一種比較圖像清晰度的方法、系統(tǒng)及自動(dòng)聚焦控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及高通量基因測(cè)序領(lǐng)域，提供了一種比較多個(gè)測(cè)序圖像清晰度的方法和系統(tǒng)及自動(dòng)聚焦控制方法。所述比較多個(gè)測(cè)序圖像清晰度的方法通過對(duì)多個(gè)測(cè)序圖像分別進(jìn)行諧波分析處理，然后根據(jù)諧波分析處理圖的紋理特征分別擬合出閉合曲線，并根據(jù)閉合曲線得到各閉合曲線對(duì)應(yīng)的圖形與其對(duì)應(yīng)的測(cè)序圖像之間的面積比值，進(jìn)而通過比較面積比值的大小確定清晰度最高的測(cè)序圖像。本發(fā)明的方法和系統(tǒng)相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中具有量化精度更高的優(yōu)點(diǎn)；此外，本發(fā)明還基于上述清晰度比較方法提供了一種自動(dòng)聚焦控制方法，該方法能夠精確定位自動(dòng)聚焦位置。
【專利說明】一種比較圖像清晰度的方法、系統(tǒng)及自動(dòng)聚焦控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高通量基因測(cè)序領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種比較多個(gè)測(cè)序圖像清晰度的方法和系統(tǒng)，以及一種自動(dòng)聚焦控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高通量基因測(cè)序圖像承載著豐富的人類基因信息，極高的清晰度要求已經(jīng)成為衡量實(shí)驗(yàn)成功的重要環(huán)節(jié)。高通量基因測(cè)序圖像極具紋理密度多樣性的特性，在檢測(cè)圖像質(zhì)量過程中，屬典型的無參考圖像質(zhì)量檢測(cè)。無參考圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法就是在沒有一個(gè)可以進(jìn)行參考和對(duì)比的原始圖像的情況下，得出一個(gè)與人類視覺系統(tǒng)的視覺感知相一致的質(zhì)量分?jǐn)?shù)值的方法。目前，對(duì)數(shù)字圖像清晰度的無參考圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法主要有灰度平均梯度法、拉普拉斯算子和這兩種評(píng)價(jià)方法。
[0003]灰度平均梯度法(Gray Mean Grads，GMG)是分別將圖像長(zhǎng)度和寬度方向上的相鄰像素灰度值的差求平方和再求均方根，它能較好的反映圖像的對(duì)比度變化特征，其值越大表示圖像越清晰，高通量基因測(cè)序圖像中的信號(hào)強(qiáng)度越突出，易被識(shí)別，說明圖像質(zhì)量越好。
[0004]令g為MXN的圖像矩陣，則灰度平均梯度值表達(dá)式如下:
[0005]
【權(quán)利要求】
1.一種比較多個(gè)測(cè)序圖像清晰度的方法，其特征在于，包括以下步驟: A.對(duì)多個(gè)測(cè)序圖像分別進(jìn)行諧波分析處理，得多個(gè)與測(cè)序圖像相對(duì)應(yīng)的諧波分析處理圖； B.分別根據(jù)所述與測(cè)序圖像相對(duì)應(yīng)的諧波分析處理圖的紋理特征擬合出多個(gè)與測(cè)序圖像相對(duì)應(yīng)的閉合曲線； C.確定所述閉合曲線對(duì)應(yīng)的圖形和相應(yīng)的測(cè)序圖像之間的面積比值； D.根據(jù)面積比值的大小確定所述多個(gè)測(cè)序圖像中清晰度最高的測(cè)序圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的比較多個(gè)測(cè)序圖像清晰度的方法，其特征在于:所述諧波分析處理為傅立葉變換；所述閉合曲線為橢圓曲線或圓形曲線；所述閉合曲線對(duì)應(yīng)的圖形為橢圓或圓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的比較多個(gè)測(cè)序圖像清晰度的方法，其特征在于，所述步驟A包括以下步驟: Al.根據(jù)式I對(duì)多個(gè)測(cè)序圖像分別進(jìn)行預(yù)處理，得多個(gè)預(yù)處理后的圖像； A2.根據(jù)式II對(duì)多個(gè)預(yù)處理后的圖像分別進(jìn)行傅立葉變換，得多個(gè)與測(cè)序圖像相對(duì)應(yīng)的傅立葉變換圖；
g(x, y) = f(x, y) (-1)χ+? I ； G(W,v) = —XXg(.r, v>.?、. MN v=0I1.其中，所述f(x，y)為測(cè)序圖像的灰度函數(shù)；x，y代表了圖像的坐標(biāo)位置；所述G(u，v)為頻域函數(shù)，M、N分別代表測(cè)序圖像的寬和高。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的比較多個(gè)測(cè)序圖像清晰度的方法，其特征在于，所述步驟B包括以下步驟: B1.分別對(duì)多個(gè)與測(cè)序圖像相對(duì)應(yīng)的傅立葉變換圖進(jìn)行灰度級(jí)壓縮，得多個(gè)與測(cè)序圖像相對(duì)應(yīng)的傅立葉同態(tài)變換圖； B2.將多個(gè)與測(cè)序圖像相對(duì)應(yīng)的傅立葉同態(tài)變換圖中灰度級(jí)小于等于a的值重置為O； B3.利用半徑為r的圓形結(jié)構(gòu)元對(duì)經(jīng)步驟B2所得的結(jié)果圖像進(jìn)行閉運(yùn)算； B4.利用半徑為R的圓形結(jié)構(gòu)元對(duì)經(jīng)步驟B3所得的結(jié)果圖像進(jìn)行開運(yùn)算； B5.利用邊緣檢測(cè)方法對(duì)經(jīng)步驟B4所得的結(jié)果圖像分別進(jìn)行邊緣提取，進(jìn)而進(jìn)行曲線擬合，得多個(gè)與測(cè)序圖像相對(duì)應(yīng)的橢圓曲線或圓形曲線； 所述 10 < a < 15，R > r。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的比較多個(gè)測(cè)序圖像清晰度的方法，其特征在于，所述步驟BI為:根據(jù)式IV對(duì)多個(gè)與測(cè)序圖像相對(duì)應(yīng)的傅立葉變換圖分別進(jìn)行灰度級(jí)壓縮，得多個(gè)與測(cè)序圖像相對(duì)應(yīng)的傅立葉同態(tài)變換圖；
G，(u, V) = log(|G(u, V) I IV。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的比較多個(gè)測(cè)序圖像清晰度的方法，其特征在于，所述R等于1.5r、2r、2.5r 或 3r。
7.—種比較多個(gè)測(cè)序圖像清晰度的系統(tǒng)，其特征在于，包括:諧波分析處理單元、閉合曲線擬合單元、面積比值計(jì)算單元和清晰度判定單元； 所述諧波分析處理單元用于對(duì)測(cè)序圖像進(jìn)行諧波分析處理得諧波分析處理圖； 所述閉合曲線擬合單元用于根據(jù)所述諧波分析處理圖的紋理特征擬合出閉合曲線； 所述面積比值計(jì)算單元用于確定所述閉合曲線對(duì)應(yīng)的圖形和相應(yīng)的測(cè)序圖像之間的面積比值； 所述清晰度判定單元用于根據(jù)面積比值的大小確定所述測(cè)序圖像的清晰度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的比較多個(gè)測(cè)序圖像清晰度的系統(tǒng)，其特征在于，所述諧波分析處理單元用于對(duì)測(cè)序圖像進(jìn)行傅里葉變換得傅里葉變換圖；所述閉合曲線擬合單元用于根據(jù)所述傅里葉變換圖的紋理特征擬合出橢圓曲線或圓形曲線；所述面積比值計(jì)算單元用于確定所述橢圓曲線或圓形曲線所對(duì)應(yīng)的橢圓或圓和相應(yīng)的測(cè)序圖像之間的面積比值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的比較多個(gè)測(cè)序圖像清晰度的系統(tǒng)，其特征在于，還包括預(yù)處理單元；所述預(yù)處理單元用于根據(jù)式I對(duì)測(cè)序圖像進(jìn)行預(yù)處理，得預(yù)處理后的圖像；所述諧波分析處理單元用于根據(jù)式II對(duì)預(yù)處理后的圖像進(jìn)行傅立葉變換，得傅里葉變換圖；
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述 的比較多個(gè)測(cè)序圖像清晰度的系統(tǒng)，其特征在于，所述閉合曲線擬合單元包括灰度級(jí)壓縮模塊、重置模塊、閉運(yùn)算模塊、開運(yùn)算模塊和邊緣提取曲線擬合模塊； 所述灰度級(jí)壓縮模塊用于對(duì)傅立葉變換圖進(jìn)行灰度級(jí)壓縮，得傅立葉同態(tài)變換圖； 所述重置模塊用于將傅立葉同態(tài)變換圖中灰度級(jí)小于等于a的值重置為O ; 所述閉運(yùn)算模塊用于利用半徑為r的圓形結(jié)構(gòu)元對(duì)經(jīng)重置模塊處理后所得的結(jié)果圖像進(jìn)行閉運(yùn)算； 所述開運(yùn)算模塊用于利用半徑為R的圓形結(jié)構(gòu)元對(duì)經(jīng)閉運(yùn)算模塊處理后所得的結(jié)果圖像進(jìn)行開運(yùn)算； 所述邊緣提取曲線擬合模塊用于利用邊緣檢測(cè)方法對(duì)經(jīng)開運(yùn)算模塊處理后所得的結(jié)果圖像進(jìn)行邊緣提取，進(jìn)而進(jìn)行曲線擬合，得與測(cè)序圖像相對(duì)應(yīng)的橢圓曲線或圓形曲線；所述 10 < a < 15，R > r。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的比較多個(gè)測(cè)序圖像清晰度的系統(tǒng)，其特征在于，所述灰度級(jí)壓縮模塊用于根據(jù)式IV對(duì)傅立葉變換圖進(jìn)行灰度級(jí)壓縮，得傅立葉同態(tài)變換圖；G’(U，V)=log(|G(u, ν) I IV。
12.一種自動(dòng)聚焦控制方法，其特征在于，包括以下步驟: A.調(diào)焦模塊多次調(diào)節(jié)成像裝置與采圖位置之間的距離，并在每個(gè)距離均發(fā)出采集圖像的指令給采圖模塊； B.采圖模塊在接收到采集圖像的指令后，利用成像裝置采集測(cè)序圖像，進(jìn)而得到針對(duì)同一采圖位置的多個(gè)測(cè)序圖像； C.圖像處理模塊在接收到經(jīng)步驟B得到的多個(gè)測(cè)序圖像后，根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，確定清晰度最高的測(cè)序圖像，進(jìn)而獲得最佳聚焦距離，并將調(diào)焦至最佳聚焦距離的指令發(fā)給調(diào)焦模塊；D.調(diào)焦模塊根據(jù)接收到的指令，控制成像裝置與采圖位置之間的距離為最佳聚焦距離。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的自動(dòng)聚焦控制方法，其特征在于，所述圖像處理模塊包括諧波分析處理單元、閉合曲線擬合單元、面積比值計(jì)算單元和最佳聚焦距離判定單元； 所述步驟C包括以下步驟: Cl.諧波分析處理單元對(duì)經(jīng)步驟B所得的多個(gè)測(cè)序圖像分別進(jìn)行諧波分析處理，得多個(gè)與測(cè)序圖像相對(duì)應(yīng)的諧波分析處理圖； C2.閉合曲線擬合單元分別根據(jù)所述諧波分析處理圖的紋理特征擬合出多個(gè)與測(cè)序圖像相對(duì)應(yīng)的閉合曲線； C3.面積比值計(jì)算單元確定所述閉合曲線所對(duì)應(yīng)的圖形和其相應(yīng)的測(cè)序圖像之間的面積比值；C4.所述最佳聚焦距離判定單元根據(jù)面積比值的大小確定所述多個(gè)測(cè)序圖像中清晰度最高的測(cè)序圖像，進(jìn)而確定最佳聚焦距離，并將調(diào)焦至最佳聚焦距離的指令發(fā)給調(diào)焦模塊。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的自動(dòng)聚焦控制方法，其特征在于，所述步驟C包括以下步驟: Cl.諧波分析處理單元對(duì)經(jīng)步.驟B所得的多個(gè)測(cè)序圖像分別進(jìn)行傅里葉變換，得多個(gè)與測(cè)序圖像相對(duì)應(yīng)的傅里葉變換圖； C2.閉合曲線擬合單元分別根據(jù)所述傅里葉變換圖的紋理特征擬合出多個(gè)與測(cè)序圖像相對(duì)應(yīng)的橢圓曲線或圓形曲線； C3.面積比值確定單元確定所述橢圓曲線或圓形曲線所對(duì)應(yīng)的橢圓或圓和其相應(yīng)的測(cè)序圖像之間的面積比值；C4.所述最佳聚焦距離判定單元根據(jù)面積比值的大小確定所述多個(gè)測(cè)序圖像中清晰度最高的測(cè)序圖像，進(jìn)而確定最佳聚焦距離，并將調(diào)焦至最佳聚焦距離的指令發(fā)給調(diào)焦模塊。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的自動(dòng)聚焦控制方法，其特征在于，所述圖像處理模塊還包括預(yù)處理單元；所述步驟Cl包括以下步驟: Cll.所述預(yù)處理單元根據(jù)式I對(duì)經(jīng)步驟B所得的多個(gè)測(cè)序圖像分別進(jìn)行預(yù)處理，得多個(gè)預(yù)處理后的圖像； C12.所述諧波分析處理單元根據(jù)式II對(duì)多個(gè)預(yù)處理后的圖像分別進(jìn)行傅立葉變換，得多個(gè)與測(cè)序圖像相對(duì)應(yīng)的傅立葉變換圖；g(x, y) = f(x, y) (-1)χ+? I ；
I M-1N-1i2,r(liX \ )
G(u,v) = — Yj X g(x, y)e u N
MN x=0 v=0I1.其中，所述f(x，y)為測(cè)序圖像的灰度函數(shù)；x，y代表了圖像的坐標(biāo)位置；所述G(u，v)為頻域函數(shù)，M、N分別代表測(cè)序圖像的寬和高。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的自動(dòng)聚焦控制方法，其特征在于，所述步驟C2包括以下步驟:C21.對(duì)步驟Cl所得的傅立葉變換圖分別進(jìn)行灰度級(jí)壓縮，得多個(gè)與測(cè)序圖像相對(duì)應(yīng)的傅立葉同態(tài)變換圖； C22.將經(jīng)步驟C21所得的傅立葉同態(tài)變換圖中灰度級(jí)小于等于a的值重置為O ; C23.利用半徑為r的圓形結(jié)構(gòu)元對(duì)經(jīng)步驟C22所得的結(jié)果圖像進(jìn)行閉運(yùn)算； C24.利用半徑為R的圓形結(jié)構(gòu)元對(duì)經(jīng)步驟C23所得的結(jié)果圖像進(jìn)行開運(yùn)算； C25.利用邊緣檢測(cè)方法對(duì)經(jīng)步驟C24所得的結(jié)果圖像進(jìn)行邊緣提取，進(jìn)而進(jìn)行曲線擬合，得多個(gè)與測(cè)序圖像相對(duì)應(yīng)的橢圓曲線或圓形曲線； 所述 10 < a < 15，R > r。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的自動(dòng)聚焦的控制方法，其特征在于，所述步驟C21為:根據(jù)式IV對(duì)步驟Cl所得的傅立葉變換圖分別進(jìn)行灰度級(jí)壓縮，得多個(gè)與測(cè)序圖像相對(duì)應(yīng)的傅立葉同態(tài)變換圖； G’(u, ν) = log(|G(u, ν) I IV。
【文檔編號(hào)】G06T7/00GK103473776SQ201310424934
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月17日
【發(fā)明者】盛司潼 申請(qǐng)人:深圳市華因康高通量生物技術(shù)研究院