生物信息学中一个优化的全局双序列比对算法

最早的生物信息学中序列比对算法是基于动态规划思想的Needleman-Wunsch全局双序列比对算法,由于其时间和空间复杂度巨大,不适合实际的生物序列比对.提出了一种优化的基于动态规划思想的全局双序列比对算法.实验结果表明,该算法在保证其生物敏感性的基础上,有效地降低了时间和空间复杂度.     

双序列比对的算法研究

双序列比对是生物信息学中最基本的问题之一,其研究方法是设计具有针对性的有效算法对两个DNA或蛋白质序列进行比较,找出两者之间的最大相似性匹配进而判断其是否具有同源性。详尽分析了双序列比对的实际意义,提出最佳比对不一定能反映进化的实际过程并给予分析,重点探讨了最重要的全局比对算法——Smith Waterman算法,同时提出了一种用数组记录比对过程中遍历路径的方法并对比对过程进行递归调用,使之能找出全部具有最大相似性的比对结果。     

DNA双序列比对问题的算法

随着生物序列数据库中序列数据的激增, 开发兼有高度生物敏感性和高效率的算法显得极为迫切. 通过对生物序列比对问题中Needleman-Wunsch算法和Smith-Waterman算法深入分析, 提出了Smith-Waterman算法的改进算法, 并通过实验验证该算法, 对改进前后的运行性能进行比较分析. 实验证明, 改进后的算法实现了双序列局部最优解个数的优化, 有效降低了生物序列比对算法时间与空间的复杂性, 提高序列比对的得分率和准确率.     

一种优化的生物序列比对算法

序列比对是生物信息学中一种基本的信息处理方法,在序列比对所使用的算法中当前重点解决的问题是如何降低算法的时间和空间复杂度。在介绍基本动态规划原理的基础上,提出了一种基于动态规划思想的优化序列比对算法。对3种算法对比实验表明,该算法在保证其生物敏感性的基础上,有效地降低了时间和空间复杂度。     

基于混合行为的蚁群双序列比对方法

针对基本蚁群算法在双序列比对中存在的易陷入局部最优解及收敛慢的问题,提出了一种新的基于混合行为的蚁群双序列比对算法,该算法通过增加蚂蚁行为模式来增大搜索空间,并且通过改变信息素更新策略来加快收敛速度。实验表明,该算法得到的解的全局性和收敛速度相对基本蚁群算法都有较大提高。     

基于动态规划的双序列比对算法构件设计与实现

双序列比对算法是生物信息学中的一个关键算法,广泛应用于序列相似性分析以及基因组序列数据库搜索.现有研究主要针对特定应用问题优化和使用相对应比对算法,缺乏高抽象层算法框架的细致研究,在一定程度上导致了序列比对算法的冗余性以及人为选择算法可能造成的误差等问题,也使得人们难以有效地了解算法结构.通过深入分析基于动态规划的双序列比对算法(dynamic programming-based pairwise sequence alignment algorithm, DPPSAA)领域,在建立该算法领域的特征模型以及对应算法构件交互模型基础上,利用PAR平台形式化实现双序列比对算法构件库,并装配生成具体算法,保证了形式化装配算法的可靠性,为序列相似性分析算法应用提供了一条有价值的参考途径.最后,利用PAR平台C++程序生成系统将组装的比对算法转换为C++程序,运行结果表明DPPSAA算法构件库具有一定的实用性.     

基于动态规划的Needleman-Wunsch双序列比对算法的分析与研究

生物序列比对是生物信息学中最基础的研究课题之一.基于动态规划的Needleman-Wunsch双序列比对算法主要采用迭代算法及空位罚分规则对基因序列进行逐一比对,计算二者相似性得分,最后通过回溯分析得出序列之间的最佳比对.虽然该算法可以得到最佳比对结果,但是时间复杂度和空间复杂度较高.首先对原算法进行分析,对计算得分和...     

生物信息学中的序列比对算法

生物信息学是以计算机为工具对生物信息进行储存、检索和分析的科学。序列比对是生物信息学中的一个基本问题,设计快速而有效的序列比对算法是生物信息学研究的一个重要内容,通过序列比较可以发现生物序列中的功能、结构和进化的信息,序列比较的基本操作是比对。本文介绍了序列比对算法的发展现状,描述了常用的各类序列比对算法,并分析了它们的优劣。     

一种基于动态规划的全局双序列比对优化算法

序列比对是生物信息处理中非常重要的一类方法,基本的序列比对算法是基于动态规划思想提出的。本文提出了一种基于动态规划思想的全局双序列比对优化算法(Optimized Global Pairwise Sequence Alignment based on the idea of Dynamic Programming)OGP-SADP,在保持基本动态规划敏感性的前提下,GOPSA方法计算替换矩阵时只需存储当前相邻两列的元素,同时引用checkpoint技术以减少计算迭代次数,有效降低了时间复杂度和空间复杂度。     

基于信息素智能更新的蚁群双序列比对算法

序列比对算法是生物信息学中重要的研究方向之一。提出了一种基于信息素智能更新的蚁群双序列比队算法,该算法利用历史最优信息来更新信息素,避免出现早熟现象,加速算法的后期收敛。实验表明该方法是有效性和可行的。     

异构机群系统上双序列全局比对并行算法

对于处理机节点具有不同的计算速度、通信延迟和存储容量的异构机群系统,考虑通信启动开销,基于可分负载理论,提出一种双序列全局比对问题并行处理的最优分配策略,利用该策略确定出并行迭代次数和分配给各个从处理机的子序列长度。异构PC机群系统上的实验结果表明,提出的双序列全局比对并行算法优于基于平均分配策略的并行比对算法,获得良好的加速和可扩展性。     

基于图像分割的立体匹配算法

针对在立体匹配中弱纹理及纯色区域匹配不准确和图像分割算法耗时较多的问题,提出一种融合图像分割的立体匹配算法。首先,将初始图像进行高斯滤波和Sobel平滑的处理,获取图像的边缘特征图;然后,将原图的红、绿、蓝三个通道值采用最大类间方差法进行二分类,再融合得到分割模板图;最后,将所得到的灰度图、边缘特征图和分割模板图用于视差计算和视差优化的过程,计算得到视差图。相比绝对差值和(SAD)算法,所提算法在精度上平均提升了14.23个百分点,时间开销上平均每万个像素点只多消耗了7.16 ms。实验结果表明,该算法在纯色及弱纹理区域和视差不连续区域取得了更加平滑的匹配结果,在图像分割上能够自动计算阈值且能够较快地对图像进行分割。     

一种基于角点检测的图像密集匹配算法

提出了一种鲁棒的图像自动立体匹配算法.利用Sobel算子对图像中的像素点进行检测,若是边缘点,则使用最小同值分割吸收核方法判断该点是否为角点.在两幅待匹配的图像间计算角点的梯度大小、梯度方向及灰度等的相似度,去除无法对应的角点,建立起待匹配图像中角点的对应关系,并计算基础矩阵.对基础矩阵进行迭代,去除误配点,计算出较精确的基础矩阵.由对极几何约束,采用动态规划方法,寻找左右两幅图像在对应极线上的所有像素点之间的对应,从而建立起两幅图像间像素点的密集匹配对应关系.试验结果表明,算法效果满意.     

基于极线几何约束的非标定图像的立体匹配

立体匹配是计算机视觉领域的一个关键问题，是计算机三维重建中的一个核心问题。基于极线几何约束是特征匹配中最强有力的约束，独立于场景结构，因此将特征匹配与极线几何有机结合起来，实现了一个鲁棒的匹配算法在非标定图像中的应用。其中，对基础矩阵估计及其引导匹配均采用点到极线距离最小约束准则。对真实图像的实验表明，该算法具有较好的实用性。     

基于图像分割的立体匹配算法

基于马尔可夫随机场（MRF）的立体匹配算法利用MRF模型来对匹配取值进行连续性约束。然而,MRF模型是产生式模型,图像自身特征难以得到准确描述。提出了一种基于图像分割的立体匹配算法SGC。SGC算法预先对图像进行分割,基于图像分割信息建立立体匹配的MRF模型,从而连续性（平滑）约束可以保留视差图中分割的边缘信息;并针对图像的深度连续性约束,定义了一个反映图像自身特征的新能量函数,应用于图割算法,提高了视差计算精度。实验结果表明,与以往算法相比,SGC算法更准确地反映了图像中深度信息,避免了平滑约束所引入的误差,有效提高了视差计算精度。     

基于极线几何的改进多约束图像立体匹配

针对计算机视觉和模式识别领域基本而重要的问题--立体匹配,提出了一种基于极线几何、结合特征匹配与区域匹配、视差梯度约束等多约束立体匹配算法,实现图像快速准确匹配.该算法将现有的基于特征和基于窗口匹配两种方法相结合,并加入视差梯度等约束条件,有效弥补了单一匹配算法的不足,同时增强了算法适应性.实验表明,该算法具有更高的求解质量和求解效率,可以满足双目立体视觉系统的需要.     

基于ORB算子的快速立体匹配算法

针对利用SURF（Speeded Up Robust Features）进行立体匹配难以满足实时性需求这个问题,提出了一种基于ORB（Oriented fast and Rotated BRIEF）特征的立体匹配算法。在提取ORB特征点时,用一个数组记录该特征点因减小边缘效应而排序后的次序,结合极线约束、唯一性约束和顺序约束,来减少搜索空间,再以KNN（K-Nearest Neighbor）作为匹配策略,计算特征描述子的汉明距离,最后以最近邻匹配作为立体匹配结果。实验结果表明,该方法匹配速度快,准确度高,即使在图像未经校正的情况下,仍有较高的准确率。     

一种改进的彩色图像匹配算法

首先比较了彩色图像不同匹配策略下视差的精确率,并采用了匹配效果较好的策略。同时针对彩色图像的特点,加入色差梯度的约束条件,使用SAD算法实现了彩色图像的匹配,最后通过对比试验进行了验证。试验结果表明该方法有更高的匹配精确性和正确率。     

基于遗传算法的一种生物序列比对方法

生物序列比对是对DNA（或RNA,蛋白质）序列,寻找和确定它们的相似部分或稳定区域.二重序列比对问题可采用动态规划方法求得其最优解;多重序列比对问题是一个NP完全的组合优化问题,有待进一步探索与研究.通过合理的编码表示,采用相应的遗传算子,设计了一种求生物序列比对的遗传算法.并对几组DNA序列进行了测试.