实验动物个体溯源方法及装置与流程

本发明涉及实验动物溯源监管技术领域，尤其涉及实验动物的溯源方法。

背景技术：

实验动物是指以科研、实验等为目的而使用的动物。实验动物可能带有风险因素，例如外源基因或细菌、病毒等病原体，因此，实验动物的研究、生产、养殖各都须受到严格监控，为防止风险项的发生，必须避免出现实验动物外逃、扩散的情况。一旦有疑似实验动物应当尽快溯源，确定是否为实验动物，以及时采取处理措施。

目前，实验动物逃逸溯源主要采用GPS定位跟踪、RFID电子标签、一维或二维码标识等方法实现实验动物溯源。但这些方法都需要在实验动物体表或皮下附加设备，存在设备损坏、掉落、断电等问题。而DNA指纹是动物的生物特征，不会发生变化，因此DNA指纹溯源是最可靠的溯源方法。但目前的实验动物DNA指纹溯源在实验结束后仍需人工判读DNA电泳胶片，效率低下；或者是机器可以判读，但数据也要人工来组织管理。此外，国内外还没有面向实验动物DNA指纹溯源的方法。

因此，现有的亟待解决的技术问题之一为：如何针对上述现有技术的不足，提供一种高效、准确的实验动物溯源方法，以实现实验动物的溯源。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本发明一方面提供了一种实验动物个体溯源方法，包括：

获取采集的实验动物的SDS-PAGE电泳胶片图像；

对所述实验动物的SDS-PAGE电泳胶片图像进行DNA指纹信息提取；

根据提取的所述DNA指纹信息为所述实验动物建立DNA指纹数据库；

根据建立的所述DNA指纹数据库对待测实验动物进行个体DNA指纹溯源。

可选地，所述对所述实验动物的SDS-PAGE电泳胶片图像进行DNA指纹信息提取，包括：

对所述实验动物的SDS-PAGE电泳胶片图像进行图像预处理；

对经过所述图像预处理的实验动物的SDS-PAGE电泳胶片进行图像分割；

对经所述分割得到的实验动物的SDS-PAGE电泳胶片图像进行DNA指纹信息提取。

可选地，所述对所述实验动物的SDS-PAGE电泳胶片图像进行图像预处理，包括：

截取所述实验动物的SDS-PAGE电泳胶片图像的有效处理区域；其中，所述有效处理区域中包含全部有效条带和至少两个位于同泳道的标准条带Marker；

对所述有效处理区域的图像进行小波降噪和图像增强处理。

可选地，所述对经过所述图像预处理的实验动物的SDS-PAGE电泳胶片进行图像分割，包括：

采用阈值分割法对所述有效处理区域进行分割，得到电泳条带的粗二值化图像；

对所述粗二值化图像进行扫描，去除尺寸小于预设大小像素的图斑，得到最终的电泳条带二值化图像。

可选地，所述根据提取的所述DNA指纹信息为所述实验动物建立DNA指纹数据库，包括：

根据提取的所述DNA指纹信息确定并存储实验动物DNA指纹原始数据和实验动物DNA指纹判别数据。

可选地，所述根据建立的所述DNA指纹数据库对待测实验动物进行个体DNA指纹溯源，包括：

根据建立的所述DNA指纹数据库对待测实验动物DNA指纹的判别，并根据所述判别的结果更新所述DNA指纹数据库。

另一方面，本发明还提供了一种实验动物个体溯源装置，包括：

图像采集单元，用于获取采集的实验动物的SDS-PAGE电泳胶片图像；

信息提取单元，用于对所述实验动物的SDS-PAGE电泳胶片图像进行DNA指纹信息提取；

数据库建立单元，用于根据提取的所述DNA指纹信息为所述实验动物建立DNA指纹数据库；

指纹溯源单元，用于根据建立的所述DNA指纹数据库对待测实验动物进行个体DNA指纹溯源。

可选地，所述信息提取单元具体用于：

对所述实验动物的SDS-PAGE电泳胶片图像进行图像预处理；

对经过所述图像预处理的实验动物的SDS-PAGE电泳胶片进行图像分割；

对经所述分割得到的实验动物的SDS-PAGE电泳胶片图像进行DNA指纹信息提取。

可选地，所述信息提取单元还用于：

截取所述实验动物的SDS-PAGE电泳胶片图像的有效处理区域；其中，所述有效处理区域中包含全部有效条带和至少两个位于同泳道的标准条带Marker；

对所述有效处理区域的图像进行小波降噪和图像增强处理。

可选地，所述信息提取单元还用于：

采用阈值分割法对所述有效处理区域进行分割，得到电泳条带的粗二值化图像；

对所述粗二值化图像进行扫描，去除尺寸小于预设大小像素的图斑，得到最终的电泳条带二值化图像。

本发明的实验动物个体溯源方法及装置，通过获取采集的实验动物的SDS-PAGE电泳胶片图像，并对所述实验动物的SDS-PAGE电泳胶片图像进行DNA指纹信息提取，根据提取的所述DNA指纹信息为所述实验动物建立DNA指纹数据库，以根据建立的所述DNA指纹数据库对待测实验动物进行个体DNA指纹溯源，可以实现实验动物的溯源，大大提高了实验动物个体溯源的效率以及可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一个实施例的实验动物个体溯源方法的流程示意图；

图2为本发明一个实施例的实验动物个体溯源装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明一个实施例的实验动物个体溯源方法的流程示意图；如图1所示，该方法包括：

S1：获取采集的实验动物的SDS-PAGE电泳胶片图像；

具体来说，步骤S1中用于采集所述实验动物的SDS-PAGE电泳胶片图像的设备包括移动采集终端、图像采集软件、拍摄支架和灯箱等。

在此基础上，所述采集的实验动物的SDS-PAGE电泳胶片图像，包括：

S11：将制作并封装好的SDS-PAGE胶片置于灯箱透光面板上方，并调整胶片使泳道方向与面板侧边平行，且电泳主体部分位于透光面板中部；

S12：将移动采集终端固定于拍摄支架上；

S13：使用移动采集终端中的图像采集软件拍摄电泳胶片图像，并在软件中键入电泳实验的组号和使用的引物编号；

进一步地，所述步骤S1还包括对所述实验动物的SDS-PAGE电泳胶片图像进行组织和存储，具体包括：

S14：将所述实验动物SDS-PAGE电泳胶片图像存储为JPG格式；

S15：将所述图像编号格式设置为8位日期+4位时间+3位引物编号+1位实验组号，共16位数字；

S16：将由移动采集终端采集的实验动物SDS-PAGE电泳胶片图像回传到服务器，并按照S15中的编号规则为序进行存储。

S2：对所述实验动物的SDS-PAGE电泳胶片图像进行DNA指纹信息提取；

具体来说，步骤S2还可以包括：

S21：对所述实验动物的SDS-PAGE电泳胶片图像进行图像预处理；

作为本实施例的优选，步骤S21还可以包括：

S211：截取所述实验动物的SDS-PAGE电泳胶片图像的有效处理区域；其中，所述有效处理区域中包含全部有效条带和至少两个位于同泳道的标准条带Marker；

S212：对所述有效处理区域的图像进行小波降噪和图像增强处理。

S22：对经过所述图像预处理的实验动物的SDS-PAGE电泳胶片进行图像分割；

作为本实施例的优选，步骤S22可以包括：

S221：采用阈值分割法对所述有效处理区域进行分割，得到电泳条带的粗二值化图像；

S222：对所述粗二值化图像进行扫描，去除尺寸小于预设大小像素的图斑，得到最终的电泳条带二值化图像。

S23：对经所述分割得到的实验动物的SDS-PAGE电泳胶片图像进行DNA指纹信息提取。

具体地，所述步骤S23可以包括：

S231：获取电泳标准条带和待测条带的几何中心坐标(X,Y)；

S232：对S231中得到的条带几何中心横坐标Y由小到大进行排序，并分别求算序列中相邻两个横坐标之差的绝对值，若绝对值不大于预设值(例如50)，则序列中两个相邻几何中心所在的条带处于同一泳道，若绝对值大于50，则序列中两个相邻几何中心所在的条带处于不同泳道；

S233：以条带几何中心的纵坐标X作为电泳标准条带偏移率和待测条带的偏移率，并将偏移率以条带所处泳道为依据分组进行记录；

S234：标准条带的偏移率分别为X₁和X₂，标准条带对应的DNA分子量为MW₁和MW₂，待测条带的偏移率为X_i，根据下列公式(1)计算待测条带所对应的DNA分子量MW_i：

S3：根据提取的所述DNA指纹信息为所述实验动物建立DNA指纹数据库；

其中，作为本实施例的优选，步骤S3还可以包括根据提取的所述DNA指纹信息确定并存储实验动物DNA指纹原始数据和实验动物DNA指纹判别数据。

作为一种可选地实施方式，所述根据提取的所述DNA指纹信息确定实验动物DNA指纹原始数据和实验动物DNA指纹判别数据，包括：

S31：将所述实验动物DNA指纹原始数据表中的字段设置为包括以下内容：

实验动物编号、实验引物编号、实验组号、泳道号、分子量1、分子量2、分子量3、分子量4、分子量5、分子量6、分子量7、分子量8、指纹分类号；

S32：将所述实验动物DNA指纹判别数据表中的字段设置为包括以下内容：

实验动物编号、实验引物编号、实验组号、泳道号、平均分子量1、判别数1、平均分子量2、判别数2、平均分子量3、判别数3、平均分子量4、判别数4、平均分子量5、判别数5、平均分子量6、判别数6、平均分子量7、判别数7、平均分子量8、判别数8、指纹分类号。

在此基础上，所述存储实验动物DNA指纹原始数据和实验动物DNA指纹判别数据，包括：

将获取的所述原始样本DNA分子量按由大到小的顺序排列，并将相关数据存入所述实验动物DNA指纹原始数据表，且对于DNA分子量数据不足8个的，将不足的部分记为0。

进一步地，所述S3还可以包括：

S33：提取所述实验动物DNA指纹原始数据表中，实验动物编号、实验引物编号、实验组号相同的记录，并计算各个编号相同的分子量的平均值，以得到平均分子量1、平均分子量2、平均分子量3、平均分子量4、平均分子量5、平均分子量6、平均分子量7、平均分子量8；

S34：提取所述实验动物DNA指纹原始数据表中，实验动物编号、实验引物编号、实验组号相同的记录，并计算编号相同的分子量中的最大值与对应的平均分子量之差，得到判别数。

S4：根据建立的所述DNA指纹数据库对待测实验动物进行个体DNA指纹溯源。

具体地，步骤S4可以包括：根据建立的所述DNA指纹数据库对待测实验动物DNA指纹的判别，并根据所述判别的结果更新所述DNA指纹数据库。

举例来说，步骤S4中所述根据建立的所述DNA指纹数据库对待测实验动物DNA指纹的判别，可以包括：

S41：将待测样本的DNA分子量由大到小顺序排序，分别与判别数据库中的平均分子量1-8求差，并得到绝对值1-8；

S42：绝对值1-8分别与判别数1-8进行对比，若绝对值1-8均不大于判别数1-8，则认为待测样本DNA片段与标准样一致，读取标准样对应的实验动物编号，并停止对比；

若绝对值1-8中至少一个大于判别数1-8，则认为待测样本DNA片段与标准样存在不一致，与下一判别组进行比较，直至出现比对一致，否则认为是新样本，并给新样本对应的实验动物进行编号。

在此基础上，步骤S4中所述根据所述判别的结果更新所述DNA指纹数据库，可以包括：

S43：每当结束一次对比，都将本次实验获取的数据存入所述实验动物DNA指纹原始数据库；

S44：每当有新记录存入所述实验动物DNA指纹原始数据库，则重新计算对应实验动物的平均分子量1-8和判别数1-8。

本实施例的实验动物个体溯源方法，通过获取采集的实验动物的SDS-PAGE电泳胶片图像，并对所述实验动物的SDS-PAGE电泳胶片图像进行DNA指纹信息提取，根据提取的所述DNA指纹信息为所述实验动物建立DNA指纹数据库，以根据建立的所述DNA指纹数据库对待测实验动物进行个体DNA指纹溯源，可以实现实验动物的溯源，大大提高了实验动物个体溯源的效率以及可靠性。

图2为本发明一个实施例的实验动物个体溯源装置的结构示意图；如图2所示，该装置包括：图像采集单元10、信息提取单元20、数据库建立单元30以及指纹溯源单元40，其中：

图像采集单元10用于获取采集的实验动物的SDS-PAGE电泳胶片图像；

信息提取单元20用于对所述实验动物的SDS-PAGE电泳胶片图像进行DNA指纹信息提取；

数据库建立单元30用于根据提取的所述DNA指纹信息为所述实验动物建立DNA指纹数据库；

指纹溯源单元40用于根据建立的所述DNA指纹数据库对待测实验动物进行个体DNA指纹溯源。

具体地，本实施例的实验动物个体溯源装置的工作流程包括：图像采集单元10获取采集的实验动物的SDS-PAGE电泳胶片图像；信息提取单元20对所述实验动物的SDS-PAGE电泳胶片图像进行DNA指纹信息提取；数据库建立单元30根据提取的所述DNA指纹信息为所述实验动物建立DNA指纹数据库；指纹溯源单元40根据建立的所述DNA指纹数据库对待测实验动物进行个体DNA指纹溯源。

进一步地，作为上述装置实施例的优选，所述信息提取单元20可以具体用于：

对所述实验动物的SDS-PAGE电泳胶片图像进行图像预处理；

对经过所述图像预处理的实验动物的SDS-PAGE电泳胶片进行图像分割；

对经所述分割得到的实验动物的SDS-PAGE电泳胶片图像进行DNA指纹信息提取。

进一步地，作为上述装置实施例的优选，所述信息提取单元20可以具体用于：截取所述实验动物的SDS-PAGE电泳胶片图像的有效处理区域；其中，所述有效处理区域中包含全部有效条带和至少两个位于同泳道的标准条带Marker；

对所述有效处理区域的图像进行小波降噪和图像增强处理。

进一步地，作为上述装置实施例的优选，所述信息提取单元20可以具体用于：

采用阈值分割法对所述有效处理区域进行分割，得到电泳条带的粗二值化图像；

对所述粗二值化图像进行扫描，去除尺寸小于预设大小像素的图斑，得到最终的电泳条带二值化图像。

本实施例所述的装置可以用于执行上述方法实施例，其原理和技术效果类似，此处不再赘述。

需要说明的是，对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本发明提供的实验动物个体溯源方法及装置，通过对实验动物SDS-PAGE电泳胶片图像的采集，对实验动物SDS-PAGE电泳胶片图像的处理、分析与信息提取，并建立实验动物溯源DNA指纹数据库，以按照图像采集方法采集待溯源的实验动物SDS-PAGE电泳胶片图像，并对图像进行处理分析并提取信息，然后将提取的信息与实验动物溯源基础数据库中的信息进行比对，实现实验动物的溯源，可以大大提高实验动物个体溯源的效率，并提高实验动物个体溯源的可靠性。

以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。