用于被成像的样品的光学畸变校正制造技术

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。

【技术实现步骤摘要】
用于被成像的样品的光学畸变校正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“OpticalDistortionCorrectionforImagedSamples”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“OpticalDistortionCorrectionforImagedSamples”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。在第一示例的一个实施方式中，至少使用该样品上的基准的位置来划分该第一组成像数据和该第二组成像数据，并且使用该基准估计用于该第一多个成像数据子集中的每个成像数据子集的仿射变换。在第二示例中，一种用于校正包括多个斑点的图案化样品的图像中的光学畸变的方法，包括：估计该图像的仿射变换；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该图像中的多个斑点位置的平均纯净度(chastity)，并且其中在该搜索的每次迭代期间应用所估计出的仿射变换。在第二示例的一个实施方式中，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：为该图像生成一组光学畸变校正系数；将所估计出的仿射变换应用于该图像中的多个斑点位置；以及在应用所估计出的仿射变换之后，将该一组光学畸变校正系数应用于多个斑点位置中的每个斑点位置。在另一个实施方式中，该方法包括：在将该一组光学畸变校正系数应用于该多个斑点位置中的每个斑点位置之后，提取该多个斑点位置中的每个斑点位置的信号强度。在又一个实施方式中，该方法包括：对所提取的信号强度进行归一化；以及至少使用经归一化的信号强度来计算多个斑点位置的平均纯净度。在第二示例的特定实施方式中，至少使用经归一化的信号强度来计算该多个斑点位置的平均纯净度包括：针对多个斑点位置中的每个斑点位置，至少使用从与该斑点位置的经归一化的信号强度相对应的点至高斯质心的距离来确定纯净度。在第二示例的特定实施方式中，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对该图像中的多个斑点进行二次采样，其中如果经锐化的图像的行中的斑点被二次采样，则经锐化的图像的该行中的所有斑点被二次采样。通过下面结合附图所进行的详细描述，所公开的技术的其他特征和方面将变得明显，附图以示例的方式图示了根据所公开的技术的示例的特征。该概述并不旨在限制由权利要求和等同物限定的本文中所描述的任何专利技术的范围。应当理解的是，前述概念的所有组合(假设这样的概念并不是相互不一致的)被认为是本文中所公开的专利技术主题的一部分。具体而言，出现在本公开结尾处的所要求保护的主题的所有组合被认为是本文中所公开的专利技术主题的一部分。附图说明根据一个或更多个不同的示例，参照以下附图详细地描述本公开。提供这些图仅用于说明的目的并且仅描绘典型的或示例性实施方式。图1A示出了在一个示例中具有带有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。图1B示出了图1A的扫描图像的右侧。图2A图示了在一个示例中可以利用其实现本文中所公开的系统和方法的示例图像扫描系统的广义框图。图2B是图示了可在特定实施方式中实现的示例双通道线扫描模块化光学成像系统的框图。图3图示了可以根据本文中所公开的实施方式成像的图案化样品的示例配置。图4是图示了根据本公开的可被实现用于在成像运行期间动态校正图像畸变的示例方法的操作流程图。图5可视地图示了在一个示例中可以如何将成像数据划分成用于对具有斑点阵列的样品进行成像的N通道成像系统的多个成像数据子集。图6是图示了计算由成像系统所生成的成像数据的畸变校正系数的示例方法的操作流程图。图7示出了包括六个基准的示例图块。图8图示了在一个测序周期期间从双通道碱基识别(basecalling)得到的示例云。图9A图示了在一个示例中的用于恰好在使用流动池(flowcells)的双通道测序仪器上的光学器件的一组图块的畸变曲线的集合。图9B图示了在一个示例中的用于恰好在使用流动池的另一个双通道测序仪器上的光学器件的一组图块的畸变曲线的集合。图9C图示了在一个示例中的与用于恰好在使用流动池的四通道测序仪器上的光学器件的一组图块的两个不同颜色通道相对应的四条畸变曲线。图10A是示例实验结果的盒须图，其图示了在没有畸变校正的情况下，使用线扫描器测序的流动池的斑点通过纯净度过滤器的百分比(％PF本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，包括：对包括多个斑点的图案化样品执行第一成像周期；将在所述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，所述第一多个成像数据子集中的每个成像数据子集对应于所述图案化样品的相应区域，所述图案化样品的相应区域中的每个区域包括多个斑点；针对所述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；对所述图案化样品执行第二成像周期以生成第二组成像数据；以及将在所述第二成像周期期间生成的所述第二组成像数据划分为第二多个成像数据子集，所述第二多个成像数据子集中的每个成像数据子集与所述第一多个成像数据子集中的一个成像数据子集对应于所述图案化样品的相同的相应区域；以及针对所述第二多个成像数据子集中的每个成像数据子集，应用针对所述第一多个成像数据子集中的对应于所述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。

【技术特征摘要】
2017.05.05 NL N2018852;2017.03.07 US 62/468,3471.一种方法，包括：对包括多个斑点的图案化样品执行第一成像周期；将在所述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，所述第一多个成像数据子集中的每个成像数据子集对应于所述图案化样品的相应区域，所述图案化样品的相应区域中的每个区域包括多个斑点；针对所述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；对所述图案化样品执行第二成像周期以生成第二组成像数据；以及将在所述第二成像周期期间生成的所述第二组成像数据划分为第二多个成像数据子集，所述第二多个成像数据子集中的每个成像数据子集与所述第一多个成像数据子集中的一个成像数据子集对应于所述图案化样品的相同的相应区域；以及针对所述第二多个成像数据子集中的每个成像数据子集，应用针对所述第一多个成像数据子集中的对应于所述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。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述图案化样品的所述多个斑点中的每个斑点包括荧光标记的核酸，其中，所述第一成像周期是第一测序周期，并且其中，所述第二成像周期是第二测序周期。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一组成像数据和所述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，并且其中，针对所述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。4.根据权利要求1所述的方法，其中，针对所述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：估计所述成像数据子集的仿射变换；锐化所述成像数据子集；以及迭代地搜索用于所述成像数据子集的最佳畸变校正系数组。5.根据权利要求4所述的方法，其中，迭代地搜索用于所述成像数据子集的最佳畸变校正系数组包括：在所述搜索的每次迭代期间应用所估计出的仿射变换。6.根据权利要求4所述的方法，其中，至少使用所述样品上的基准的位置来划分所述第一组成像数据和所述第二组成像数据，并且其中，使用所述基准估计用于所述第一多个成像数据子集中的每个成像数据子集的仿射变换。7.一种用于校正包括多个斑点的图案化样品的图像中的光学畸变的方法，包括：估计所述图像的仿射变换；锐化所述图像；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所述图像中的多个斑点位置的平均纯净度，并且其中，在所述搜索的每次迭代期间应用所估计出的仿射变换。8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述图像包括与第一颜色通道相对应的第一图像数据集和与第二颜色通道相对应的第二图像数据集，并且其中，估计所述仿射变换和锐化所述图像的操作被应用于所述第一图像数据集和所述第二图像数据集中的每一个。9.根据权利要求7所述的方法，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：为所述图像生成一组光学畸变校正系数；...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特·兰洛伊斯，保罗·贝利茨，
申请(专利权)人：伊鲁米那股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US