芯片毛細(xì)管電泳信號的小波消噪

芯片毛細(xì)管電泳信號的小波消噪

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1、大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文芯片毛細(xì)管電泳信號的小波消噪姓名:黃俊煌申請學(xué)位級別:碩士專業(yè):測試計(jì)量技術(shù)及儀器指導(dǎo)教師:閆衛(wèi)平20050312大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要由于ICE芯片技術(shù)具有高通量、低消耗、測量精度高、集成度高等諸多優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)成為生化分析領(lǐng)域中強(qiáng)有力的分析工具之一。目前的ICE芯片大多采用激光誘導(dǎo)熒光檢測法,由于受到儀器本身的穩(wěn)定性、高壓電源以及其它一些因素的影響,采集到的毛細(xì)管電泳信號帶有一定的噪聲。所以,為了提高分析的精確度,必須對采集到的信號進(jìn)行消噪處理。小波變換是一種信號的時(shí)間——頻率分析方法,由于它具有多分辨率分析的特點(diǎn),而日在時(shí)頻兩域都具有良好局部化特征的能力

2、,可以準(zhǔn)確地檢測出信號的變化情況,所以非常適合于具有突變特性的毛細(xì)管電泳信號的分析。文中利用毛細(xì)管電泳信號中噪聲與真實(shí)信號在頻域上分布差異的特點(diǎn),采用了小波閾值法來進(jìn)行消噪處理。根據(jù)毛細(xì)管電泳信號的特征及噪音性質(zhì),利用計(jì)算機(jī)仿真出理想的電泳信號和加噪的電泳信號。在對仿真信號的消噪過程中,比較研究了三個(gè)小波族函數(shù)(Daubechies、Symlets、CoifelS)和四種典型的閾值規(guī)則(Sqtwolog、Rigrsure、Heursure、Minimax)對分解、濾噪、重構(gòu)的影響。根據(jù)本文的分析結(jié)果,確定了Daubechies(n=12)為最優(yōu)的小波基函數(shù),Sqtwolog—hard為

3、最佳的閾值處理方法,5層分解具有最好的消噪特性。最終數(shù)據(jù)顯示,利用上述最優(yōu)小波變換消噪組合(Dbl2、Sqtwolog—hard、5),比傳統(tǒng)的傅立葉變換消噪算法能更有效地消除電泳信號中的噪聲,更有效地保留了有用信號的成分,消噪后信號的峰形和峰高幾乎沒有變形,為使用小波算法對芯片毛細(xì)管電泳信號進(jìn)行消噪,提供了有價(jià)值的研究結(jié)果。關(guān)鍵詞:關(guān)鍵詞:毛細(xì)管電泳芯片:電泳信號;傅立葉變換;小波消噪芯片毛細(xì)管電泳信號的小波消噪SignaldenoisingbywavelettransformformicrochipcapillaryelectrophoresisAbstractAsapromisi

4、ngtypeofminiatorizedtotalanalysissystem(,uTAS),Integratedcapillaryelectrophoresis(ICE)hasundergonearapidprogressinrecentyears.Duetoits11ighthroughout,lowsamplerequirement,ICEhasbewidelyrecognizedasapowerfultoolforchemicalanalyses.However,whenthesystemoflaser-inducedfluorescenceisusedtodosomeanal

5、ysis,somebackgroundnoisesaleintroducedintothesignalbecauseoftheinfluenceofinslnmaent,11i曲voltage,andsomeotherfactors.Therefore,toachievellighsensitivityandaccuracy,thedenoisingofcapillaryelectrophoresissignalisnecessarybeforedataprocessing.Wavelettransform(WT),emergingasanoveltechnique,hasbeensh

6、owntobeveryusefulinmanyfields.Comparedwithwindowedfouriertransform,WTadoptsamorecomfortablewindowingtechniquewithvariablysizedtimeregions,Waveletsarefunctionsthatarebothlocalizedinthetimeandthefrequencydomains.Becauseofthisproperty,bothtimeandfrequencycharacteristiCSofthesignalarecapturedinWT.Th

7、erefore,WavelettransformWasappliedtonoiseonremovalcapillaryelectrophoresiselectropherograms.Severaltypicalwaveletfunctions,includingDaubechies、CoifletsandSymmlets,wereevaluated.Fourtypesofdeterminingthresholdmethods,Sqtwolog

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