[发明专利]一种基于傅里叶变换的数字PCR图像还原方法及其应用

说明书

本发明涉及图像处理技术领域，具体的涉及一种基于傅里叶变换的数字PCR图像还原方法及其应用。所述基于傅里叶变换的数字PCR图像还原方法包括以下步骤：S1.获取待处理的图像；S2.图像的预处理；S3.设计滤波器；S4.频域图像滤波；S5.计算矩阵校正系数；S6.输出校正后图像。本发明公开的基于傅里叶变换的数字PCR图像还原方法，其解决了光照不均一导致的图片中心区域像素高、边缘像素低的问题，为后续依据荧光信号强弱判断液滴的阳性或阴性提供准确的数据。

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，具体的涉及一种基于傅里叶变换的数字PCR图像还原方法及其应用。

背景技术

数字PCR技术是指DNA或RNA样本被稀释、均分到独立的微反应单元，通过特定基因片段标记的荧光探针进行标记，进行分子模板PCR扩增，扩增完成后依据荧光信号强弱判断微反应单元的阳性或阴性的方法。荧光信号强弱是用光学成像系统检测。光学镜头在成像时，会发生光照不均一的现象，导致视场中心区域成像正常，视场边缘成像亮度暗。这种现象是由透镜的特征决定的，即球面透镜的中心区域透过率高，距离中心越远透镜率越低，导致成像系统拍摄的图像中心区域亮，视场边缘区域暗，严重影响图像质量。图1是数字PCR光学成像系统示意图，LED光源穿过透镜后形成平行光线，滤光片的作用是允许特定波段的光穿过，在芯片出反射后在CCD处成像。

现有的特殊处理的透镜的制作工艺比较复杂，需要更改现有的LED光源，制作成本加重；另外，图像的荧光值强度与液滴阴阳性、试剂浓度、芯片材质存在关系，多项式函数关系是理想条件；由于人为因素使透镜安装倾斜，导致光路中心偏移了图片的中心，函数的对应关系发生变换，现有的技术只能人工重新校对透镜的位置，重新拍照和计算，造成时间和资源的浪费。

现有的解决思路通常有两种：

方案一：使用特殊处理的透镜(类似于非球面)，改进透镜光学性能使透光率更均一。

方案二：假设导致视场边缘灰度值偏低的原因只与成像系统有关(与液滴的阴阳性、试剂浓度、芯片材质等无关系)。荧光值强度与距离图像中心远近符合一定的函数关系。制作一个标准芯片，拍摄标准芯片图片，计算不同距离(与中心位置)的像素变化，并用多项式函数拟合这种变化，将同一个成像系统拍照的图片带入到多项式中解决光能损失引起的光路不均一问题。图2显示不同距离下获取的补偿系数(标准片中心像素值和其他位置像素值的比值)。

发明内容

本发明公开了一种基于傅里叶变换的数字PCR图像还原方法，其解决了现有技术中的不能很好解决透镜成像系统的光照不均一的问题，为后续依据荧光信号强弱判断液滴的阳性或阴性提供准确的数据。

术语解释：

图像傅里叶变换：将图像从空间域转换到频率域(即图像的灰度分布函数变换为图像的频率分布函数)，其逆变换是将图像从频率域转换到空间域。

数字PCR(即Digital PCR)技术：是一种核酸分子绝对定量技术，准确地、可信地检测稀有基因的突变的技术。

滤波器，是指对波进行过滤的器件，其可以对电源线中特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除，得到一个特定频率的电源信号，或消除一个特定频率后的电源信号。

本发明的具体方案如下：

本发明一方面公开了一种基于傅里叶变换的数字PCR图像还原方法，包括以下步骤：

S1.获取待处理的图像；

S2.图像的预处理；

S3.设计滤波器；

S4.频域图像滤波；

S5.计算矩阵校正系数；

S6.输出校正后图像。