印迹图像中的背景信号的减少制造技术

用于产生印迹图像的系统和方法。使用具有视场和放大率的成像系统对例如蛋白质印迹的印迹进行成像。该印迹中感兴趣特征对应于数字图像中的特征，并且数字图像中的特征的尺寸取决于成像系统的放大率。基于数字图像中的特征的尺寸和形状来选择结构化要素，并且该图像以形态学方式被腐蚀和被膨胀变化的次数。从原始印迹图像减去经腐蚀和膨胀的图像，以从印迹图像中去除背景信号，从而产生输出图像。完全腐蚀感兴趣特征所需的腐蚀数量是自动确定的，例如通过研究与所执行的腐蚀数量有关的、输出图像的峰度的特性来自动确定。

Reduction of Background Signals in Imprinted Images

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】印迹图像中的背景信号的减少相关申请的交叉引用本申请要求于2016年12月23日提交的美国申请62/438,664的权益，为了所有目的其全部内容通过引用并入本申请。
技术介绍
电泳原理广泛用于生物化学研究和分析，例如用于分离和定量混合物中的蛋白质、用于疾病诊断、用于DNA分析或用于其他目的。将混合物供应到凝胶边缘并置于电场内。电场使混合物中的蛋白质移动通过凝胶。每种蛋白质移动的速率取决于特定蛋白质的分子量，使得较轻的蛋白质比较重的蛋白质更快地穿过凝胶。一段时间之后，不同的蛋白质在凝胶内变成分离在条带中。在一些情况下，可以对凝胶进行着色和洗涤，从而可以直接读取蛋白质的位置。然而，在另一种称为蛋白质印迹(westernblot)的常用技术中，将蛋白质转移到硝酸纤维素膜上并暴露于识别感兴趣的蛋白质的一抗(primaryantibody)。然后引入与一抗相结合的经标记的二抗。例如，二抗可以利用荧光或化学发光标记物进行标记。一旦去除过量的抗体，就可以读取硝酸纤维素膜上的蛋白质图案，例如通过激发标记抗体的荧光并读取从样品发出的所得荧光的图案，或者通过读取从样品通过化学发光并发出的光的图案。例如，可以使用对所发出的光的波长敏感的相机或扫描仪来读取该图案，并且可以将该图案记录在数字图像中。蛋白质条带在数字图像内显示为特征。蛋白质印迹的图像通常包含可以围绕感兴趣特征的显著的背景信号。该背景信号可能是由被标记抗体的不均匀结合、底物的荧光或其他来源引起的。背景信号是不期望的，因为它模糊了数字图像中的感兴趣特征并且使得进一步的分析更加困难。其他种类的技术(例如斑点印迹(dotblotting)、印迹杂交(Southernblotting)等)产生具有类似背景信号问题的印迹图像。
技术实现思路
根据一个方面，一种系统包括具有视场和放大率的成像装置。成像装置被配置成用于产生具有感兴趣特征的生物印迹的第一数字图像。该数字图像包括感兴趣特征，并且第一数字图像中的感兴趣特征的尺寸部分地由成像装置的放大率确定。第一数字图像中感兴趣特征的形状部分地由用于产生印迹的特定技术确定。该系统还包括处理器，该处理器被编程用于选择结构化要素(structuringelement)，其中结构化要素的尺寸和形状至少部分地基于第一数字图像中感兴趣特征的尺寸和形状来进行选择。处理器还被配置成用于使用结构化要素执行第一数字图像的形态学腐蚀，以产生第二数字图像。形态学腐蚀被执行完全腐蚀第一数字图像中的感兴趣特征所需的次数。处理器还被配置成用于随后使用结构化要素执行第二数字图像的形态学膨胀，以产生经腐蚀和膨胀的图像。形态学膨胀被执行与形态学腐蚀的次数相同的次数。处理器还被配置成通过从第一数字图像减去经腐蚀和膨胀的数字图像来产生输出数字图像。完全腐蚀感兴趣特征所需的次数是自动确定的。在一些实施例中，成像装置可以是相机、扫描仪或密度计。在一些实施例中，印迹通过荧光发出光，并且成像装置通过测量通过荧光从印迹发出的光来产生第一数字图像。在一些实施例中，印迹通过化学发光发出光，并且成像装置通过测量通过化学发光从印迹发出的光来产生第一数字图像。在一些实施例中，印迹是电泳样品，并且感兴趣特征的尺寸和形状部分地由用于制备印迹的特定电泳技术确定。根据另一方面，一种从生物印迹的数字图像去除背景的方法包括接收具有感兴趣特征的生物印迹的第一数字图像。第一数字图像由具有视场和放大率的成像装置产生，并且数字图像包括感兴趣特征。第一数字图像中感兴趣特征的尺寸部分地由成像装置的放大率确定，并且第一数字图像中感兴趣特征的形状部分地由用于产生印迹的特定技术确定。该方法还包括选择结构化要素。至少部分地基于第一数字图像中感兴趣特征的尺寸和形状来选择结构化要素的尺寸和形状。该方法还包括使用结构化要素执行第一数字图像的形态学腐蚀以产生第二数字图像，该形态学腐蚀被执行完全腐蚀感兴趣特征所需的次数。该方法还包括随后使用结构化要素执行第二数字图像的形态学膨胀以产生经腐蚀和膨胀的图像，该形态学膨胀被执行与形态学腐蚀的次数相同的次数。该方法还包括通过从第一数字图像减去经腐蚀和膨胀的数字图像来产生输出数字图像。完全腐蚀感兴趣特征所需的次数是自动确定的。在一些实施例中，相同数量的腐蚀和膨胀构成腐蚀和膨胀的组，以具有增加的数量的腐蚀和膨胀的组的方式执行(performedinsets)腐蚀和膨胀，并且该方法还包括在每个腐蚀和膨胀的组之后自动确定感兴趣特征是否已被完全腐蚀。在一些实施例中，自动确定感兴趣特征是否已被完全腐蚀还包括：在每个腐蚀和膨胀的组之后产生相应的输出图像；在每个腐蚀和膨胀的组之后计算相应的输出图像的峰度(kurtosis)；跟踪峰度的变化率，该峰度的变化率与每个腐蚀和膨胀的组中腐蚀和膨胀的数量相关；将峰度的变化率与预定阈值进行比较；当峰度的变化率降到低于预定阈值时，确定感兴趣特征已被完全腐蚀。在一些实施例中，相同数量的腐蚀和膨胀构成腐蚀和膨胀的组，并且该方法还包括：以具有变化(varying)数量的腐蚀和膨胀的组的方式执行腐蚀和膨胀；在每个腐蚀和膨胀的组之后计算相应输出图像的峰度；以及将峰度的变化率建模为所述变化率的指数衰减(exponentialdecay)，该变化率与每个腐蚀和膨胀的组中腐蚀和膨胀的数量相关。在一些实施例中，该方法还包括：将一直线拟合到测量的峰度的变化率中的至少一些的对数，该峰度的变化率与在每个腐蚀和膨胀的组中执行的腐蚀和膨胀的数量相关；以及计算其中直线具有零纵坐标的位置。在一些实施例中，该方法还包括选择与在该直线具有零纵坐标处的腐蚀和膨胀的数量相对应的输出图像作为期望的输出图像。在一些实施例中，接收生物印迹的第一数字图像包括接收电泳样品的数字图像。在一些实施例中，第一数字图像中感兴趣特征的尺寸和形状至少部分地由用于制备印迹的特定电泳技术确定。在一些实施例中，接收生物印迹的第一数字图像包括接收蛋白质印迹的数字图像。在一些实施例中，接收生物印迹的第一数字图像包括接收斑点印迹的数字图像。根据另一方面，一种从生物印迹的数字图像去除背景的方法包括接收具有感兴趣特征的生物印迹的第一数字图像、以及选择结构化要素。至少部分地基于第一数字图像中的感兴趣特征的尺寸和形状来选择结构化要素的尺寸和形状。该方法还包括使用结构化要素执行第一数字图像的形态学腐蚀以产生第二数字图像。形态学腐蚀被执行完全腐蚀该感兴趣特征所需的次数。该方法还包括随后使用结构化要素执行第二数字图像的形态学膨胀，以产生经腐蚀和膨胀的图像。形态学膨胀被执行与形态学腐蚀的次数相同的次数。该方法还包括通过从第一数字图像减去经腐蚀和膨胀的数字图像来产生输出数字图像。完全腐蚀感兴趣特征所需的次数是自动确定的。在一些实施例中，自动确定感兴趣特征是否已被完全腐蚀还包括：在每个腐蚀和膨胀的组之后产生相应的输出图像；在每个腐蚀和膨胀的组之后计算相应的输出图像的峰度；并且基于峰度的特性确定感兴趣特征是否已从特定的一个输出图像中完全腐蚀，该峰度的特性与每个腐蚀和膨胀的组中腐蚀和膨胀的数量相关。在一些实施例中，基于与每个腐蚀和膨胀的组中腐蚀和膨胀的数量相关的峰度的特性来确定感兴趣特征是否已从输出图像中特定的一个输出图像完全腐蚀包括：计算峰度的变化率，该峰度的变化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种系统，包括：成像装置，所述成像装置具有视场和放大率，所述成像装置被配置成用于产生具有感兴趣特征的生物印迹的第一数字图像，所述第一数字图像包括所述感兴趣特征，其中所述第一数字图像中的所述感兴趣特征的尺寸部分地由所述成像装置的所述放大率确定，并且所述第一数字图像中的所述感兴趣特征的形状部分地由用于产生所述印迹的特定技术确定；以及处理器，所述处理器被编程用于：选择结构化要素，其中至少部分地基于所述第一数字图像中的所述感兴趣特征的所述尺寸和形状来选择所述结构化要素的尺寸和形状；使用所述结构化要素执行所述第一数字图像的形态学腐蚀以产生第二数字图像，其中所述形态学腐蚀被执行从所述第一数字图像完全腐蚀所述感兴趣特征所需的次数；以及随后使用所述结构化要素执行所述第二数字图像的形态学膨胀，以产生经腐蚀和膨胀的图像，其中所述形态学膨胀被执行与所述形态学腐蚀的次数相同的次数；通过从所述第一数字图像减去所述经腐蚀和膨胀的图像来产生输出数字图像；其中，自动确定完全腐蚀所述感兴趣特征所需的所述次数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.23 US 62/438,6641.一种系统，包括：成像装置，所述成像装置具有视场和放大率，所述成像装置被配置成用于产生具有感兴趣特征的生物印迹的第一数字图像，所述第一数字图像包括所述感兴趣特征，其中所述第一数字图像中的所述感兴趣特征的尺寸部分地由所述成像装置的所述放大率确定，并且所述第一数字图像中的所述感兴趣特征的形状部分地由用于产生所述印迹的特定技术确定；以及处理器，所述处理器被编程用于：选择结构化要素，其中至少部分地基于所述第一数字图像中的所述感兴趣特征的所述尺寸和形状来选择所述结构化要素的尺寸和形状；使用所述结构化要素执行所述第一数字图像的形态学腐蚀以产生第二数字图像，其中所述形态学腐蚀被执行从所述第一数字图像完全腐蚀所述感兴趣特征所需的次数；以及随后使用所述结构化要素执行所述第二数字图像的形态学膨胀，以产生经腐蚀和膨胀的图像，其中所述形态学膨胀被执行与所述形态学腐蚀的次数相同的次数；通过从所述第一数字图像减去所述经腐蚀和膨胀的图像来产生输出数字图像；其中，自动确定完全腐蚀所述感兴趣特征所需的所述次数。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述成像装置是相机。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述成像装置是扫描仪或密度计。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述印迹通过荧光发出光，并且其中所述成像装置通过测量从所述印迹通过荧光发出的光来产生所述第一数字图像。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述印迹通过化学发光发出光，并且其中所述成像装置通过测量从所述印迹通过化学发光发出的光来产生所述第一数字图像。6.根据权利要求1所述的系统，其中：所述印迹是电泳样品；并且所述感兴趣特征的所述尺寸和形状部分地由用于制备所述印迹的特定电泳技术确定。7.一种从生物印迹的数字图像去除背景的方法，所述方法包括：接收具有感兴趣特征的生物印迹的第一数字图像，其中通过具有视场和放大率的成像装置来产生所述第一数字图像，所述数字图像包括所述感兴趣特征，其中所述第一数字图像中的所述感兴趣特征的尺寸部分地由所述成像装置的所述放大率确定，并且所述第一数字图像中的所述感兴趣特征的形状部分地由用于产生所述印迹的特定技术确定；选择结构化要素，其中至少部分地基于所述第一数字图像中的所述感兴趣特征的所述尺寸和形状来选择所述结构化要素的尺寸和形状；使用所述结构化要素执行所述第一数字图像的形态学腐蚀以产生第二数字图像，其中所述形态学腐蚀被执行完全腐蚀所述感兴趣特征所需的次数；以及随后使用所述结构化要素执行所述第二数字图像的形态学膨胀，以产生经腐蚀和膨胀的图像，其中所述形态学膨胀被执行与所述形态学腐蚀的次数相同的次数；以及通过从所述第一数字图像减去所述经腐蚀和膨胀的图像来产生输出数字图像；其中，自动确定完全腐蚀所述感兴趣特征所需的所述次数。8.根据权利要求7所述的方法，其中：相同数量的腐蚀和膨胀构成腐蚀和膨胀的组；所述腐蚀和膨胀以具有增加的数量的腐蚀和膨胀的组的方式执行；以及所述方法还包括在每个腐蚀和膨胀的组之后自动确定所述感兴趣特征是否已被完全腐蚀。9.根据权利要求8所述的方法，其中，自动确定所述感兴趣特征是否已被完全腐蚀还包括：在每个腐蚀...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·T·麦基，M·格里芬，
申请(专利权)人：生物辐射实验室股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US