一种碱基识别方法及系统与流程

本技术涉及生物信息处理，更具体的说是涉及一种碱基识别方法及系统。

背景技术：

1、碱基识别(basecalling)通常被应用在测定核酸序列中。具体的，在基于荧光信号读取的二代或者三代测序过程中，待测的扩增簇模板(二代测序)或者单分子模板(三代测序)会被固定在芯片上。对于边合成边测序的测序方法，在每一轮生化反应后，测序仪将通过对芯片表面拍照来记录下每个模板处的荧光信号，并根据各个模板在不同的荧光通道下的荧光信号强度差异，来判断本轮测序时每个模板处合成的碱基类型。

2、获取测序芯片表面的荧光图像需要依赖光学显微系统。由于光学显微系统存在分辨率极限，会使得采集到的荧光图像存在一定的缺陷，如相近的模板之间的荧光信号存在相互干扰，从而影响测序数据分析过程中对每个模板处的荧光信号来源(即当轮合成碱基)的判断。

技术实现思路

1、有鉴于此，本技术提供如下技术方案：

2、一种碱基识别方法，包括：

3、获取对待测序列进行第一测序反应采集的原始荧光图像；

4、确定与所述原始荧光图像对应的目标点扩散函数；

5、基于所述目标点扩散函数对所述原始荧光图像进行去卷积处理，获得处理后的荧光图像；

6、基于所述处理后的荧光图像完成碱基识别。

7、可选地，所述确定与所述原始荧光图像对应的目标点扩散函数，包括：

8、获得对参考序列进行第二测序反应采集的参考荧光图像，所述第二测序反应与所述第一测序反应的条件相同；

9、利用多个点扩散函数分别对所述参考荧光图像进行去卷积处理，得到处理后的参考荧光图像；

10、对所述处理后的参考荧光图像进行碱基识别，获得碱基识别结果；

11、基于所述碱基识别结果与所述参考序列进行比较，若所述比较结果满足特定目标值，将与所述碱基识别结果对应的点扩散函数确定为目标点扩散函数。

12、可选地，所述目标值包括影响测序错误率的第一目标值和/或影响测序数据通量的第二目标值。

13、可选地，所述基于所述目标点扩散函数对所述原始荧光图像进行去卷积处理，获得处理后的荧光图像，包括：

14、对所述原始荧光图像进行特定空间域的变换，得到变换后的图像；

15、对所述目标点扩散函数进行所述特定空间域的变换，得到变换后的目标点扩散函数；

16、基于所述变换后的图像和所述变换后的目标点扩散函数，获得所述特定空间域的去卷积后的初始图像；

17、对所述去卷积后的初始图像进行转换和合成，获得处理后的荧光图像；

18、可选地，所述对原始荧光图像进行特定空间域的变换，得到变换后的图像，包括：

19、对所述原始荧光图像进行空域到频域的变换，得到频域空间的图像；

20、对应的，所述对所述目标点扩散函数进行特定空间域的变换，得到变换后的目标点扩散函数，包括：

21、对所述目标点扩散函数进行空域到频域的变换，得到频域空间的目标点扩散函数。

22、可选地，所述基于所述变换后的图像和所述变换后的目标点扩散函数，获得所述特定空间域的去卷积后的初始图像，包括：

23、利用所述频域空间的目标点扩散函数对所述频域空间的图像进行反卷积处理，得到频域空间的去卷积后的初始图像；

24、可选地，所述对所述去卷积后的初始图像进行转换和合成，获得处理后的荧光图像，包括：

25、将所述频域空间的去卷积后的初始图像进行频域到空域的转换；

26、对转换后的去卷积后的初始图像进行平移并调整，得到处理后的荧光图像。

27、可选地，所述基于所述目标点扩散函数对所述原始荧光图像进行去卷积处理，获得处理后的荧光图像，包括：

28、对所述原始荧光图像进行像素插值处理，得到插值后的图像；

29、基于所述目标点扩散函数对所述插值后的图像进行去卷积处理，获得处理后的荧光图像。

30、可选地，所述基于所述处理后的荧光图像完成碱基识别，包括：

31、对所述处理后的荧光图像的光强度数据进行矫正处理，得到目标光强度数据；

32、基于所述目标光强度数据，对所述处理后的荧光图像进行亮度处理，基于亮度处理后的荧光图像，完成碱基识别。

33、可选地，所述基于所述目标光强度数据，对处理后的荧光图像进行亮度处理，包括：

34、提取所述目标光强度数据中的荧光强度值；

35、对所述荧光强度值进行归一化处理，得到归一化后的荧光强度值；

36、可选地，所述基于亮度处理后的荧光图像，完成碱基识别，包括：

37、选取所述归一化后的荧光强度值符合特定阈值的原始碱基通道作为目标碱基通道，并根据所述目标碱基通道得到目标碱基。

38、一种碱基识别系统，包括：

39、获取单元，用于获取对待测序列进行第一测序反应采集的原始荧光图像；

40、确定单元，用于确定与所述原始荧光图像对应的目标点扩散函数；

41、去卷积单元，用于基于所述目标点扩散函数对所述原始荧光图像进行去卷积处理，获得处理后的荧光图像；

42、识别单元，用于基于所述处理后的荧光图像完成碱基识别。

43、可选地，所述确定单元包括：

44、第一获得子单元，用于获得对参考序列进行第二测序反应采集的参考荧光图像，所述第二测序反应与所述第一测序反应的条件相同；

45、第一处理子单元，用于利用多个点扩散函数分别对所述参考荧光图像进行去卷积处理，得到处理后的参考荧光图像；

46、第一识别子单元，用于对所述处理后的参考荧光图像进行碱基识别，获得碱基识别结果；

47、比较子单元，用于基于所述碱基识别结果与所述参考序列进行比较，若所述比较结果满足特定目标值，将与所述碱基识别结果对应的点扩散函数确定为目标点扩散函数；

48、可选地，所述目标值包括影响测序错误率的第一目标值和/或影响测序数据通量的第二目标值；

49、可选地，所述去卷积单元包括：

50、第一变换子单元，用于对所述原始荧光图像进行特定空间域的变换，得到变换后的图像；

51、第二变换子单元，用于对所述目标点扩散函数进行所述特定空间域的变换，得到变换后的目标点扩散函数；

52、第二获得子单元，用于基于所述变换后的图像和所述变换后的目标点扩散函数，获得所述特定空间域的去卷积后的初始图像；

53、第三获得子单元，用于对所述去卷积后的初始图像进行转换和合成，获得处理后的荧光图像；

54、可选地，所述第一变换子单元具体用于：

55、对所述原始荧光图像进行空域到频域的变换，得到频域空间的图像；

56、对应的，所述第二变换子单元具体用于：

57、对所述目标点扩散函数进行空域到频域的变换，得到频域空间的目标点扩散函数；

58、可选地，所述第二获得子单元具体用于：

59、利用所述频域空间的目标点扩散函数对所述频域空间的图像进行反卷积处理，得到频域空间的去卷积后的初始图像；

60、可选地，所述第三获得子单元具体用于：

61、将所述频域空间的去卷积后的初始图像进行频域到空域的转换；

62、对转换后的去卷积后的初始图像进行平移并调整，得到处理后的荧光图像；

63、可选地，所述去卷积单元包括：

64、第二处理子单元，用于对所述原始荧光图像进行像素插值处理，得到插值后的图像；

65、第三处理子单元，用于基于所述目标点扩散函数对所述插值后的图像进行去卷积处理，获得处理后的荧光图像；

66、可选地，所述识别单元包括：

67、第三处理子单元，用于对所述处理后的荧光图像的光强度数据进行矫正处理，得到目标光强度数据；

68、第四处理子单元，用于基于所述目标光强度数据，对所述处理后的荧光图像进行亮度处理，基于亮度处理后的荧光图像，完成碱基识别；

69、可选地，所述第四处理子单元具体用于：

70、提取所述目标光强度数据中的荧光强度值；

71、对所述荧光强度值进行归一化处理，得到归一化后的荧光强度值；

72、选取所述归一化后的荧光强度值符合特定阈值的原始碱基通道作为目标碱基通道，并根据所述目标碱基通道得到目标碱基。

73、经由上述的技术方案可知，本技术公开了一种碱基识别方法及系统，该方法包括：获取对待侧序列进行第一测序反应采集的原始荧光图像；确定与原始荧光图像对应的目标点扩散函数；基于目标点扩散函数对原始荧光图像进行去卷积处理，获得处理后的荧光图像；基于处理后的荧光图像完成碱基识别。本技术在进行碱基识别之前，通过目标点扩散函数对原始荧光图像进行去卷积处理，提升了图像分辨率效果，进而提升了碱基识别的准确性。