图像配准方法和系统及图像拍摄对位方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种图像配准方法，包括提供包括多个第一靶点的第一图像，在第一图像定义一特征区域，替换特征区域内第一靶点为预设大小的第一高斯核模板形成特征图像；提供包括多个第二靶点的第二图像，在第二图像定义一搜寻区域，所述搜寻区域的面积大于所述特征区域的面积，替换第二靶点为第二高斯核模板形成搜寻图像；投影特征图像至搜寻图像并保留投影范围第一高斯核模板覆盖的第二高斯核模板为匹配图像，根据匹配图像和特征图像的矩阵差值定义配准值；获取具有最小配准值的匹配图像对应的匹配区域作为特征配准区域，计算第一图像的特征区域和第二图像的特征配准区域之间位移差作为第一图像和第二图像进行配准的配准偏移量。本发明专利技术方法计算准确。

【技术实现步骤摘要】
图像配准方法和系统及图像拍摄对位方法和系统
本专利技术涉及基因测序领域，更具体地说，本专利技术涉及一种图像配准方法和系统，以及使用所述图像配准方法和系统的图像拍摄对位方法和系统。
技术介绍
基因测序领域通常需要对样本进行图像拍摄和识别，由于拍摄装置的镜头观测范围远小于样本的面积，因此镜头每次只能对样本的局部进行拍摄。现有技术通常采用连续步进的方式依次拍摄适配成像装置的观测范围的多个小区域，在后续数据处理时，需要对不同次数拍摄的相同小区域的图像进行配准，以获得基因测序分析结果，由于现有技术拍摄的图像会出现轻微错位、形变，进而导致图像配准计算结果可靠性较低,计算不准确的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种图像配准方法和系统，旨在解决现有技术图像配准计算不准确的问题。本专利技术的目的在于提供一种图像拍摄对位方法和系统，旨在解决现有技术图像拍时载物平台移动误差的问题。一种图像配准方法，包括：提供包括多个第一靶点的第一图像，在第一图像定义一特征区域，替换特征区域内第一靶点为预设大小的第一高斯核模板形成特征图像；提供包括多个第二靶点的第二图像，在第二图像定义一搜寻区域，所述搜寻区域的面积大于所述特征区域的面积，替换第二靶点为第二高斯核模板形成搜寻图像；多次投影特征图像至搜寻图像，每次投影在搜寻图像定义一匹配区域；保留匹配区域所述第一高斯核模板投影范围覆盖的第二高斯核模板为匹配图像，根据匹配图像和特征图像的矩阵差值定义配准值；以及获取具有最小配准值的匹配图像对应的匹配区域作为特征配准区域，计算第一图像的特征区域和第二图像的特征配准区域之间位移差作为第一图像和第二图像进行配准的配准偏移量。进一步地，所述第一图像和第二图像为基因测序图像。进一步地，所述第一图像为荧光图，第二图像为杂交图。进一步地，第一图像和第二图像包括多个磁珠，所述第一靶点和第二靶点为磁珠的中心。进一步地，所述磁珠的中心通过高斯模板匹配法分别根据第一图像和第二图像中的磁珠图像获得。进一步地，所述特征区域位于第一图像的中心，所述搜寻区域位于第二图像的中心。进一步地，多次投影定义的所述匹配区域以像素距离步进遍历所述搜寻图像。进一步地，计算匹配图像和特征图像的矩阵差值包括：将匹配图像的像素值矩阵和特征图像的像素值矩阵相减以获得差分矩阵；以及计算差分矩阵在高维空间中的向量长度作为配准值。一种图像配准系统，包括：特征图像模块，用于提供包括多个第一靶点的第一图像，在第一图像定义一特征区域，替换特征区域内第一靶点为预设大小的第一高斯核模板形成特征图像搜寻图像模块，用于提供包括多个第二靶点的第二图像，在第二图像定义一搜寻区域，所述搜寻区域的面积大于所述特征区域的面积，替换第二靶点为第二高斯核模板形成搜寻图像；投影模块，用于多次投影特征图像至搜寻图像，每次投影在搜寻图像定义一匹配区域；匹配模块，用于保留匹配区域所述第一高斯核模板投影范围覆盖的第二高斯核模板为匹配图像，根据匹配图像和特征图像的矩阵差值定义配准值；以及配准偏移确定模块，用于获取具有最小配准值的匹配图像对应的匹配区域作为特征配准区域，计算第一图像的特征区域和第二图像的特征配准区域之间位移差作为第一图像和第二图像进行配准的配准偏移量。一种图像拍摄对位方法，其特征在于包括：提供一成像装置，所述成像装置包括获取图像的拍摄装置以及正对拍摄装置的载物平台，载物平台可从复位点开始沿X坐标轴方向移动和/或沿Y坐标轴方向移动；放置样本于载物平台上，移动载物平台使拍摄装置步进扫描样本，以确定样本区域内一矩形拍照区域；分割所述矩形拍照区域为多个子区域；移动载物平台对预定子区域进行两次图像拍摄，以获得第一图像和第二图像；提供包括多个第一靶点的第一图像，在第一图像定义一特征区域，替换特征区域内第一靶点为预设大小的第一高斯核模板形成特征图像；提供包括多个第二靶点的第二图像，在第二图像定义一搜寻区域，所述搜寻区域的面积大于所述特征区域的面积，替换第二靶点为第二高斯核模板形成搜寻图像；多次投影特征图像至搜寻图像，每次投影在搜寻图像定义一匹配区域；保留匹配区域所述第一高斯核模板投影范围覆盖的第二高斯核模板为匹配图像，根据匹配图像和特征图像的矩阵差值定义配准值；获取具有最小配准值的匹配图像对应的匹配区域作为特征配准区域，计算第一图像的特征区域和第二图像的特征配准区域之间位移差作为第一图像和第二图像进行配准的配准偏移量；以及根据所述配准偏移量校正拍摄装置对位每个子区域时载物平台的移动误差。一种图像拍摄对位系统，其特征在于包括：成像装置，所述成像装置包括获取图像的拍摄装置以及正对拍摄装置的载物平台，载物平台可从复位点开始沿X坐标轴方向移动和/或沿Y坐标轴方向移动；拍照区域确定模块，用于控制放置样本于载物平台上，移动载物平台使拍摄装置步进扫描样本，以确定样本区域内一矩形拍照区域；拍照区域分割模块，用于控制分割所述矩形拍照区域为多个子区域，校正参考拍摄模块，用于移动载物平台对预定子区域进行两次图像拍摄，以获得第一图像和第二图像；特征图像模块，用于在第一图像定义一特征区域，替换特征区域内第一靶点为预设大小的第一高斯核模板形成特征图像；搜寻图像模块，用于在第二图像定义一搜寻区域，所述搜寻区域的面积大于所述特征区域的面积，替换第二靶点为第二高斯核模板形成搜寻图像；投影模块，用于多次投影特征图像至搜寻图像，每次投影在搜寻图像定义一匹配区域；匹配模块，用于保留匹配区域所述第一高斯核模板投影范围覆盖的第二高斯核模板为匹配图像，根据匹配图像和特征图像的矩阵差值定义配准值；以及配准偏移确定模块，用于获取具有最小配准值的匹配图像对应的匹配区域作为特征配准区域，计算第一图像的特征区域和第二图像的特征配准区域之间位移差作为第一图像和第二图像进行配准的配准偏移量。进一步地，所述图像拍摄对位系统还包括移动坐标校正模块，用于根据配准偏移量校正拍摄装置对位每个子区域时载物平台的移动坐标。相对于现有技术，本专利技术的图像配准方法和系统通过高斯核模板优化需要进行图像匹配计算的第一图像的特征区域和第二图像的搜寻区域，分别形成特征图像和搜寻图像，然后对特征图像投影到搜寻图像的区域进行处理后计算每次投影的配准值，解决了现有技术中第一图像和第二图像轻微错位、形变导致计算结果可靠性较低的缺点，计算结果更为准确可靠。另外，在需要配准的图像中选取至少两个不同面积的同心特征区域一一进行图像偏移计算，进一步提高了图像配准的准确度。本专利技术的图像拍摄对位方法和系统在对多个子区域正式拍摄图像之前，先对预定子区域（对位参考子区域）进行两次图像拍摄，并根据两次图像拍摄结果校正载物平台的移动误差，可以最大限度消除或减少平台移动误差导致相同子区域前后拍摄的多幅图像之间发生较大的偏移，提高基因测序后续图像数据处理的准确性。附图说明图1为本专利技术第一实施方式图像配准方法的流程示意图。图2为第一图像的特征区域示意图。图3为本专利技术高斯核模板的几个示意图。图4为替换图3中特征区域内第一靶点为预设大小的第一高斯核模板形成的特征图像的示意图。图5为第二图像的搜寻区域示意图。图6为替换图5中搜寻区域内第二靶点为预设大小的第二高斯核模板形成的搜寻图像的示意图。图7为投影特征图像至特征图像的示意图。图8为多次投影特征图像至特征图像的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像配准方法，包括：提供包括多个第一靶点的第一图像，在第一图像定义一特征区域，替换特征区域内第一靶点为预设大小的第一高斯核模板形成特征图像；提供包括多个第二靶点的第二图像，在第二图像定义一搜寻区域，所述搜寻区域的面积大于所述特征区域的面积，替换第二靶点为第二高斯核模板形成搜寻图像；多次投影特征图像至搜寻图像，每次投影在搜寻图像定义一匹配区域；保留匹配区域所述第一高斯核模板投影范围覆盖的第二高斯核模板为匹配图像，根据匹配图像和特征图像的矩阵差值定义配准值；以及获取具有最小配准值的匹配图像对应的匹配区域作为特征配准区域，计算第一图像的特征区域和第二图像的特征配准区域之间位移差作为第一图像和第二图像进行配准的配准偏移量。

【技术特征摘要】
1.一种图像配准方法，包括：提供包括多个第一靶点的第一图像，在第一图像定义一特征区域，替换特征区域内第一靶点为预设大小的第一高斯核模板形成特征图像；提供包括多个第二靶点的第二图像，在第二图像定义一搜寻区域，所述搜寻区域的面积大于所述特征区域的面积，替换第二靶点为第二高斯核模板形成搜寻图像；多次投影特征图像至搜寻图像，每次投影在搜寻图像定义一匹配区域；保留匹配区域所述第一高斯核模板投影范围覆盖的第二高斯核模板为匹配图像，根据匹配图像和特征图像的矩阵差值定义配准值；以及获取具有最小配准值的匹配图像对应的匹配区域作为特征配准区域，计算第一图像的特征区域和第二图像的特征配准区域之间位移差作为第一图像和第二图像进行配准的配准偏移量。2.根据权利要求1所述的图像配准方法，其特征在于，所述第一图像和第二图像为基因测序图像。3.根据权利要求2所述的图像配准方法，其特征在于，第一图像为荧光图，第二图像为杂交图。4.根据权利要求2所述的图像配准方法，其特征在于，第一图像和第二图像包括多个磁珠，所述第一靶点和第二靶点为磁珠的中心。5.根据权利要求4所述的图像配准方法，其特征在于，所述磁珠的中心通过高斯模板匹配法分别根据第一图像和第二图像中的磁珠图像获得。6.根据权利要求1所述的图像配准方法，其特征在于，所述特征区域位于第一图像的中心，所述搜寻区域位于第二图像的中心。7.根据权利要求1所述的图像配准方法，其特征在于，多次投影定义的所述匹配区域以像素距离步进遍历所述搜寻图像。8.根据权利要求1所述的图像配准方法，其特征在于，计算匹配图像和特征图像的矩阵差值包括，将匹配图像的像素值矩阵和特征图像的像素值矩阵相减以获得差分矩阵；以及计算差分矩阵在高维空间中的向量长度作为配准值。9.一种图像配准系统，包括：特征图像模块，用于提供包括多个第一靶点的第一图像，在第一图像定义一特征区域，替换特征区域内第一靶点为预设大小的第一高斯核模板形成特征图像；搜寻图像模块，用于提供包括多个第二靶点的第二图像，在第二图像定义一搜寻区域，所述搜寻区域的面积大于所述特征区域的面积，替换第二靶点为第二高斯核模板形成搜寻图像；投影模块，用于多次投影特征图像至搜寻图像，每次投影在搜寻图像定义一匹配区域；匹配模块，用于保留匹配区域所述第一高斯核模板投影范围覆盖的第二高斯核模板为匹配图像，根据匹配图像和特征图像的矩阵差值定义配准值；以及配准偏移确定模块，用于获取具有最小配准值的匹配图像对应的匹配区域作为特征配准区域，计算第一图像的特征区域和第二图像的特征配准区域之间位移差作为第一图像和第二图像进行配准的配准偏移量。10.一种图像拍摄对位方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛司潼，冀高，
申请(专利权)人：广州康昕瑞基因健康科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44