[发明专利]一种液滴数字化定量方法

说明书

本发明公开了一种液滴数字化定量方法。该方法包括：(1)基于机器视觉的液滴荧光图像分析，实现液滴的自动识别、荧光强度读取；(2)基于高斯混合模型的液滴荧光数据分析，实现对阴、阳性液滴的自动定性，获取阳性液滴比例；(3)根据泊松分布公式C＝‑ln(1‑q)/V计算目标物含量。本发明开发的液滴数字化定量方法可以实现快速、准确的绝对定量。该方法不仅提高了数据处理效率，而且降低了数字化分析的随机误差，有望广泛应用于液滴数字化定量分析领域。

技术领域

本发明属于图像识别技术领域，具体涉及数字化分析中液滴的识别、定性以及目标物的定量。

背景技术

数字化分析是指将目标分子随机分布在大量的独立反应单元中，使每个单元包含若干个目标分子(0、1、2等)，理论上遵循泊松分布(Poisson Distribution)，对含目标分子的单元数目(阳性单元数)和不含目标分子的单元数目(阴性单元数)进行统计学分析，最终实现对目标分子的绝对定量检测。与传统的分析技术相比，数字化分析可以实现单分子水平上的绝对定量，不依赖于标准品，因而在检测灵敏度和定量精度方面显著优于传统定量分析方法。由于其在精确性和重现性方面的巨大优势，数字化分析已被广泛用于各种类型的生物分析，包括核酸、蛋白和单细胞分析等。

以微液滴作为反应单元的数字化分析中，阳性液滴比例的准确性对于定量结果至关重要。然而，在数字化分析中液滴数量通常在数万级别，如使用人工统计不仅耗时而且难免遗漏。此外，一项利用数学模拟评估数字化分析中方差成分的研究表明，错误的液滴定性是造成定量结果不准确的主要原因。因此，液滴数字化分析优化中一个关键的目标就是最大限度地扩大阴性和阳性液滴之间的荧光强度差异，并最大限度地减少处于中等荧光强度的液滴数量。然而，实际上在许多数字化定量实验中，阴性液滴群和阳性液滴群之间往往不存在确切的界限，相关数字化分析研究多采用人为方法设置分界阈值以实现阴阳性液滴的判定，存在着较大的主观性。

发明内容

本发明提供了一种液滴数字化定量方法，开发液滴自动分析程序以减少数字化分析过程中可能引入的人为误差。

本发明提供的液滴数字化定量方法，包括如下步骤：

(1)基于霍夫变换原理的液滴荧光图像分析，实现液滴的自动识别、荧光强度读取；

(2)基于高斯混合模型的液滴荧光数据分析，实现对阴、阳性液滴的自动定性，获取阳性液滴比例；

(3)基于泊松分布公式的目标物定量。

上述方法中，步骤(1)包括：

a.读取图像像素；