荧光强度提取方法、基因测序方法、设备及存储介质与流程

本公开涉及材料，尤其涉及一种荧光强度提取方法、基因测序方法、设备及存储介质。

背景技术：

1、在高通量测序领域中，待测序碱基识别主流方法是通过采集测序芯片的荧光图像，对其中的荧光强度值进行分析，将分析得到的荧光强度值作为输入，通过碱基检出器对待测序碱基进行识别。并且碱基识别的正确率对下游基因组学的分析与鉴定影响重大。因此，一种更适合碱基识别的荧光强度值提取方法在二代核酸测序技术中尤为重要。

2、目前，工业级显微成像受制于本身技术瓶颈，导致采集到的荧光图像不能充分的反映荧光图像的纹理信息。并且，通过提升显微成像的技术来提高采集到的图像的信噪比以提高图像质量的方法，对技术要求较高，同样成本也是制约这一方法的一大因素。所以，必须通过具有高精度的荧光图像的荧光强度值提取方法来解决此问题。

技术实现思路

1、本公开提供了一种荧光强度提取方法、基因测序方法、设备及存储介质，以至少解决现有技术中存在的以上技术问题。

2、根据本公开的第一方面，提供了一种获取荧光图像；所述荧光图像中包含多个荧光光斑，其中，多个所述荧光光斑是多个待测核酸序列的待测碱基在一个测序循环中经过荧光成像生成的；

3、确定所述荧光图像中存在质心的像素点，对存在质心的像素点的像素值进行抛物线拟合，根据拟合结果确定所述荧光光斑的质心在亚像素点上的坐标位置；

4、根据所述荧光光斑中各像素点的坐标位置及像素值，利用双二次b样条逼近法计算所述荧光光斑的质心在亚像素点上的坐标位置处的像素值，并作为所述荧光光斑的荧光强度值。

5、在一可实施方式中，所述确定所述荧光图像中存在质心的像素点，包括：

6、获取所述荧光图像中各个像素点的灰度值；

7、判断各个像素点的灰度值是否大于等于距离所述像素点预设范围内的领域区域的灰度值；

8、如果是，则确定所述像素点存在质心，否则确定所述像素点不存在质心，丢弃当前像素点。

9、在一可实施方式中，对存在质心的像素点的像素值进行抛物线拟合，包括：

10、根据预设范围内的领域区域，确定抛物线拟合次数；

11、根据所述抛物线拟合次数分别对存在质心的像素点的灰度值进行横向抛物线拟合和纵向抛物线拟合。

12、在一可实施方式中，在根据预设范围内的领域区域，确定抛物线拟合次数之前，还包括：

13、对存在质心的像素点进行筛选，得到整数级像素点。

14、在一可实施方式中，根据拟合结果确定所述荧光光斑的质心在亚像素点上的坐标位置，包括：

15、求取多次得到的横向抛物线峰值点的横向平均值，将所述横向平均值作为荧光光斑的质心在亚像素点上的横坐标；

16、求取多次得到的横向抛物线峰值点及纵向抛物线的峰值点的纵向平均值，将所述纵向平均值作为荧光光斑的质心在亚像素点上的纵坐标；

17、基于所述横坐标和纵坐标确定所述荧光光斑的质心在亚像素点上的坐标位置。

18、在一可实施方式中，所述预设范围内的领域区域，包括：

19、4邻域、8邻域、20邻域或24邻域。

20、在一可实施方式中，根据拟合结果确定所述荧光光斑的质心在亚像素点上的坐标位置之后，所述方法还包括：

21、基于所述荧光光斑的质心在亚像素点上的坐标位置，确定所述荧光光斑的质心是否处于所述荧光图像的边缘区域；其中所述边缘区域是基于所述图像降噪处理中使用的卷积核的尺寸信息确定的；

22、在所述荧光光斑的质心未处于所述荧光图像的边缘区域的情况下，从所述荧光光斑中确定与所述荧光光斑的质心距离最近的像素点；

23、将所述距离最近的像素点周围的区域作为待降噪的局部区域；其中，所述待降噪的局部区域覆盖预设范围内的领域区域；

24、对所述待降噪的局部区域进行图像降噪处理。

25、在一可实施方式中，利用双二次b样条逼近法计算所述荧光光斑的质心在亚像素点上的坐标位置处的像素值，包括：

26、根据降噪处理后的荧光光斑中各像素点的坐标位置及像素值，利用双二次b样条逼近法计算所述荧光光斑的质心在亚像素点上的坐标位置处的像素值。

27、在一可实施方式中，所述根据所述荧光光斑中各像素点的坐标位置及荧光强度值，利用双二次b样条逼近法计算所述荧光光斑的质心在亚像素点上的坐标位置处的像素值，包括：

28、基于所述荧光光斑的质心在亚像素点上的坐标位置，确定所述质心附近的第一邻域区域；

29、确定所述第一邻域区域在横向维度下的第一权重、以及在纵向维度下的第二权重；

30、基于所述第一邻域区域在横向维度下的第一权重、在纵向维度下的第二权重、和所述第一邻域区域内各个像素点的像素值，利用双二次b样条逼近法计算所述荧光光斑的质心在亚像素点上的坐标位置的像素值。

31、在一可实施方式中，所述确定所述第一邻域区域在横向维度下的第一权重、以及在纵向维度下的第二权重，包括：

32、将所述质心在亚像素点上的坐标位置，从所述荧光图像对应的第一坐标系转换至所述第一邻域区域对应的第二坐标系下，得到所述质心的转换后坐标位置；

33、从所述第一邻域区域中确定与所述质心距离最近的像素点，并将所述像素点确定为所述第一邻域区域的中心控制点；其中，所述中心控制点的坐标位置位于所述第一邻域区域对应的第二坐标系下；

34、基于所述质心的所述转换后坐标位置的横坐标值、和所述中心控制点的所述坐标位置的横坐标值，确定所述第一邻域区域在横向维度下的第一权重；

35、基于所述质心的所述转换后坐标位置的纵坐标值、和所述中心控制点的所述坐标位置的纵坐标值，确定所述第一邻域区域在纵向维度下的第二权重。

36、在一可实施方式中，所述基于所述第一邻域区域在横向维度下的第一权重、在纵向维度下的第二权重、和所述第一邻域区域内各个像素点的像素值，利用双二次b样条逼近法计算所述荧光光斑的质心在亚像素点上的坐标位置的像素值，包括：

37、以所述中心控制点为中心，从所述第一邻域区域内确定多个待处理像素点；将所述多个待处理像素点按照第一维度，划分为多个像素点集合；

38、基于每个像素点集合包含的待处理像素点、和所述第一维度匹配的权重，生成所述像素点集合对应的中间像素值；

39、基于各个所述像素点集合分别对应的所述中间像素值、和第二维度匹配的权重，确定所述质心在亚像素点上的坐标位置的像素值；

40、其中，所述第一维度为所述横向维度且所述第二维度为所述纵向维度，或者，所述第一维度为所述纵向维度且所述第二维度为所述横向维度。

41、根据本公开的第二方面，提供了一种基因测序方法，所述方法包括：

42、根据上述任一实施例所述的荧光强度提取方法获得荧光光斑的荧光强度值；

43、根据所述荧光光斑的荧光强度值识别产生荧光光斑的待测碱基的类型。

44、根据本公开的第三方面，提供了一种电子设备，包括：

45、至少一个处理器；以及

46、与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

47、所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本公开所述的荧光强度提取方法和基因测序方法。

48、根据本公开的第四方面，提供了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，所述计算机指令用于使所述计算机执行本公开所述的荧光强度提取方法和基因测序方法。

49、本公开的荧光强度提取方法，通过确定荧光图像中存在质心的像素点，对像素点的像素值进行抛物线拟合，可以对像素点的像素值进行精确的拟合处理，通过拟合抛物线方程，更精确的确定得到荧光图像中每个荧光光斑的质心在亚像素点上的坐标位置，确定的是位于亚像素点作为质心，使得质心的选取精度较高，即确定的荧光光斑的质心的坐标位置较精准。

50、再可以根据荧光光斑中各个像素点的坐标位置及像素值，利用双二次b样条逼近法计算荧光光斑的质心在亚像素点上的坐标位置处的像素值，由于荧光光斑上质心在亚像素点上的坐标位置处的像素值较高，故而将质心位置处的像素值作为荧光光斑的荧光强度值时，可以提高荧光光斑的荧光强度值的准确度。并且，本技术中利用双二次b样条逼近法计算荧光光斑的荧光强度值，能够确保确定的荧光强度值较符合实际荧光光斑的数据分布，提高了荧光强度值的精度。

51、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。