基因测序的图像处理方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基因测序的图像处理方法及系统及计算机可读存储介质，基因测序的图像处理方法包括：图像预处理步骤，该图像预处理步骤分析输入的待处理图像以去掉该待处理图像的噪声；亮点检测步骤，该亮点检测步骤包括步骤：分析该待处理图像以计算亮点判定阈值；分析去掉该噪声的该待处理图像以获取候选像素点，并根据该亮点判定阈值判断该候选像素点是否为亮点，若是，计算该亮点的亚像素中心坐标及该亚像素中心坐标的强度值，若否，丢弃该候选像素点。因此，上述基因测序的图像处理方法，通过图像预处理步骤对图像进行去噪处理，可减少亮点检测步骤的计算量，同时，通过亮点判断阈值判断候选亮点是否为亮点，可提高判断图像亮点的准确性。

【技术实现步骤摘要】
基因测序的图像处理方法及系统
本专利技术涉及基因测序
，尤其涉及一种基因测序的图像处理方法及系统及计算机可读存储介质。
技术介绍
在相关技术中，图像亮度定位在基因测序仪和LED灯光点中都有重要应用。在利用光学成像原理进行序列测定的系统中，图像分析是很重要的一块。图像亮度定位的准确性直接决定了基因测序的准确性。在核酸序列测定的过程中，如何提高判断图像亮点的准确性，成为待解决的问题之一。
技术实现思路
本专利技术实施方式旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术实施方式需要提供一种基因测序的图像处理方法及系统及计算机可读存储介质。本专利技术实施方式的一种基因测序的图像处理方法，包括：图像预处理步骤，该图像预处理步骤分析输入的待处理图像以去掉该待处理图像的噪声；亮点检测步骤，该亮点检测步骤包括步骤：分析该待处理图像以计算亮点判定阈值；分析去掉该噪声的该待处理图像以获取候选像素点，并根据该亮点判定阈值判断该候选像素点是否为亮点，若是，计算该亮点的亚像素中心坐标及该亚像素中心坐标的强度值，若否，丢弃该候选像素点。因此，上述基因测序的图像处理方法，通过图像预处理步骤对图像进行去噪处理，可减少亮点检测步骤的计算量，同时，通过亮点判断阈值判断候选亮点是否为亮点，可提高判断图像亮点的准确性。本专利技术的这一图像处理方法，对待处理图像即原始输入数据的没有特别的限制，适用于任何利用光学检测原理进行核酸序列测定的平台所产生的图像的处理分析，包括但不限于二代和三代测序，具有高准确性、高通用性和高精度的特点，能从图像中获取更多的有效信息。特别地，目前，已知的测序图像处理方法和/系统基本是针对二代测序平台的图像处理开发的，由于二代测序使用的测序芯片一般是阵列型的，即测序芯片上的探针是规则排列的，拍照获得的图像是模式(pattern)图像，易于处理分析；另外，由于二代测序一般包含核酸模板扩增放大，图像采集时能够获得高强度的亮点，易于识别和定位。一般的二代测序的图像处理方法不要求高的定位精度，只需要挑选定位一些发光较强较好的点(亮点)，就能实现序列测定。而对于三代测序即单分子测序，受限于目前芯片表面处理相关技术的发展，其使用的测序芯片是随机型的，即测序芯片上的探针是无规则排列，拍照获得的图像是随机(random)图像，不易处理分析；而且，单分子测序的图像处理分析是决定最终序列(reads)的有效率的最重要的因素之一，对图像处理、亮点定位的要求高，要求图像上的所有亮点都能准确定位，以使能够直接识别出碱基，产生数据信息。因此，本专利技术的图像处理方法可适应用于二代测序和三代测序，特别是对于三代测序中的随机图像及高精度要求的图像处理，尤其具有优势。本专利技术实施方式的一种基因测序的图像处理系统，包括：图像预处理模块，所述图像预处理模块用于分析输入的待处理图像以获得去噪图像，所述待处理图像包含至少一个亮点，所述亮点具有至少一个像素点；亮点检测模块，所述亮点检测模块用于：分析所述待处理图像以计算亮点判定阈值，分析所述去噪图像以获取候选亮点，根据所述亮点判定阈值判断所述候选亮点是否为所述亮点。因此，上述基因测序的图像处理系统，通过图像预处理模块对图像进行去噪处理，可减少亮点检测模块的计算量，同时，通过亮点判断阈值判断候选亮点是否为亮点，可提高判断图像亮点的准确性。本专利技术实施方式的一种基因测序的图像处理系统，包括：数据输入单元，用于输入数据；数据输出单元，用于输出数据；存储单元，用于存储数据，所述数据包括计算机可执行程序；处理器，用于执行所述计算机可执行程序，执行所述计算机可执行程序包括完成如上任一实施方式所述的方法。因此，上述基因测序的图像处理系统可提高判断图像亮点的准确性。本专利技术实施方式的一种计算机可读存储介质，用于存储供计算机执行的程序，执行所述程序包括完成如上任一实施方式所述的方法。因此，上述计算机可读存储介质可提高判断图像亮点的准确性。本专利技术实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术实施方式的实践了解到。附图说明本专利技术实施方式的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是本专利技术实施方式的基因测序的图像处理方法的流程示意图；图2是本专利技术实施方式的基因测序的图像处理方法的另一流程示意图；图3是本专利技术实施方式的基因测序的图像处理方法的再一流程示意图；图4是本专利技术实施方式的基因测序的图像处理方法的墨西哥帽滤波的曲线示意图；图5是本专利技术实施方式的基因测序的图像处理方法的又一流程示意图；图6是本专利技术实施方式的基因测序的图像处理方法的又另一流程示意图；图7是本专利技术实施方式的基因测序的图像处理方法的又再一流程示意图；图8是本专利技术实施方式的基因测序的图像处理方法中8连通像素的示意图；图9是本专利技术实施方式的基因测序的图像处理方法的又另一流程示意图；图10是本专利技术实施方式的基因测序的图像处理方法的待处理图像的示意图；图11是图10中的待处理图像的局部放大图；图12是本专利技术实施方式的基因测序的图像处理方法的标识出亮点的图像示意图；图13是图12中的标识出亮点的图像的局部放大图；图14是本专利技术实施方式的基因测序的图像处理系统的模块示意图；图15是本专利技术实施方式的基因测序的图像处理系统的另一模块示意图；图16是本专利技术实施方式的基因测序的图像处理系统的又一模块示意图；图17是本专利技术实施方式的基因测序的图像处理系统的又另一模块示意图；图18是本专利技术实施方式的基因测序的图像处理系统的另又一模块示意图；图19是本专利技术实施方式的基因测序的图像处理系统的再一模块示意图；图20是本专利技术实施方式的基因测序的图像处理系统的又再一模块示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。本专利技术实施方式所称的“基因测序”同核酸序列测定，包括DNA测序和/或RNA测序，包括长片段测序和/或短片段测序。所称的“亮点”，指图像上的发光点，一个发光点占有至少一个像素点。所称“像素点”同“像素”。在本专利技术的实施方式中，图像来自利用光学成像原理进行序列测定的测序平台，所称的测序平台包括但不限于CG(CompleteGenomics)、Illumina/Solexa、LifeTechnologiesABISOLiD和Roche454等测序平台，对所称的“亮点”的检测为对延伸碱基或碱基簇的光学信号的检测。在本专利技术的一个实施例中，图像来自单分子测序平台，例如Helicos，输入的原始数据为图像的像素点的参数，对所称的“亮点”的检测为对单分子光学信号的检测。请参阅图1，本专利技术实施方式的一种基因测序的图像处理方法，包括：图像预处理步骤S11，图像预处理步骤S11分析输入的待处理图像以获得去噪图像，待处理图像包含至少一个亮点，亮点具有至少一个像素点；亮点检测步骤S12，亮点检测步骤S12包括步骤：S21，分析待处理图像以计算亮点判定阈值，S22，分析去噪图像以获取候选亮点，S23，根据亮点判定阈值判断候选亮点是否为亮点。上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基因测序的图像处理方法，其特征在于，包括：图像预处理步骤，所述图像预处理步骤分析输入的待处理图像以获得去噪图像，所述待处理图像包含至少一个亮点，所述亮点具有至少一个像素点；亮点检测步骤，所述亮点检测步骤包括步骤：分析所述待处理图像以计算亮点判定阈值，分析所述去噪图像以获取候选亮点，根据所述亮点判定阈值判断所述候选亮点是否为所述亮点。

【技术特征摘要】
2016.10.10 CN 20161088254781.一种基因测序的图像处理方法，其特征在于，包括：图像预处理步骤，所述图像预处理步骤分析输入的待处理图像以获得去噪图像，所述待处理图像包含至少一个亮点，所述亮点具有至少一个像素点；亮点检测步骤，所述亮点检测步骤包括步骤：分析所述待处理图像以计算亮点判定阈值，分析所述去噪图像以获取候选亮点，根据所述亮点判定阈值判断所述候选亮点是否为所述亮点。2.根据权利要求1所述的基因测序的图像处理方法，其特征在于，所述亮点检测步骤还包括步骤：若判断结果为是，计算所述亮点的亚像素中心坐标和/或所述亚像素中心坐标的强度值，若判断结果为否，丢弃所述候选亮点；任选的，所述图像预处理步骤包括图像滤波步骤，所述图像滤波步骤对所述待处理图像进行滤波以获取所述去噪图像；任选的，所述图像滤波步骤对所述待处理图像进行墨西哥帽滤波；任选的，在进行墨西哥帽滤波时，使用m*m窗口对所述待处理图像进行高斯滤波，对高斯滤波后的待处理图像进行二维拉普拉斯锐化，m为自然数且为大于1的奇数；任选的，在所述图像滤波步骤之前，所述图像预处理步骤还包括减背景步骤，所述减背景步骤对所述待处理图像进行减背景处理，获得减背景图像；任选的，对所述待处理图像进行减背景处理，包括：利用开运算确定所述待处理图像的背景，根据所述背景对所述待处理图像进行减背景处理；任选的，所述图像处理方法包括简化步骤，所述简化步骤将所述去噪图像简化为简化图像；任选的，所述简化图像为二值化图像；任选的，所述简化步骤根据所述去噪图像获取信噪比矩阵，并根据所述信噪比矩阵简化所述去噪图像以得到所述简化图像。3.根据权利要求1-2任一项所述的基因测序的图像处理方法，其特征在于，所述分析所述待处理图像以计算亮点判定阈值的步骤，包括：通过大津法处理所述待处理图像以计算所述亮点判定阈值；任选的，所述图像处理方法，包括：通过大津法处理所述去噪图像以计算所述亮点判定阈值；任选的，所述图像处理方法包括简化步骤，所述简化步骤包括对所述去噪图像进行简化处理以得到简化图像；所述根据所述亮点判定阈值判断所述候选亮点是否为所述亮点，包括：在所述简化图像中查找大于(p*p-1)连通的像素点并将查找到的所述像素点作为所述候选亮点的中心，p为自然数且为大于1的奇数；判断所述候选亮点的中心是否满足条件：Imax*ABI*ceofguass>T，其中，Imax为p*p窗口的中心最强强度，ABI为p*p窗口中所述简化图像中为设定值所占的比率，ceofguass为p*p窗口的像素和二维高斯分布的相关系数，T为所述亮点判定阈值，若满足上述条件，判断所述候选亮点的中心对应的亮点为所述亮点，若不满足上述条件，弃去所述候选亮点的中心对应的亮点。4.根据权利要求2所述的基因测序的图像处理方法，其特征在于，计算所述亮点的亚像素中心坐标和/或所述亚像素中心坐标的强度值的步骤，包括：采用二次函数插值计算所述亮点的亚像素中心坐标，和/或采用二次样条插值计算所述亚像素中心坐标的强度值；任选的，所述基因测序的图像处理方法还包括步骤：利用标识标示出所述亮点的亚像素中心坐标所在图像的位置。5.一种基因测序的图像处理系统，其特征在于，包括：图像预处理模块，所述图像预处理模块用于分...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐伟彬，金欢，颜钦，姜泽飞，
申请(专利权)人：深圳市瀚海基因生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44