[发明专利]用于被成像的样品的光学畸变校正方法

说明书

本公开涉及用于被成像的样品的光学畸变校正。描述了用于在具有重复斑点的图案化样品的成像期间动态校正图像畸变的技术。不同组的图像畸变校正系数可以在多周期成像运行的第一成像周期期间针对样品的不同区域被计算出并且随后被实时地应用于在后续周期期间所生成的图像数据。在一个实施方式中，可以通过以下步骤针对具有重复斑点的图案化样品的图像计算图像畸变校正系数：估计图像的仿射变换；锐化该图像；以及迭代地搜索用于经锐化的图像的最佳畸变校正系数组，其中迭代地搜索用于经锐化的图像的最佳畸变校正系数组包括计算图像中的斑点位置的平均纯净度，并且其中在搜索的每次迭代期间应用所估计出的仿射变换。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年3月7日提交的并且题为“Optical Distortion Correctionfor Imaged Samples”的美国临时专利申请第62/468,347号的权益，该美国临时专利申请通过引用的方式以其整体并入本文。本申请还要求于2017年5月5日提交的题为“OpticalDistortion Correction for Imaged Samples”的荷兰专利申请第N2018852号的权益。

背景

用光学透镜成像的一个问题是透镜的几何形状在图像中引起不同类型的畸变。这种畸变可能包括例如放大畸变、偏斜畸变、平移畸变以及诸如桶形畸变和枕形畸变的非线性畸变。这些畸变通常在更偏离图像的中心的图像点中更明显。

在沿一个方向扫描样品的平面的线扫描器中，沿被扫描的图像的垂直于扫描方向的边缘的一个维度上的畸变可能最为明显。例如，由光学系统的物镜或其他光学部件引起的像差可能引入“拉伸畸变”，由此放大倍率沿着一个轴(例如，在沿着该轴扫描线的情况下的x轴)变化。这种畸变对于具有大量(例如，数千、数百万、数十亿等)图案化斑点的底物的多周期成像是特别有害的，因为它可能使被扫描的图像上的斑点的实际位置偏移远离斑点的预期位置。这可能导致在多周期成像运行期间的数据吞吐量的下降和错误率的增加。这个问题通过图1A至图1B图示出。图1A示出了具有带荧光染料的多个样品区域的图案化目标的扫描图像的中心。在图像的中心处，没有斑点50的可检测出的畸变。图1B示出了图1A的扫描图像的右侧。在右侧，斑点50的光学畸变变得明显。

概述

本文中所公开的示例涉及用于校正被成像的样品中的光学畸变的技术。

在第一示例中，一种方法包括：执行包括多个斑点的图案化样品的第一成像周期；将在该第一成像周期期间生成的第一组成像数据划分成第一多个成像数据子集，该第一多个成像数据子集中的每个成像数据子集对应于该图案化样品的相应区域，该图案化样品的相应区域中的每个区域包括多个斑点；针对该第一多个成像数据子集中的每个成像数据子集计算一组图像畸变校正系数；执行该图案化样品的第二成像周期以生成第二组成像数据；以及将在该第二成像周期期间生成的该第二组成像数据划分为第二多个成像数据子集，该第二多个成像数据子集中的每个成像数据子集与该第一多个成像数据子集中的一个成像数据子集对应于该图案化样品的相同的相应区域；以及针对该第二多个成像数据子集中的每个成像数据子集，应用针对该第一多个成像数据子集中的对应于该图案化样品的相同的相应区域的一个成像数据子集所计算出的畸变校正系数。

在第一示例的一个实施方式中，该图案化样品的斑点中的每个斑点包括荧光标记的核酸，该第一成像周期是第一测序周期，并且该第二成像周期是第二测序周期。

在第一示例的一个实施方式中，该第一组成像数据和该第二组成像数据每个各自包括第一颜色通道的成像数据和第二颜色通道的成像数据，并且针对该第一多个成像数据子集中的每个成像数据子集计算一组图像畸变校正系数包括针对每个成像数据子集的每个颜色通道确定一组畸变校正系数。

在第一示例的一个实施方式中，针对该第一多个成像数据子集中的每个成像数据子集计算一组图像畸变校正系数包括：估计该成像数据子集的仿射变换；锐化该成像数据子集；以及迭代地搜索用于该成像数据子集的最佳畸变校正系数组。