[發(fā)明專利]圖像清晰度分析及對焦方法、測序儀、系統(tǒng)與存儲介質(zhì)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810084468.1
• 申請日: 2018-01-29
• 公開（公告）號: CN110111842B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 沈蕾;李美;黎宇翔
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳華大智造科技股份有限公司
• 主分類號: G16B25/00
• 分類號: G16B25/00
• 代理公司: 深圳市賽恩倍吉知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44334
• 代理人: 彭輝劍;徐麗

本發(fā)明提供一種圖像清晰度分析方法，獲取生物芯片的至少一熒光圖像，將所述熒光圖像進(jìn)行離散傅里葉變換；獲取離散傅里葉變換后所述熒光圖像的傅里葉幅值圖；根據(jù)所述傅里葉幅值圖獲取所述熒光圖像對應(yīng)的傅里葉譜；獲取所述傅里葉譜在中高頻率區(qū)域的至少一峰值；獲取所述傅里葉譜在低頻率區(qū)域的均值；計算所述峰值與所述均值的差異程度；當(dāng)所述差異程度大于一預(yù)設(shè)閾值時，判定所述熒光圖像清晰。本發(fā)明實施例還提供一種自動對焦方法、基因測序系統(tǒng)、基因測序儀以及非易失性計算機可讀存儲介質(zhì)。利用本發(fā)明實施例，可優(yōu)化判斷熒光圖像清晰度的操作。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及基因測序領(lǐng)域，具體的，涉及一種圖像清晰度分析方法、自動對焦方法、基因測序儀、基因測序系統(tǒng)及存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)

本部分旨在為權(quán)利要求書及具體實施方式中陳述的本發(fā)明實施例的實施方式提供背景或上下文。此處的描述不因為包括在本部分中就承認(rèn)是現(xiàn)有技術(shù)。

基因測序是指分析特定DNA片段的堿基序列，即腺嘌呤(A),胸腺嘧啶(T)，胞嘧啶(C)與鳥嘌呤(G)的排列方式。目前常用的測序方法之一是：上述四種堿基分別攜帶四種不同的熒光基團，不同的熒光基團受激發(fā)后發(fā)射出不同波長(顏色)的熒光，通過識別該熒光波長就能夠識別出被合成堿基的類型，從而讀取堿基序列。二代測序技術(shù)采用高分辨顯微成像系統(tǒng)，拍照采集生物芯片(基因測序芯片)上的DNA納米球(即DNB，DNA Nanoballs)的熒光分子圖像，將熒光分子圖像送入堿基識別軟件解碼圖像信號得到堿基序列。基因測序儀顯微成像環(huán)節(jié)的成像質(zhì)量對堿基識別的準(zhǔn)確率影響較大，其中，成像質(zhì)量評價指標(biāo)包括分辨率、信噪比、照明均勻性、清晰度等。在拍照采集熒光分子圖像時，對基因測序儀的物鏡的分辨率要求較高。拍照時一般移動裝載生物芯片的平臺，相機不動，然而平臺的較小移動，都會導(dǎo)致熒光分子圖像的失焦。自動對焦軟件在當(dāng)前位置遍歷附近焦面，使用特定圖像清晰度評價方法，將平臺移動至清晰度最高的那個焦面。

現(xiàn)有技術(shù)中，運用二維高斯正態(tài)分布擬合單個熒光分子的灰度值分布，通過計算清晰圖像的熒光基團對應(yīng)的高斯核，獲取清晰圖像對應(yīng)的高斯核范圍，而后對獲取的圖像，通過計算高斯核即可判斷圖像是否清晰。然而實際測序圖像熒光分子之間的間隔很小，緊密相連，單個熒光分子容易受到相鄰的熒光分子點擴散模型對灰度的疊加，導(dǎo)致不能很好的吻合高斯模型。此外，為減少灰度的疊加，現(xiàn)有算法遍歷圖像中的熒光分子，找到相對孤立的熒光分子，采用該方法也容易把噪聲點劃為熒光分子，進(jìn)而得到錯誤的高斯核估計。圖像背景值對精確估算高斯模型里的參數(shù)也會有一定的影響。而且，不同的生物芯片和測序平臺的熒光分子的分辨率也不同，現(xiàn)有算法需要根據(jù)不同的分辨率訓(xùn)練相應(yīng)的閾值，不夠靈活。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于此，有必要提供一種圖像清晰度分析方法、自動對焦方法、基因測序儀、基因測序系統(tǒng)及存儲介質(zhì)，可優(yōu)化判斷熒光圖像清晰度的操作。

本發(fā)明實施例一方面提供一種圖像清晰度分析方法，所述方法包括以下步驟：

獲取生物芯片的至少一熒光圖像，所述生物芯片上設(shè)置有多個位點(spot)，所述位點用于結(jié)合核酸分子，所述核酸分子攜帶熒光基團；

將所述熒光圖像進(jìn)行離散傅里葉變換；

獲取離散傅里葉變換后所述熒光圖像的傅里葉幅值圖；

根據(jù)所述傅里葉幅值圖獲取所述熒光圖像對應(yīng)的傅里葉譜；

獲取所述傅里葉譜在中高頻率區(qū)域的至少一峰值，所述峰值選自所述傅里葉譜在中高頻率區(qū)域的局部極大值集合，所述峰值為所述局部極大值集合中的最大值與次大值；

獲取所述傅里葉譜在低頻率區(qū)域的均值；

計算所述傅里葉譜中所述局部極大值集合中的所述最大值與所述次大值之和與所述均值的比值，得到所述峰值與所述均值的差異程度；

當(dāng)所述差異程度大于一預(yù)設(shè)閾值時，判定所述熒光圖像清晰。