的开发： (6)、仪表采用单片机智能化设计，具有自动稳零、数字显示、超限报警、变送输出、电流调节输出或时间比例输出、RS485通讯等功能系统测量精确、稳定、

运行可靠； (7)、对检测和执行机构的研究和开发；【1】 2.2 PTR-MS在线监测大气挥发性有机物 2.2.1 PTR-MS在线监测的基本原理【2】利用质谱对VOCs进行测量前必须把VOCs分子离子化PTR-MS采用的是软电离技术即利用母体离子与VOCs反应把VOCs分子转换成离子H3O+利用的母体离子是H3O+离子之所以用H2O是因为一方面H2O的质子亲合势为7.22eV 而大多数VOCs的质子亲合势在7~9eV之间因此H3O+分子可以和大多数的VOCs 除了CH4和C2H4等少数有机物分子发生质子转移反应另一方面空气中主要成分N2和O2等的质子亲合势都小于H2O的质子亲合势因此它们不会与H3O+发生质子转移反应所以在测量空气中的痕量VOCs时,H3O是最合适的母体离子.【3】 2.3不依赖空气动力装置(AIP)排出气体中CＯ2浓度在线检测摘要根据闭式循环柴油机不依赖空气动力装置(cCDAIP)排出气体中C02浓度在线检测的实际需求，结合ccDAIP排出气体测试的具体每件，研究了co：浓度在线检测装置的系统构成特点，计算确定了气水分离器等重要部件的结构参数，设计了c02浓度在线检测流程，在国内首次研制出AIP排出气体成份在线检测装置。经CCDAIP排出气体吸收试验，表明CO。在线检测装置设计合理，测量精度等性能指标满足工程要求，解决了AIP排出气体CO。浓度在线检测技术关键。【4】 2.4 基于UV 法水质COD在线检测作为综合评价水体污染程度的重要指标之一，化学需氧量（COD）在线检测仪具有很大应用价值及市场前景。从目前来看，国内外市场上所使用的COD 检测仪种类繁多，检测原理也不尽相同。但综合来看，采用物理法即基于UV 法水质COD 检测技术已成为该领域的发展趋势。尽管国外产品的技术成熟，但其成本较高，不利于我国大范围的推广使用。因而研发一种检测技术先进，成本较低，适用性强的水质COD 在线检测仪已成为我国科研工作者工作的重点。【5】2.5 基于红外光谱和GPRS的大气有害气体监测系统的研究 GPRS 无线网络技术和气体浓度红外检测技术的运用基于红外检测技术、GPRS 无线网络和ARM 技术，构建有害气体监控系统的方案。通过对测试原理和方法的充分论证之后，设计了气体浓度测试的红外传感器；开发了以32 位处理器S3C44B0 为核心，包括A/D 转换模块、LED/LCD 液晶显示模块、GPRS 模块以及键盘模块在内的ARM 中央硬件处理平台；完成了各电路模块印刷电路板的制作和分步调试；在ARM 集成开发环境ADS1.2 下完成了系统的启动代码和应用程序的编写，和上位机监控软件的编写；并结合硬件电路完成了整个系统的调试；最后在实验室完成了测试系统的标定实验。本系统的优点在于利用了

转基因作物的研究进展

生物与环境工程学院课程论文转基因作物的研究进展学生姓名：魏斌聪学号：200806016139 专业/班级：生物工程081班课程名称：生物工程原理指导教师：陈蔚青教授浙江树人大学生物与环境工程学院 2011年5月

转基因作物的研究进展魏斌聪（浙江树人大学生物与环境工程学院生工081班浙江杭州310015）摘要：人们将所需要的外源基因(如高产、抗病虫害优质基因) 定向导入作物细胞中, 使其在新的作物中稳定遗传和表现,产生转基因作物新品种, 是大幅度提高作物产量的一项新技术。本文先描述了转基因作物的发展进程，对其基因问题的研究作了讨论，并列出转基因作物目前存在的主要问题并作分析，最后对此项技术作出展望。关键词：转基因作物；DNA技术；基因导入；安全性前言转基因植物（transgenic plant），是指基因工程中运用DNA 技术将外源基因整合于受体植物基因组、改变其遗传组成后产生的植物及其后代。转基因植物的研究主要在于改进植物的品质，改变生长周期等提高其经济价值或实用价值。[ 1 ]其主要范围是在作物方面，如可食用的大豆、玉米等，或者可投入生产的棉花等作物。从表面上看来，转基因作物同普通植物似乎没有任何区别，它只是多了能使它产生额外特性的基因。从1983年以来，生物学家已经知道怎样将外来基因移植到某种植物的脱氧核糖核酸中去，以便使它具有某种新的特性：抗除莠剂的特性，抗植物病毒的特性，抗某种害虫的特性。[ 2 ]这个基因可以来自于任何一种生命体：细菌、病毒、昆虫等。这样，通过生物工程技术，人们可以给某种作物注入一种靠杂交方式根本无法获得的特性，这是人类9000年作物栽培史上的一场空前革命。[ 3 ] 1 转基因作物的发展进程转基因作物的研究最早始于20世纪80年代初期。1983年，全球第一例转基因烟草在美国问世。1986年，首批转基因抗虫和抗除草剂棉花进入田间试验。1996年，美国最早开始商业化生产和销售转基因作物(包括大豆、玉米、油菜、

Matlab做图像边缘检测的多种方法

Matlab做图像边缘检测的多种方法 1、用Prewitt算子检测图像的边缘 I = imread('bacteria.BMP'); BW1 = edge(I,'prewitt',0.04); % 0.04为梯度阈值 figure(1); imshow(I); figure(2); imshow(BW1); 2、用不同σ值的LoG算子检测图像的边缘 I = imread('bacteria.BMP'); BW1 = edge(I,'log',0.003); % σ=2 imshow(BW1);title('σ=2') BW1 = edge(I,'log',0.003,3); % σ=3 figure, imshow(BW1);title('σ=3') 3、用Canny算子检测图像的边缘 I = imread('bacteria.BMP'); imshow(I); BW1 = edge(I,'canny',0.2); figure,imshow(BW1); 4、图像的阈值分割 I=imread('blood1.tif'); imhist(I); % 观察灰度直方图，灰度140处有谷，确定阈值T=140 I1=im2bw(I,140/255); % im2bw函数需要将灰度值转换到[0,1]范围内 figure,imshow(I1); 5、用水线阈值法分割图像 afm = imread('afmsurf.tif');figure, imshow(afm); se = strel('disk', 15); Itop = imtophat(afm, se); % 高帽变换 Ibot = imbothat(afm, se); % 低帽变换 figure, imshow(Itop, []); % 高帽变换，体现原始图像的灰度峰值 figure, imshow(Ibot, []); % 低帽变换，体现原始图像的灰度谷值 Ienhance = imsubtract(imadd(Itop, afm), Ibot);% 高帽图像与低帽图像相减，增强图像figure, imshow(Ienhance); Iec = imcomplement(Ienhance); % 进一步增强图像

图像处理文献综述

文献综述 1.1理论背景数字图像中的边缘检测是图像分割、目标区域的识别、区域形状提取等图像分析领域的重要基础，图像处理和分析的第一步往往就是边缘检测。物体的边缘是以图像的局部特征不连续的形式出现的，也就是指图像局部亮度变化最显著的部分，例如灰度值的突变、颜色的突变、纹理结构的突变等，同时物体的边缘也是不同区域的分界处。图像边缘有方向和幅度两个特性，通常沿边缘的走向灰度变化平缓，垂直于边缘走向的像素灰度变化剧烈。根据灰度变化的特点，图像边缘可分为阶跃型、房顶型和凸缘型。 1.2、图像边缘检测技术研究的目的和意义数字图像边缘检测是伴随着计算机发展起来的一门新兴学科，随着计算机硬件、软件的高度发展，数字图像边缘检测也在生活中的各个领域得到了广泛的应用。边缘检测技术是图像边缘检测和计算机视觉等领域最基本的技术，如何快速、精确的提取图像边缘信息一直是国内外研究的热点，然而边缘检测也是图像处理中的一个难题。首先要研究图像边缘检测，就要先研究图像去噪和图像锐化。前者是为了得到飞更真实的图像，排除外界的干扰，后者则是为我们的边缘检测提供图像特征更加明显的图片，即加大图像特征。两者虽然在图像边缘检测中都有重要地位，但本次研究主要是针对图像边缘检测的研究，我们最终所要达到的目的是为了处理速度更快，图像特征识别更准确。早期的经典算法有边缘算子法、曲面拟合法、模版匹配法、门限化法等。早在1959年Julez就曾提及边缘检测技术，Roberts则于1965年开始了最早期的系统研究，从此有关边缘检测的理论方法不断涌现并推陈出新。边缘检测最开始都是使用一些经验性的方法，如利用梯度等微分算子或特征模板对图像进行卷积运算，然而由于这些方法普遍存在一些明显的缺陷，导致其检测结果并不

硫酸盐还原菌鉴定和检测方法的研究进展

硫酸盐还原菌鉴定和检测方法的研究进展王明义1,2,梁小兵13,郑娅萍2,赵由之1,魏中青1 (1.中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室,贵州贵阳　550002; 2.贵阳医学院生物化学与分子生物学教研室,贵州贵阳　550001) 摘　要　硫酸盐还原菌有着重要的生态、经济和环境意义。系统地论述了硫酸盐还原菌鉴定和检测常用手段,如硫酸盐还原菌分离纯化培养方法、检测遗传标记的分子生物学方法和生物特征化合物方法。这些技术的发展,不断扩展了硫酸盐还原菌的研究领域和深度并使对硫酸盐还原菌在分子水平的研究成为可能。关键词　硫酸盐还原菌;分离纯化;遗传标记;生物特征化合物中图分类号　Q93-31 文献标识码　A 文章编号　1005-7021(2005)06-0081-04 Advanced in Identif ication of Sulfate2R educing B acteria and Its Detection Method WAN G Ming2yi1,2,L IAN G Xi2bing1,ZHEN G YA2ping2,ZHAO Y ou2zhi1,WEI Zhong2qing1 (1.State Key L ab.of Envi ron.Geochem.Inst.of Geochem.Chi nese Acad.of Sci.Guiyang,Guiz hou550002; 2.Teach,&Res.Sect.of Biochem.&Molec.Biol.Guiyang Med.Coll.Guiyang,Guiz hou550001) Abstract　Sulfate2reducing bacteria(SRB)play an important role in ecology,economy,and environment.Identifi2 cation of the bacteria and common detection methods were introduced,includin g the isolation,purification of the bacteria,the molecular biological methods based on the genetic markers and detecting methods of biologically charac2 teristic compounds.With the development of these technologies,it is possible to expand the research field and pro2 fundity of SRB and their research at molecular level. K eyw ords　sulfate2reducing bacteria(SRB);isolation and purification;genetic markers;biologically characteristic compounds 硫酸盐还原菌(sulfate2reducing bacteria, SRB)是一大类严格厌氧菌,其利用硫酸盐作为有机物异化时的电子受体,并在代谢活动中产生高浓度H2S。硫酸盐还原菌有着重要的生态、经济和环境意义。研究表明硫酸盐还原菌参与有机物厌氧降解和低硫酸盐环境中碳的厌氧矿物化,其产生的H2S除了对很多微生物和其他生物有毒害作用,也可以作为一些硫代谢细菌的电子供体;同时由于硫酸盐还原菌产生的H2S、代谢过程中引起油和气体酸化以及细菌和FeS对孔隙的堵塞等原因可造成钢铁、金属等材料的腐蚀,引起工程设施受损[1,2]。硫酸盐还原菌在倍受关注的甲基汞生物富集过程中起着重要作用,亦参与环境甲苯和二甲苯降解以及可溶性铀和不溶性铀转化[3～5]。作为自然界中一类生物,硫酸盐还原菌是硫化物转化、物质循环和能量流动中不可缺少的参与者和发动者。随着环境中硫酸盐还原菌研究的深入,要求建立准确可靠的硫酸盐还原菌鉴定和微生物群落结构中硫酸盐还原菌量化分析的方法。本文围绕着对硫酸盐还原菌类群鉴定和量化分析方法作一综述。　收稿日期:2005-03-25 　作者简介:王明义　男,主管检验师,硕士研究生。研究方向为微生物分子生物学。　基金项目:国家自然科学基金资助项目(40473050) 3通讯作者18 微生物学杂志　2005年11月第25卷第6期　JOURNAL OF MICROBIOLOGY Nov.2005Vol.25No.6

转基因技术的研究进展

作物转基因技术的研究进展摘要：作为生物技术领域的前沿，转基因技术已在多种植物上取得重大进展。本文主要介绍了当前作物转基因技术的三大主流方法：农杆菌介导法、基因枪介导法和花粉管通道法，并阐述了这几种转基因技术在水稻、小麦、棉花、玉米、大豆，甘薯等几种主要农作物的应用进展状况。关键词：转基因技术、农作物、应用 Genetically Modified---转基因，简称GM，是指运用科学手段从某种生物体中提取所需要的基因，将其转入另一种生物中，使与另一种生物的基因进行重组，再从结果中进行数代的人工选育，从而获得特定的具有变异遗传性状的物质。而其衍生出的转基因技术就是将人工分离和修饰过的基因导入到目的生物体的基因组中，从而达到改造生物的目的，即把一个生物体的基因转移到另一个生物体DNA中的生物技术。 1983年比利时科学家Montagu 等人和美国Monsanto 公司Fraley等人分别将T- DNA上的致瘤基因切除并代之以外源基因,获得了世界上第一株转基因植株———转基因烟草。自此之后，作物转基因技术得到了迅速发展.截至目前,几乎所有的作物都开展了转基因研究,育种目标涉及到高产、优质、高效兼抗性及多用途等诸多方面.一批抗病、抗虫、抗逆、抗除草剂等转基因作物已进入商品化生产阶段. 国际农业生物技术应用服务组织2 月13 日在京发布的1 份报告显示，全球27 个国家超过1800 万农民，2013 年种植转基因作物，种植面积比2012 年增加了500 万公顷。此外，首个具有耐旱性状的转基因玉米杂交品种亦于2013 年在美国开始商业化。据该报告显示，全球转基因作物的种植面积于转基因作物商业化的18 年中增加了100 倍以上，从1996 年的170 万公顷增加到2013 年的1.75 亿公顷，其中美国仍是全球转基因作物的领先生产者，种植面积达7010 万公顷，占全球种植面积的40%。国际农业生物技术应用服务组织创始人兼荣誉主席、本年度报告作者Clive James 表示，目前排名前10 位的国家种植转基因作物的面积均超过100 万公顷，这为将来转基因作物的多样化持续发展打下了广泛基础。在种植转基因作物的国家中，有19 个为发展中国家，8 个为发达国家；发展中国家的种植面积连续2 年超越发达国家。目前，作物遗传转化的方法有农杆菌介导法、基因枪法、电激法、PEG 法、脂质体法、低能离子束法、超声波介导法、显微注射法、花粉管通道法等.但在当前作物基因工程研究中,主要采用农杆菌介导法、基因枪法、花粉管通道法,这三种转基因技术也相对较为成熟. 一、农杆菌介导法农杆菌介导法是指农杆菌侵染植物时，受到植物受伤后释放的酚类物质的刺激，活化质粒上Vir 区基因的表达，将质粒上的另一段DNA（T-DNA）共价整合到植物基因组上，在植物体内表达而改变植物的遗传特性。农杆菌介导法的转化效率受众多因素影响，如农杆菌侵染外植体的影响因素、外植体再生能力的内在因素和环境条件（pH、温度和光照条件）等[32]，此法具有流程简单、仪器设备便宜、拷贝数低[33]，且基因沉默少，转移的基因片段长等优点。农杆菌介导法是获得第一个转基因植物的方法，迄今为止，农杆菌介导法获得的转基因植物占转基因植物总数85%，已成为植物基因转化首选方法。二、基因枪介导法基因枪法又称微弹轰击法，是将外源基因包裹在直径1~2 nm的钨或金颗粒表面，加速轰击植物外植体靶组织，穿过植物细胞壁和细胞膜而将外源基因带入植物细胞。因此，通过该方法进行DNA的转移过程不受外植体基因型的限制，可以将外源基因转移至几乎所有的植物细胞、组织器官和原生质体中。最早的基因枪是由美国Cornel 大学的Sanford 等在1987 年研制成功的。目前基因枪介

软件源代码安全缺陷检测技术研究进展综述

软件源代码安全缺陷检测技术研究进展综述摘要：软件安全缺陷检测已经成为软件行业非常重要的一项工作。安全关键软件设计使用的C/C++语言含有大量未定义行为，使用不当可能产生重大安全隐患。本文将根据八篇前沿论文，总结提出八种比较新的软件安全缺陷检测技术和算法。设计和实现了一个可扩展的源代码静态分析工具平台，并通过实验表明，相对于单个工具的检测结果而言，该平台明显降低了漏报率和误报率。关键字：源代码；安全缺陷；静态检测工具；缺陷描述 1、引言：近年来，随着软件事业的发展，人们逐渐的认识到，想要开发出高质量的软件产品，必须对软件的开发过程进行改善。研究表明，相当数量的安全问题是由于软件自身的安全漏洞引起的。软件开发过程中引入的大量缺陷，是产生软件漏洞的重要原因之一。软件源代码安全性缺陷排除是软件过程改进的一项重要措施。当前，与源代码安全缺陷研究相关的组织有CWE、Nist、OWASP等。业界也出现了一批优秀的源代码安全检测工具，但是这些机构、组织或者公司对源代码发中缺表1 CWE中缺陷描述字段表2 SAMATE中评估实例描述方法陷的描述方法不一，业界没有统一的标准。在实际工作中，经过确认的缺陷需要提取，源代码需要用统一的方法描述。本文根据实际工作的需要，调研国内外相关资料，提出一种源代码缺陷描述方法。通常意义上的网络安全的最大威胁是程序上的漏洞，程序漏洞检测主要分为运行时检测和静态分析方法。运行时检测方法需要运行被测程序，其检测依赖外部环境和测试用例，具有一定的不确定性。开发人员在开发过程中会引入一些源代码缺陷，如SQL注入、缓冲区溢出、跨站脚本攻击等。同时一些应用程序编程接口本身也可能存在安全缺陷。而这些安全缺陷轻则导致应用程序崩溃，重则导致计算机死机，造成的经济和财产损失是无法估量的。目前的防护手段无法解决源代码层面的安全问题。因而创建一套科学、完整的源代码安全缺陷评价体系成为目前亟待解决的问题。目前与源代码安全缺陷研究相关的组织有CWE等，业界也出现了一批优秀的源代码安全检测工具，但是这些机构和组织对源代码中缺陷的描述方法不一，没有统一的标准。本文借鉴业界对源代码缺陷的描述，结合实际工作需要，提出了一种计算机源代码缺陷的描述方法。随着社会信息化的不断加深，人们不得不开始面对日益突出的信息安全问题。研究表明，相当数量的安全问题是由于软件自身的安全漏洞引起的。软件开发过程中引入的大量缺陷，是产生软件漏洞的重要原因之一。不同的软件缺陷会产生不同的后果，必须区别对待各类缺陷，分析原因，研究其危害程度，预防方法等。建立一个比较完整的缺陷分类信息，对预防和修复软件安全缺陷具有指导作用。软件缺陷一般按性质分类，目前已有很多不同的软件缺陷分类法，但在当前实际审查使用中，这些缺陷分类存在以下弊端：（1）专门针对代码审查阶段发现缺陷的分类较少。现有的分类法一般包括动态测试发现的缺陷类型和文档缺陷等，而在代码审查中这些缺陷类型并不是审查关注的重点。（2）有些代码缺陷分类中的缺陷类型不适

浅谈我国转基因水稻的研究(一)

浅谈我国转基因水稻的研究(一) 论文关键词]水稻转基因论文摘要]稻转基因研究是国内外植物分子遗传学研究的热点之一。目前，水稻转基因研究在我国已取得显著进展。详细介绍转基因技术，并阐明我国转基因技术在水稻上的应用及研究进展，水稻是我国的重要经济作物和粮食作物。水稻分布极其广泛，由于生态环境的复杂性和所处地理环境的影响，水稻在漫长的进化过程中，形成了极其丰富的遗传多样性，染色体组型和数目复杂多样，成为研究稻种起源、演化和分化必不可少的材料。植物转基因技术是利用遗传工程手段有目的地将外源基因或DNA构建，并导入植物基因组中，通过外源基因的直接表达，或者通过对内源基因表达的调控，甚至通过直接调控植物相关生物如病毒的表达，使植物获得新性状的一种品种改良技术。它是基因工程、细胞工程与育种技术的有机结合而产生的一种全新的育种技术体系。转基因技术可以将水稻基因库中不具备的各种抗性或抗性相关基因转入水稻，进一步拓宽了水稻抗病基因源，为抗病育种提供了一条新途径。一、国内外的转基因技术转基因技术自20世纪70年代诞生以来，已经取得迅速的发展。到目前为止，中国已经是全球第4大转基因技术应用国。转基因生物技术的应用，大多分布在抗虫基因工程、抗病基因工程、抗逆基因工程、品质基因工程、品质改良基因工程、控制发育的基因工程等领域。中国是继美国之后育成转基因抗虫棉的第二个国家。现在河北省与美国孟山都合作育成33B抗虫棉（高抗棉铃虫、抗枯萎病、耐黄萎病）。由中国农科院生物中心、江苏省农科院导入Bt基因，由安徽省种子公司，安徽省东至县棉种场共同选育的抗虫棉“国抗1号”在安徽省已通过审定。国际水稻所将抗虫基因导入水稻，育成抗二化螟、纵卷叶螟的转基因水稻。中国农科院、中国农业大学、中国科学院、河南农科院等许多科研单位和高校将几丁质酶和葡聚糖酶双价基因导入小麦育成抗病转基因小麦、转基因烟草、转基因水稻等等。英国爱丁堡大学将水母发光基因导入烟草、芹菜、马铃薯等作物，获得发光作物，驱赶害虫。至于油菜方面利用转基因工程培育雄性不育系及其恢复系的研究，亦取得了突破性的进展。比利时为了提高菜饼粗蛋白质的含量，将一种草控制的蛋白质基因转移到油菜上来，选出高蛋白质含量的转基因油菜品种。瑞典Svalow-Weibull等公司利用基因工程技术将外源基因导入甘蓝型油菜，培育成抗除草剂油菜新品种；比利时PGS公司采用基因工程手段创造出新的油菜授粉系统；法国应用原生质体融合技术将萝卜不育细胞质的恢复基因引入甘蓝型油菜，充分利用萝卜不育细胞质不育彻底的特性，实现了萝卜不育细胞质的三系配套，对推动全球杂交油菜育种具有革命性的影响。二、我国转基因技术在水稻上的应用及研究进展我国是农业超级国，因此，中国人吃饭问题的关键是水稻问题（高产和抗性问题），而水稻问题的核心便是转基因技术在水稻中的成功应用。近年来，植物抗病毒基因工程的技术路线已趋向成熟，国内外相继开展了水稻东格鲁病、条纹叶枯病、黄矮病、矮缩病等8种病毒病的转基因育种研究，将各病原病毒的外壳蛋白基因、复制酶基因、编码结构或非结构蛋白基因干扰素CDNA等分别导入水稻，获得了抗不同病毒病的转基因株系或植株。在我国，转基因技术在水稻中的应用已经取得了惊人的成果。（一）转基因技术在提高水稻植株的抗Basra除草剂的成果王才林等利用花粉管通道法将抗Basta除草剂的bar基因导入水稻品系“E32”，获得转基因植株。抗性鉴定表明，转基因植株能充分表达对Basta除草剂的抗性；通过对转基因植株后代PCR分析，证实bar基因已整合到受体植株的基因组中，遗传分析表明，bar基因能在有性生殖过程中传递给后代，并在T代开始分离出抗性一致的稳定株系。段俊等利用转基因技术，

图像边缘检测方法比较研究

图像边缘检测方法比较研究作者：关琳琳孙媛来源：《现代电子技术》2008年第22期摘要：边缘检测在数字图像处理中有着重要的作用。系统分析目前具有代表性的边缘检测方法，并用IDL6.3软件实现各种算法。实验结果表明，各种方法均有各自的优缺点和适用条件，在做图像边缘检测之前，应对图像进行分析，针对图像的特点和应用需求选用合适的方法。关键词：边缘检测；检测算子；高通滤波；小波变换中图分类号：TP391文献标识码：A 文章编号：1004-373X(2008)22-096-03 Comparison of Image Edge Detection Methods GUAN Linlin1,SUN Yuan2 (1.Department of Resource Science and Technology,Beijing Normal University,Beijing,100875,China; 2.96656 Unit of Second Artillery F orces,Chinese People′s Liberation Army,Beijing,100820,China) Abstract：Edge detection plays an important role in digital image processing.This paper comprehensively analyze the representative methods of edge detection at present,and realizes each algorithm with the IDL6.3 software.Results indicate that each method has some advantages and limitations.It should be carefully selected according to the characteristics of the image as well as application needs before conducting edge detection. Keywords：edge detection;detective operators;high-pass filtering;wavelet transform 1 引言边缘检测技术是图像特征提取中的重要技术之一，也是图像分割、目标区域识别、区域形状提取等图像分析方法的基础。近年来，边缘检测技术被广泛地应用在各个领域，例如工程技术中零件检查［1］、医学中器官病变状况观察［2］、遥感图像处理中道路等典型地物的提取［3］以及估算遥感平台的稳定精度［4］等。这使得如何快速、准确地获得边缘信息成为国内外研究的热点。边缘检测方法在空间域和频域中均可以实现，而且不断涌现出新技术新方法。这些方法

红外热像无损检测图像处理研究现状与进展

红外热像无损检测图像处理研究现状与进展来源：《红外技术》引言红外热像（infrared thermography）是目前运用非常广泛的一种快速高效的无损检测技术，通过外部施加的热或冷激励使被测物体内的异性结构以表面温度场变化的差异形式表现出来，从而达到缺陷部位的定性和定量分析。其成像原理是利用红外探测仪将接受到的被测物体的红外辐射映射成灰度值，再转化为可视温度分布图（红外热像图）。最早在二战末期应用于军事侦察领域，因其本身具有快速高效、无需停运、无需取样、可进行无污染、非接触、大面积检测、以及其直观成像等优点，而被作为复合材料的无损检测技术应用于工业领域，如航空航天、机械、油气、建筑等领域。 1 、红外热像技术的发展现状自20世纪以来，红外热像技术得到快速发展。20世纪90年代，美国无损检测协会和材料试验协会针对红外热成像技术指定了相应标准，并在无损检测手册红外与热检测分册中描述了基于红外热像的无损检测技术在各个领域的运用。目前美国、俄罗斯、法国、德国、加拿大、澳大利亚等国已将红外热像技术广泛运用于航空航天复合材料构件内部缺陷及胶接质量的检测、蒙皮铆接质量检测等。近年来，红外热像技术与智能手机、无人机等设备充分结合，并在各个领域广泛使用，如美国的Fluke和FLIR、德国Testo、国内武汉高德、浙江大立等企业。国内的红外热像检测技术比欧美、俄罗斯等发达国家起步较晚，但经过十几年的发展，目前也取得较为显著的成果。中国特种设备研究院和武汉工程大学将红外热像技术运用于压力设备缺陷检验，取得了一系列显著的成果。西南交通大学、昆明物理研究所、北京航空材料研究院、北京理工大学、西北工业大学等将红外热像技术运用于航空航天夹层结构件的缺陷检测，取得了有效进展。在石油化工领域，各位学者将红外热像技术用于高温高压容器和管道的缺陷、保温层破损、以及内部液体流动情况的检测，也取得了许多成果。 2 、红外图像预处理红外技术应用的核心工作在于图像的处理及利用，不仅在无损检测领域，在军事监测、人脸识别等领域的应用更加重要。红外图像的处理主要分为图像预处理和图像识别，预处理是开展后续工作的基础，其主要分为图像的非均匀性校正和图像增强两个方面。 2.1 图像的非均匀性校正

基于深度学习的目标检测最新研究进展总结概述(DL必看)

基于深度学习的目标检测研究进展 2016-05-30深度学习大讲堂深度学习大讲堂开始本文内容之前，我们先来看一下上边左侧的这张图，从图中你看到了什么物体？他们在什么位置？这还不简单，图中有一个猫和一个人，具体的位置就是上图右侧图像两个边框(bounding-box)所在的位置。其实刚刚的这个过程就是目标检测，目标检测就是“给定一张图像或者视频帧，找出其中所有目标的位置，并给出每个目标的具体类别”。目标检测对于人来说是再简单不过的任务，但是对于计算机来说，它看到的是一些值为0~255的数组，因而很难直接得到图像中有人或者猫这种高层语义概念，也不清楚目标出现在图像中哪个区域。图像中的目标可能出现在任何位置，目标的形态可能存在各种各样的变化，图像的背景千差万别……，这些因素导致目标检测并不是一个容易解决的任务。得益于深度学习——主要是卷积神经网络(convolution neural network: CNN)和候选区域(region proposal)算法，从2014年开始，目标检测取得了巨大的突破。本文主要对基于深度学习的目标检测算法进行剖析和总结，文章分为四个部分：第一部分大体介绍下传统目标检测的流程，第二部分介绍以R-CNN为代表的结合region proposal和CNN分类的目标检测框架(R-CNN, SPP-NET, Fast R-CNN, Faster R-CNN); 第三部分介绍以YOLO为代表的将目标检测转换为回归问题的目标检测框架(YOLO, SSD); 第四部分介绍一些可以提高目标检测性能的技巧和方法。一.传统目标检测方法

如上图所示，传统目标检测的方法一般分为三个阶段：首先在给定的图像上选择一些候选的区域，然后对这些区域提取特征，最后使用训练的分类器进行分类。下面我们对这三个阶段分别进行介绍。 (1) 区域选择这一步是为了对目标的位置进行定位。由于目标可能出现在图像的任何位置，而且目标的大小、长宽比例也不确定，所以最初采用滑动窗口的策略对整幅图像进行遍历，而且需要设置不同的尺度，不同的长宽比。这种穷举的策略虽然包含了目标所有可能出现的位置，但是缺点也是显而易见的：时间复杂度太高，产生冗余窗口太多，这也严重影响后续特征提取和分类的速度和性能。（实际上由于受到时间复杂度的问题，滑动窗口的长宽比一般都是固定的设置几个，所以对于长宽比浮动较大的多类别目标检测，即便是滑动窗口遍历也不能得到很好的区域） (2) 特征提取由于目标的形态多样性，光照变化多样性，背景多样性等因素使得设计一个鲁棒的特征并不是那么容易。然而提取特征的好坏直接影响到分类的准确性。（这个阶段常用的特征有SIFT、HOG等） (3) 分类器主要有SVM, Adaboost等。总结：传统目标检测存在的两个主要问题：一个是基于滑动窗口的区域选择策略没有针对性，时间复杂度高，窗口冗余；二是手工设计的特征对于多样性的变化并没有很好的鲁棒性。二. 基于Region Proposal的深度学习目标检测算法对于传统目标检测任务存在的两个主要问题，我们该如何解决呢？对于滑动窗口存在的问题，region proposal提供了很好的解决方案。region proposal（候选区域）是预先找出图中目标可能出现的位置。但由于region proposal利用了图像中的纹理、边缘、颜色等信息，可以保证在选取较少窗口（几千个甚至几百个）的情况下保持较高的召回率。这大大降低了后续操作的时间复杂度，并且获取的候选窗口要比滑动窗口的质量更高（滑动窗口固定长宽比）。比较常用的region proposal算法有selective Search和edge Boxes，如果想具体了解region proposal可以看一下PAMI2015的“What makes for effective detection proposals？” 有了候选区域，剩下的工作实际就是对候选区域进行图像分类的工作（特征提取+分类）。对于图像分类，不得不提的是2012年ImageNet大规模视觉识别挑战赛（ILSVRC）上，机器学习泰斗Geoffrey Hinton教授带领学生Krizhevsky使用卷积神经网络将ILSVRC分

图像边缘检测方法的研究与实现刘法200832800066

青岛大学专业课程设计院系: 自动化学院专业: 电子信息工程班级: 08级电子信息工程3班学生姓名: 刘法指导教师: 王汉萍庄晓东日期: 2011年12月23日

题目：图像边缘检测方法的研究与实现一、边缘检测以及相关概念 1．1边缘，边缘检测的介绍边缘(edge)是指图像局部强度变化最显著的部分．边缘主要存在于目标与目标、目标与背景、区域与区域(包括不同色彩)之间，是图像分割、纹理特征和形状特征等图像分析的重要基础．图像分析和理解的第一步常常是边缘检测(edge detection)．边缘检测是指使用数学方法提取图像像元中具有亮度值（灰度）空间方向梯度大的边、线特征的过程。在讨论边缘算子之前，首先给出一些术语的定义：边缘点：图像中具有坐标] ,[j i且处在强度显著变化的位置上的点．边缘段：对应于边缘点坐标] i及其方位，边缘的方位可能是梯度角． ,[j 边缘检测器：从图像中抽取边缘(边缘点和边缘段)集合的算法．轮廓：边缘列表，或是一条表示边缘列表的拟合曲线．边缘连接：从无序边缘表形成有序边缘表的过程．习惯上边缘的表示采用顺时针方向序．边缘跟踪：一个用来确定轮廊的图像（指滤波后的图像）搜索过程．边缘点的坐标可以是边缘位置像素点的行、列整数标号，也可以在子像素分辨率水平上表示．边缘坐标可以在原始图像坐标系上表示，但大多数情况下是在边缘检测滤波器的输出图像的坐标系上表示，因为滤波过程可能导致图像坐标平移或缩放．边缘段可以用像素点尺寸大小的小线段定义，或用具有方位属性的一个点定义．请注意，在实际中，边缘点和边缘段都被称为边缘．边缘连接和边缘跟踪之间的区别在于：边缘连接是把边缘检测器产生的无序边缘集作为输入，输出一个有序边缘集；边缘跟踪则是将一幅图像作为输入，输出一个有序边缘集．另外，边缘检测使用局部信息来决定边缘，而边缘跟踪使用整个图像信息来决定一个像素点是不是边缘． 1．2 边缘检测算子边缘检测是图像特征提取的重要技术之一, 边缘常常意味着一个区域的终结和另一个区域的开始. 图像的边缘包含了物体形状的重要信息,它不仅在分析图像时大幅度地减少了要处理的信息量,而且还保护了目标的边界结构. 因此,边缘检测可以看做是处理许多复杂问题的关键. 边缘检测的实质是采用某种算法来提取出图像中对对象与背景间的交界线。图像灰度的变化情况可以用图像灰度分布的梯度来反映，因此可以用局部图像微分技术来获取边缘检测算子。经典的边缘检测方法是对原始图像中的像素的某个邻域来构造边缘检测算子。以下是对几种经典的边缘检测算子进行理论分析，并对各自的性能特点做出比较和评价。边缘检测的原理是：由于微分算子具有突出灰度变化的作用，对图像进行微分运算，在图像边缘处其灰度变化较大，故该处微分计算值教高，可将这些微分值作为相应点的边缘强度，通过阈值判别来提取边缘点，即如果微分值大于阈值，则为边缘点。