[发明专利]图像清晰度分析及对焦方法、测序仪、系统与存储介质

说明书

本发明提供一种图像清晰度分析方法，获取生物芯片的至少一荧光图像，将所述荧光图像进行离散傅里叶变换；获取离散傅里叶变换后所述荧光图像的傅里叶幅值图；根据所述傅里叶幅值图获取所述荧光图像对应的傅里叶谱；获取所述傅里叶谱在中高频率区域的至少一峰值；获取所述傅里叶谱在低频率区域的均值；计算所述峰值与所述均值的差异程度；当所述差异程度大于一预设阈值时，判定所述荧光图像清晰。本发明实施例还提供一种自动对焦方法、基因测序系统、基因测序仪以及非易失性计算机可读存储介质。利用本发明实施例，可优化判断荧光图像清晰度的操作。

技术领域

本发明涉及基因测序领域，具体的，涉及一种图像清晰度分析方法、自动对焦方法、基因测序仪、基因测序系统及存储介质。

背景技术

本部分旨在为权利要求书及具体实施方式中陈述的本发明实施例的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

基因测序是指分析特定DNA片段的碱基序列，即腺嘌呤(A),胸腺嘧啶(T)，胞嘧啶(C)与鸟嘌呤(G)的排列方式。目前常用的测序方法之一是：上述四种碱基分别携带四种不同的荧光基团，不同的荧光基团受激发后发射出不同波长(颜色)的荧光，通过识别该荧光波长就能够识别出被合成碱基的类型，从而读取碱基序列。二代测序技术采用高分辨显微成像系统，拍照采集生物芯片(基因测序芯片)上的DNA纳米球(即DNB，DNA Nanoballs)的荧光分子图像，将荧光分子图像送入碱基识别软件解码图像信号得到碱基序列。基因测序仪显微成像环节的成像质量对碱基识别的准确率影响较大，其中，成像质量评价指标包括分辨率、信噪比、照明均匀性、清晰度等。在拍照采集荧光分子图像时，对基因测序仪的物镜的分辨率要求较高。拍照时一般移动装载生物芯片的平台，相机不动，然而平台的较小移动，都会导致荧光分子图像的失焦。自动对焦软件在当前位置遍历附近焦面，使用特定图像清晰度评价方法，将平台移动至清晰度最高的那个焦面。

现有技术中，运用二维高斯正态分布拟合单个荧光分子的灰度值分布，通过计算清晰图像的荧光基团对应的高斯核，获取清晰图像对应的高斯核范围，而后对获取的图像，通过计算高斯核即可判断图像是否清晰。然而实际测序图像荧光分子之间的间隔很小，紧密相连，单个荧光分子容易受到相邻的荧光分子点扩散模型对灰度的叠加，导致不能很好的吻合高斯模型。此外，为减少灰度的叠加，现有算法遍历图像中的荧光分子，找到相对孤立的荧光分子，采用该方法也容易把噪声点划为荧光分子，进而得到错误的高斯核估计。图像背景值对精确估算高斯模型里的参数也会有一定的影响。而且，不同的生物芯片和测序平台的荧光分子的分辨率也不同，现有算法需要根据不同的分辨率训练相应的阈值，不够灵活。

发明内容

鉴于此，有必要提供一种图像清晰度分析方法、自动对焦方法、基因测序仪、基因测序系统及存储介质，可优化判断荧光图像清晰度的操作。

本发明实施例一方面提供一种图像清晰度分析方法，所述方法包括以下步骤：

获取生物芯片的至少一荧光图像，所述生物芯片上设置有多个位点(spot)，所述位点用于结合核酸分子，所述核酸分子携带荧光基团；

将所述荧光图像进行离散傅里叶变换；

获取离散傅里叶变换后所述荧光图像的傅里叶幅值图；

根据所述傅里叶幅值图获取所述荧光图像对应的傅里叶谱；

获取所述傅里叶谱在中高频率区域的至少一峰值，所述峰值选自所述傅里叶谱在中高频率区域的局部极大值集合，所述峰值为所述局部极大值集合中的最大值与次大值；

获取所述傅里叶谱在低频率区域的均值；

计算所述傅里叶谱中所述局部极大值集合中的所述最大值与所述次大值之和与所述均值的比值，得到所述峰值与所述均值的差异程度；

当所述差异程度大于一预设阈值时，判定所述荧光图像清晰。