專利名稱：一種基于測(cè)序圖像的自動(dòng)曝光的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像處理領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種基于測(cè)序圖像的自動(dòng)曝光的方法。
背景技術(shù)：
自動(dòng)曝光是圖像處理領(lǐng)域的核心技術(shù)，曝光是否正常直接影響圖像的效果，過(guò)曝， 圖像看起來(lái)太亮，曝光不足，圖像看起來(lái)太暗。因此，自動(dòng)曝光是目前成像系統(tǒng)中對(duì)圖像信號(hào)處理的一項(xiàng)重要功能。在基因測(cè)序領(lǐng)域，多個(gè)DNA片段被固定在小珠上，小珠被固定在測(cè)序裝置上，或者多個(gè)DNA片段直接固定在測(cè)序裝置上，形成陣列點(diǎn)，一個(gè)小珠或者固定在同一處的DNA片段為一個(gè)陣列點(diǎn)。測(cè)序反應(yīng)時(shí)，DNA片段與帶熒光標(biāo)記物的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)后，當(dāng)用激發(fā)光激發(fā)陣列點(diǎn)上攜帶熒光標(biāo)記物時(shí)，每個(gè)陣列點(diǎn)發(fā)光，此時(shí)即可拍攝圖像。拍攝的圖像就如天空中點(diǎn)綴的一顆一顆的星星，每個(gè)陣列點(diǎn)就似一顆星星，每個(gè)陣列點(diǎn)中心的信號(hào)值是決定圖像清晰的一個(gè)重要因素。一種現(xiàn)有技術(shù)中，自動(dòng)曝光的方法為步驟一.將整個(gè)理論灰度區(qū)域按照灰度級(jí)劃分為若干個(gè)灰度區(qū)間，確定灰度期望值；步驟二 .接收?qǐng)D像傳感器輸出的圖像數(shù)據(jù)，判斷圖像數(shù)據(jù)中各個(gè)像元的灰度值及其所屬灰度區(qū)間，分別計(jì)算各灰度區(qū)間內(nèi)的灰度平均值， 然后對(duì)若干個(gè)灰度區(qū)間的灰度平均值進(jìn)行加權(quán)平均計(jì)算，得到灰度加權(quán)均值；步驟三.將灰度加權(quán)均值與灰度期望值進(jìn)行比較，若滿足要求，則默認(rèn)當(dāng)前曝光量為最佳值；若不滿足要求，則進(jìn)行步驟四；步驟四.根據(jù)灰度加權(quán)均值與灰度期望值對(duì)積分時(shí)間進(jìn)行控制，即根據(jù)灰度加權(quán)均值與灰度期望值的差計(jì)算出新的曝光時(shí)間，圖像傳感器按照新的曝光時(shí)間采集圖像信息，執(zhí)行步驟二。上述技術(shù)方案中，不能確定測(cè)序圖像的陣列點(diǎn)的中心，也即無(wú)法根據(jù)圖像特點(diǎn)獲得期望信號(hào)強(qiáng)度下的自動(dòng)曝光時(shí)間，導(dǎo)致測(cè)序圖像信號(hào)強(qiáng)度太強(qiáng)而過(guò)曝，或者信號(hào)強(qiáng)度太弱而過(guò)暗，從而使得自動(dòng)曝光不準(zhǔn)確，最終導(dǎo)致拍攝的測(cè)序圖像不清晰。因此需要一種新的基于測(cè)序圖像的自動(dòng)曝光的方法，能夠獲得期望信號(hào)強(qiáng)度下的自動(dòng)曝光時(shí)間，最終保證圖像傳感器拍攝出清晰的測(cè)序圖像。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于測(cè)序圖像的自動(dòng)曝光的方法，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)法準(zhǔn)確獲得期望信號(hào)強(qiáng)度下的自動(dòng)曝光時(shí)間，導(dǎo)致曝光不準(zhǔn)確、從而無(wú)法拍攝出清晰的圖像的問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的，基于測(cè)序圖像的自動(dòng)曝光的方法包括以下步驟步驟A.在曝光時(shí)間下，利用圖像傳感器拍攝采圖區(qū)域內(nèi)的圖像；步驟B.利用高斯模型確定圖像中陣列點(diǎn)中心，并得陣列點(diǎn)中心的信號(hào)值；步驟C.利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備分析信號(hào)值，得圖像的信號(hào)強(qiáng)度；步驟D.根據(jù)期望圖信號(hào)強(qiáng)度，利用信號(hào)強(qiáng)度和曝光時(shí)間的線性關(guān)系，確定期望信號(hào)強(qiáng)度下的新曝光時(shí)間；步驟E.在新曝光時(shí)間下，重復(fù)步驟A、B和C后，進(jìn)入步驟F ;步驟 F.判斷新曝光時(shí)間下拍攝的圖像的信號(hào)強(qiáng)度與期望信號(hào)強(qiáng)度的一致性；不一致，則重復(fù)步驟D、E和F ;—致，則新曝光時(shí)間即為自動(dòng)曝光時(shí)間。其中，上述圖像傳感器包括放大裝置，該放大裝置的放大倍數(shù)為η，η為自然數(shù)，優(yōu)選為η彡20。其中，所述的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備為任意具有數(shù)據(jù)處理功能的電子計(jì)算機(jī)器。優(yōu)選為 PC機(jī)。其中，所述的高斯模型是根據(jù)測(cè)序圖像的特征建立的模型。其中，所述的期望信號(hào)強(qiáng)度為預(yù)先設(shè)定的圖像的信號(hào)強(qiáng)度。所述的圖像以灰度值的形式存儲(chǔ)在二維矩陣中。所述一致性判斷方法為在一定范圍α內(nèi)，也即Swa ± α，判斷為一致；不在該范圍，判斷為不一致。其中，Swa為期望信號(hào)強(qiáng)度，α的大小根據(jù)實(shí)際情況來(lái)確定，當(dāng)需要精度高時(shí)，α取值可小，當(dāng)需要的精度不高時(shí)，α的取值可大。其中，利用StZtci = SwaA1，可得期望信號(hào)強(qiáng)度下的新曝光時(shí)間，其中，h為設(shè)定的初始的曝光時(shí)間，S0為在h曝光時(shí)間下信號(hào)強(qiáng)度，Swa為期望信號(hào)強(qiáng)度，為新曝光時(shí)間。 在新曝光時(shí)間拍攝的圖像，所得的圖像的信號(hào)強(qiáng)度S1，如果S1與期望信號(hào)強(qiáng)度不一致時(shí)，對(duì)自動(dòng)曝光時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，期望信號(hào)強(qiáng)度一致時(shí)，得自動(dòng)曝光時(shí)間。確定期望信號(hào)強(qiáng)度下的新曝光時(shí)間的公式為S3li/tsli=Swa/t#。其中，S31J為當(dāng)前信號(hào)強(qiáng)度，為當(dāng)前曝光時(shí)間，t#為新的曝光時(shí)間。其中，陣列點(diǎn)中心的信號(hào)值優(yōu)選為該陣列點(diǎn)中心的灰度值；或者陣列點(diǎn)中心的信號(hào)值優(yōu)選為陣列點(diǎn)中亮度最大和亮度最小的點(diǎn)的亮度比值。其中，所述陣列點(diǎn)中亮度大小為該處的灰度值。其中，所述步驟B包括以下步驟步驟BI.建立高斯模型；步驟B2.利用高斯模型與圖像進(jìn)行匹配，得圖像與高斯模型的相似度；步驟B3.利用相似度與閾值確定圖像中陣列點(diǎn)的中心。其中，所述高斯模型根據(jù)陣列點(diǎn)的大小和陣列點(diǎn)的形狀建立，所建立的高斯模型為二維矩陣。高斯模型依次與圖像匹配得相似度，每完成一次高斯模型與圖像的匹配，得一個(gè)相似度矩陣。根據(jù)測(cè)序圖像中陣列點(diǎn)的特點(diǎn)，設(shè)定閾值。閾值的大小根據(jù)實(shí)際情況來(lái)確定。其中，在所述步驟B3中選取相似度矩陣中最大值與閾值比較，相似度矩陣中最大的值高于閾值時(shí)，該最大值對(duì)應(yīng)的點(diǎn)確定為圖像中陣列點(diǎn)中心；低于閾值的，舍去該點(diǎn)，也即該相似度矩陣對(duì)應(yīng)的區(qū)域無(wú)陣列點(diǎn)。在一個(gè)相似度矩陣中有多個(gè)最大值高于閾值時(shí)，取多個(gè)最大值的中心點(diǎn)對(duì)應(yīng)的圖像中的點(diǎn)為圖像中陣列點(diǎn)中心。其中，所述陣列點(diǎn)中心的信號(hào)值為該陣列點(diǎn)中心的灰度值。其中，選取相似度矩陣中第一大的值和第二大的值與閾值比較。如果第二大的值高于閾值的，且只有一個(gè)，則該第二大的值對(duì)應(yīng)的點(diǎn)確定為圖像中陣列點(diǎn)中心，舍去第一大的值；如果第二大的值高于閾值的，且有多個(gè)，則取該第二大的值對(duì)應(yīng)的點(diǎn)的中點(diǎn)確定為圖像中陣列點(diǎn)中心；如果第二大的值低于閾值，第一大的值高于閾值，則將第一大的值對(duì)應(yīng)的點(diǎn)確定為圖像中陣列點(diǎn)中心；如果第一大的值和第二大的值都小于閾值，則該相似度矩陣對(duì)應(yīng)的區(qū)域無(wú)陣列點(diǎn)。
其中，所述步驟C包括以下步驟步驟Cl.對(duì)陣列點(diǎn)中心的信號(hào)值進(jìn)行排序；步驟 C2.取陣列點(diǎn)中心的信號(hào)值大的前h個(gè)點(diǎn)，以其信號(hào)值的均值作為圖像的信號(hào)強(qiáng)度。其中，所述步驟C包括以下步驟步驟Cl’ .對(duì)陣列點(diǎn)中心的信號(hào)值進(jìn)行排序；步驟C2’ .取排序后的中間的h個(gè)陣列點(diǎn)中心的信號(hào)值的均值作為圖像的信號(hào)強(qiáng)度。其中，h為自然數(shù)，優(yōu)選的400彡h彡800。其中，所述步驟F之后還包括步驟G.利用圖像傳感器多次在采圖區(qū)域內(nèi)不同位置拍攝圖像重復(fù)步驟A到F，得多個(gè)自動(dòng)曝光時(shí)間；步驟H.利用信號(hào)強(qiáng)度與曝光時(shí)間的線性關(guān)系，篩選多個(gè)自動(dòng)曝光時(shí)間，得最佳自動(dòng)曝光時(shí)間。其中，上述在同一采圖區(qū)域的同一位置拍攝圖像進(jìn)行分析，得一個(gè)自動(dòng)曝光時(shí)間； 在同一采圖區(qū)域的不同位置拍攝圖像進(jìn)行分析，得同一采圖區(qū)域的多個(gè)自動(dòng)曝光時(shí)間；在不同采圖區(qū)域的不同位置進(jìn)行采圖，得不同采圖區(qū)域內(nèi)的多個(gè)自動(dòng)曝光時(shí)間；也可在每個(gè)采圖區(qū)域只得一個(gè)自動(dòng)曝光時(shí)間，多個(gè)采圖區(qū)域得多個(gè)自動(dòng)曝光時(shí)間。優(yōu)選的，在一個(gè)采圖區(qū)域內(nèi)得一個(gè)自動(dòng)曝光時(shí)間。其中，多個(gè)自動(dòng)曝光時(shí)間的個(gè)數(shù)為At個(gè)，At為自然數(shù)；優(yōu)選的，3 < At ^ 9 ;采圖區(qū)域的個(gè)數(shù)不限，優(yōu)選為3 9個(gè)。其中，步驟H中，利用信號(hào)強(qiáng)度與曝光時(shí)間的關(guān)系，篩選多個(gè)自動(dòng)曝光時(shí)間，得最佳自動(dòng)曝光時(shí)間。篩選的方法不限。優(yōu)選為采用中位值法、平均值法篩選，得最佳自動(dòng)曝光時(shí)間。由上可知，本發(fā)明通過(guò)確定測(cè)序圖像中的陣列點(diǎn)中心及其信號(hào)值，逐步調(diào)整期望信號(hào)強(qiáng)度下的曝光時(shí)間，得到準(zhǔn)確的期望信號(hào)強(qiáng)度下的曝光時(shí)間；同時(shí)，對(duì)采圖區(qū)域內(nèi)的不同位置拍攝圖像，得多個(gè)曝光時(shí)間，一方面有效避免了信號(hào)淬滅導(dǎo)致的圖像的信號(hào)強(qiáng)度并非為圖像真實(shí)的信號(hào)強(qiáng)度，導(dǎo)致曝光時(shí)間不準(zhǔn)確，另一方面，從多個(gè)自動(dòng)曝光中，確定最佳自動(dòng)曝光時(shí)間，保證了自動(dòng)曝光時(shí)間的精確性。


圖I是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中基因測(cè)序中自動(dòng)曝光的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中基因測(cè)序圖像的自動(dòng)曝光方法流程圖；圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中采圖區(qū)域采圖位置的分布圖；圖4是本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例中采圖區(qū)域采圖位置的分布圖；圖5是本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例中采圖區(qū)域采圖位置的分布圖；圖6是本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例中基因測(cè)序圖像的自動(dòng)曝光的方法流程圖；圖7是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中確定陣列點(diǎn)中心的方法流程圖；圖8是本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例中確定陣列點(diǎn)中心的方法流程圖；圖9是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中獲取圖像信號(hào)強(qiáng)度的方法流程圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明的自動(dòng)曝光方法可以保證自動(dòng)曝光的裝置拍攝到清晰的圖像。在測(cè)序圖像中，需要確定測(cè)序圖像中陣列點(diǎn)的中心，根據(jù)陣列點(diǎn)的中心的信號(hào)值來(lái)確定整個(gè)測(cè)序圖像的信號(hào)強(qiáng)度，再判斷信號(hào)強(qiáng)度與期望信號(hào)強(qiáng)度的一致性來(lái)進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)，最終得出自動(dòng)曝光時(shí)間。然后，根據(jù)前述的方法，得多個(gè)自動(dòng)曝光時(shí)間，篩選出最佳的自動(dòng)曝光時(shí)間。本方案經(jīng)過(guò)多次反饋調(diào)節(jié)，最終得自動(dòng)曝光時(shí)間；并從多個(gè)自動(dòng)曝光時(shí)間中篩選出最佳自動(dòng)曝光時(shí)間，使得自動(dòng)曝光時(shí)間更精確，克服了傳統(tǒng)自動(dòng)曝光的不準(zhǔn)確導(dǎo)致的拍攝的圖像過(guò)暗或者過(guò)強(qiáng)。針對(duì)測(cè)序圖像的自動(dòng)曝光裝置，本發(fā)明提出一實(shí)施例，如圖I所示。包括光源、濾光裝置、圖像傳感器和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備。其中所述的光源為可以激發(fā)采圖區(qū)域中攜帶標(biāo)記物的樣品發(fā)光的光源，包括但不限于汞燈光源和激光。所述的濾光裝置用于過(guò)濾光源發(fā)出的干擾光及其光源激發(fā)采圖區(qū)域樣品發(fā)光時(shí)發(fā)出的干擾光，允許特定波長(zhǎng)的光通過(guò)。所述的圖像傳感器為任意能感受光學(xué)圖像信息并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的傳感器，包括但不限于 CCD和CMOS圖像傳感器。所述的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備為能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析的設(shè)備，控制圖像傳感器運(yùn)行的裝置，優(yōu)選為個(gè)人計(jì)算機(jī)及其相應(yīng)的程序，或者為芯片或單片機(jī)及其外圍電路及程序。本實(shí)施例中，采圖區(qū)域上固定有攜帶標(biāo)記物的樣品；光源發(fā)出的光經(jīng)過(guò)濾光裝置使特定波長(zhǎng)的光到達(dá)采圖區(qū)域，其他的光被濾除，特定波長(zhǎng)的光激發(fā)攜帶標(biāo)記物的樣品發(fā)光，樣品發(fā)出的光到達(dá)圖像傳感器，圖像傳感器采集圖像，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備對(duì)采集的圖像進(jìn)行分析和處理。其中，所述濾光裝置包括多組濾光片，濾光片允許特定波長(zhǎng)的光通過(guò)。根據(jù)需要將濾光裝置切換到不同的濾光片上?；谏弦粚?shí)施例，本發(fā)明提出另一實(shí)施例，如圖2所示?；跍y(cè)序圖像的自動(dòng)曝光的方法包括如下步驟步驟Si.在曝光時(shí)間下，利用圖像傳感器拍攝采圖區(qū)域內(nèi)的圖像；步驟S2.利用高斯模型確定圖像中陣列點(diǎn)中心，并得陣列點(diǎn)中心的信號(hào)值；步驟S3.利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備分析圖像，得圖像的信號(hào)強(qiáng)度；步驟S4.根據(jù)期望圖信號(hào)強(qiáng)度，利用信號(hào)強(qiáng)度和曝光時(shí)間的線性關(guān)系，確定期望信號(hào)強(qiáng)度下的新曝光時(shí)間；步驟S5.在新曝光時(shí)間下，重復(fù)步驟S1、S2和S3 ;步驟S6.判斷新曝光時(shí)間下拍攝的圖像的信號(hào)強(qiáng)度與期望信號(hào)強(qiáng)度的一致性；不一致，則重復(fù)步驟S4、S5和S6 ;—致，則新曝光時(shí)間即為自動(dòng)曝光時(shí)間。本實(shí)施例的技術(shù)方案中，利用高斯模型，準(zhǔn)確確定圖像中陣列點(diǎn)中心，然后得信號(hào)強(qiáng)度，根據(jù)信號(hào)強(qiáng)度與期望信號(hào)強(qiáng)度的關(guān)系，反饋調(diào)節(jié)，最終得自動(dòng)曝光時(shí)間，該技術(shù)方案使得自動(dòng)曝光時(shí)間更準(zhǔn)確，避免了拍攝出的圖像過(guò)亮或者過(guò)暗。本實(shí)施例中，針對(duì)步驟S6 中的一致性判斷，給出示例。設(shè)期望信號(hào)強(qiáng)度Sms= 3000時(shí)，新曝光時(shí)間下拍攝的圖像的信號(hào)強(qiáng)度S31J= 2940時(shí)。當(dāng)需要的精度較高時(shí)，取α = 50，此時(shí)，S3lj< S_-a，則判斷不一致。當(dāng)需要的精度較低時(shí)，取a =100，此時(shí)，S讓-a彡S當(dāng)前彡S_+a，則判斷一致?；趫DI所示的實(shí)施例，本發(fā)明提出另一實(shí)施例，基于測(cè)序圖像的自動(dòng)曝光的方法包括如下步驟步驟Si.在曝光時(shí)間下，利用圖像傳感器拍攝采圖區(qū)域內(nèi)的圖像；步驟
S2.利用高斯模型確定圖像中陣列點(diǎn)中心，并得陣列點(diǎn)中心的信號(hào)值；步驟S3.利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備分析圖像，得圖像的信號(hào)強(qiáng)度；步驟S4.根據(jù)期望圖信號(hào)強(qiáng)度，利用信號(hào)強(qiáng)度和曝光時(shí)間的線性關(guān)系，確定期望信號(hào)強(qiáng)度下的新曝光時(shí)間；步驟S5.在新曝光時(shí)間下，重復(fù)步驟S1、S2和S3 ;步驟S6.判斷新曝光時(shí)間下拍攝的圖像的信號(hào)強(qiáng)度與期望信號(hào)強(qiáng)度的一致
6性；不一致，則重復(fù)步驟S4、S5和S6 ;—致，則新曝光時(shí)間即為自動(dòng)曝光時(shí)間，進(jìn)入步驟S7 ； 步驟S7.利用圖像傳感器多次在不同采圖區(qū)域內(nèi)拍攝圖像重復(fù)步驟SI到S7，得多個(gè)自動(dòng)曝光時(shí)間；步驟S8.利用信號(hào)強(qiáng)度與曝光時(shí)間的關(guān)系，篩選多個(gè)自動(dòng)曝光時(shí)間，得最佳自動(dòng)曝光時(shí)間。本實(shí)施例中優(yōu)選的，得一個(gè)自動(dòng)曝光時(shí)間，需在采圖區(qū)域的同一位置進(jìn)行圖像拍攝；每次重復(fù)步驟SI、S2、S3、S4、S5和S6時(shí)，即得多個(gè)自動(dòng)曝光時(shí)間，得每個(gè)自動(dòng)曝光時(shí)間時(shí)，拍攝采圖區(qū)域內(nèi)的圖像的位置不同。在本實(shí)施例的優(yōu)選方案中，在不同位置拍攝圖像，使得得出的圖像數(shù)據(jù)更有代表性，也即更精確，從而為后續(xù)的圖像信號(hào)分析提供可靠性依據(jù)；同時(shí)也有效防止多次拍攝同一位置的圖像，造成信號(hào)淬滅，而影響后續(xù)圖像信號(hào)的分析，使得曝光時(shí)間不準(zhǔn)確。在本實(shí)施例中，綜合整個(gè)采圖區(qū)域，采用期望信號(hào)強(qiáng)度與新曝光時(shí)間下的信號(hào)強(qiáng)度比較，多次反饋調(diào)節(jié)，最終得到自動(dòng)曝光時(shí)間；對(duì)拍圖區(qū)域不同位置分別計(jì)算自動(dòng)曝光時(shí)間，得多個(gè)曝光時(shí)間，選取最佳自動(dòng)曝光時(shí)間，使得在該最佳自動(dòng)曝光時(shí)間下，拍攝的圖像更準(zhǔn)確，防止拍攝的圖像過(guò)暗或者過(guò)量而影響測(cè)序的數(shù)據(jù)分析。本技術(shù)方案整體上實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)曝光更準(zhǔn)確。上述實(shí)施例中的圖像傳感器包括一放大裝置，該放大裝置用于成像，該放大裝置的倍數(shù)根據(jù)實(shí)際情況來(lái)選擇。優(yōu)選的，該放大裝置為顯微鏡或放大鏡。。該圖像傳感器中的放大裝置的放大倍數(shù)越大，圖像傳感器拍攝的圖像越清晰，但是，放大倍數(shù)過(guò)大，圖像傳感器拍攝的一張圖像中的陣列點(diǎn)就越少，整個(gè)采取區(qū)域拍攝的圖像的數(shù)量就越多，由于每張圖像的數(shù)據(jù)分析的利用的時(shí)間幾乎相等，從而放大倍數(shù)過(guò)大導(dǎo)致了數(shù)據(jù)分析的效率降低。本實(shí)施例中，該圖像傳感器的放大倍數(shù)η優(yōu)選為η >20。更優(yōu)選的，該圖像傳感器的放大倍數(shù)η為20< η < 40。η為自然數(shù)。本實(shí)施例的技術(shù)方案中，圖像傳感器在適當(dāng)?shù)姆糯蟊稊?shù)下進(jìn)行的自動(dòng)曝光，使得圖像傳感器既保證了拍攝圖像的清晰度，又保證了數(shù)據(jù)分析的效率。整個(gè)采圖區(qū)域可分為多個(gè)采圖區(qū)域，每個(gè)采圖區(qū)域可得多個(gè)自動(dòng)曝光時(shí)間，得不同的自動(dòng)曝光時(shí)間時(shí)，拍攝的圖像對(duì)應(yīng)的采圖區(qū)域內(nèi)的位置不同。優(yōu)選的，每個(gè)采圖區(qū)域得一個(gè)自動(dòng)曝光時(shí)間。曝光時(shí)間的個(gè)數(shù)不限，優(yōu)選的，自動(dòng)曝光時(shí)間的個(gè)數(shù)At為，3 < At < 9。針對(duì)拍攝的圖像的對(duì)應(yīng)的采圖區(qū)域內(nèi)的位置和自動(dòng)曝光時(shí)間的個(gè)數(shù)，本發(fā)明提出一實(shí)施例，如圖3所示。圖像傳感器分別在采圖區(qū)域內(nèi)的①、②、③位置拍攝圖像。自動(dòng)曝光的過(guò)程為步驟SI.在初始曝光時(shí)間下，利用圖像傳感器拍攝采圖區(qū)域①內(nèi)任意位置的圖像；步驟S2.利用高斯模型確定圖像中陣列點(diǎn)中心，并得陣列點(diǎn)中心的信號(hào)值；步驟S3.利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備分析圖像，得圖像的信號(hào)強(qiáng)度；步驟S4.根據(jù)期望圖信號(hào)強(qiáng)度，利用信號(hào)強(qiáng)度和曝光時(shí)間的線性關(guān)系，確定期望信號(hào)強(qiáng)度下的新曝光時(shí)間；步驟S5.在新曝光時(shí)間下，利用圖像傳感器拍攝采圖區(qū)域①內(nèi)與初始曝光時(shí)間下拍攝圖像位置相同的位置的圖像，重復(fù)步驟S2和S3 ;步驟S6.判斷新曝光時(shí)間下拍攝的圖像的信號(hào)強(qiáng)度與期望信號(hào)強(qiáng)度的一致性；不一致，則重復(fù)步驟S4、S5和S6 ;—致，則新曝光時(shí)間即為自動(dòng)曝光時(shí)間，得第一個(gè)自動(dòng)曝光時(shí)間，進(jìn)入步驟S7 ;步驟S7.在初始曝光時(shí)間下，利用圖像傳感器拍攝采圖區(qū)域 ②內(nèi)任意位置的圖像，重復(fù)步驟S2、S3、S4、S5和S6，得第二個(gè)自動(dòng)曝光時(shí)間；再在初始曝光時(shí)間下，利用圖像傳感器拍攝采圖區(qū)域③內(nèi)任意位置的圖像，重復(fù)步驟S2、S3、S4、S5和S6，得第三個(gè)自動(dòng)曝光時(shí)間；步驟S8.利用信號(hào)強(qiáng)度與曝光時(shí)間的關(guān)系，篩選多個(gè)自動(dòng)曝光時(shí)間，得最佳自動(dòng)曝光時(shí)間。針對(duì)拍攝的圖像的對(duì)應(yīng)的采圖區(qū)域內(nèi)的位置和自動(dòng)曝光時(shí)間的個(gè)數(shù)，本發(fā)明提出另一實(shí)施例，如圖4所示。圖像傳感器分別在采圖區(qū)域內(nèi)的①、②、③、④、⑤位置拍攝圖像。 自動(dòng)曝光的過(guò)程為步驟SI.在初始曝光時(shí)間下，利用圖像傳感器拍攝采圖區(qū)域①內(nèi)任意位置的圖像；步驟S2.利用高斯模型確定圖像中陣列點(diǎn)中心，并得陣列點(diǎn)中心的信號(hào)值；步驟S3.利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備分析圖像，得圖像的信號(hào)強(qiáng)度；步驟S4.根據(jù)期望圖信號(hào)強(qiáng)度， 利用信號(hào)強(qiáng)度和曝光時(shí)間的線性關(guān)系，確定期望信號(hào)強(qiáng)度下的新曝光時(shí)間；步驟S5.在新曝光時(shí)間下，利用圖像傳感器拍攝采圖區(qū)域①內(nèi)與初始曝光時(shí)間下拍攝圖像位置相同的位置的圖像，重復(fù)步驟S2和S3 ;步驟S6.判斷新曝光時(shí)間下拍攝的圖像的信號(hào)強(qiáng)度與期望信號(hào)強(qiáng)度的一致性；不一致，則重復(fù)步驟S4、S5和S6 ;—致，則新曝光時(shí)間即為自動(dòng)曝光時(shí)間， 得第一個(gè)自動(dòng)曝光時(shí)間；在初始曝光時(shí)間下，利用圖像傳感器對(duì)拍攝采圖區(qū)域②、③、④、⑤ 分別進(jìn)行圖像拍攝，重復(fù)步驟S2到S7，得第二到第五自動(dòng)曝光時(shí)間；然后，利用信號(hào)強(qiáng)度與曝光時(shí)間的關(guān)系，篩選多個(gè)自動(dòng)曝光時(shí)間，得最佳自動(dòng)曝光時(shí)間。針對(duì)拍攝的圖像的對(duì)應(yīng)的采圖區(qū)域內(nèi)的位置和自動(dòng)曝光時(shí)間的個(gè)數(shù)，本發(fā)明提出另一實(shí)施例，如圖5所示。圖像傳感器分別在采圖區(qū)域內(nèi)的①、②、③、④、⑤、⑥、⑦、⑧、⑨ 內(nèi)任意位置拍攝圖像，進(jìn)行自動(dòng)曝光分析，得第一到第九個(gè)自動(dòng)曝光時(shí)間，然后，再利用信號(hào)強(qiáng)度與曝光時(shí)間的關(guān)系，從九個(gè)自動(dòng)曝光時(shí)間篩選最佳自動(dòng)曝光時(shí)間，得最佳自動(dòng)曝光時(shí)間。所示的信號(hào)強(qiáng)度與曝光時(shí)間的關(guān)系可采用信號(hào)強(qiáng)度與曝光時(shí)間的比值的中位置法或比值的平均值法來(lái)選擇最佳曝光時(shí)間。本實(shí)施例中，可以對(duì)同一采圖區(qū)域多次重復(fù)步驟SI到S7，得多個(gè)自動(dòng)曝光時(shí)間， 也可對(duì)同一采圖區(qū)域執(zhí)行一次步驟SI到S7，得一個(gè)自動(dòng)曝光時(shí)間。優(yōu)選的，在同一采圖區(qū)域重復(fù)步驟SI到S7—次，得一個(gè)自動(dòng)曝光時(shí)間。也即b個(gè)米圖區(qū)域得b個(gè)自動(dòng)曝光時(shí)間。然后，在b個(gè)曝光時(shí)間中篩選出最佳的自動(dòng)曝光時(shí)間。上述實(shí)施例中，對(duì)采圖區(qū)域內(nèi)的不同位置進(jìn)行拍攝圖像，避免同一位置拍攝圖像造成熒光信號(hào)淬滅，導(dǎo)致拍攝的圖像的信號(hào)強(qiáng)度較低，而得不到正確的自動(dòng)曝光時(shí)間；同時(shí)，對(duì)不同位置進(jìn)行拍攝圖像，分析得多個(gè)自動(dòng)曝光的時(shí)間，篩選出最佳的自動(dòng)曝光時(shí)間， 該技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)了綜合整個(gè)采圖區(qū)域的不同位置的圖像的信號(hào)強(qiáng)度，充分考慮整個(gè)圖像的信號(hào)強(qiáng)度，進(jìn)而得出最佳自動(dòng)曝光時(shí)間，使得所得最佳自動(dòng)曝光時(shí)間更精確?；趫DI所示的實(shí)施例，圖6示出了本發(fā)明一實(shí)施例中基因測(cè)序圖像的自動(dòng)曝光的方法流程圖。步驟一、在曝光時(shí)間下，利用圖像傳感器拍攝采圖區(qū)域內(nèi)的圖像；步驟二、 利用高斯模型確定圖像中陣列點(diǎn)中心，并得陣列點(diǎn)中心的信號(hào)值；步驟三、利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備分析圖像，得圖像的信號(hào)強(qiáng)度；步驟四、根據(jù)期望圖信號(hào)強(qiáng)度，利用信號(hào)強(qiáng)度和曝光時(shí)間的線性關(guān)系，確定期望信號(hào)強(qiáng)度下的新曝光時(shí)間；在新曝光時(shí)間下重復(fù)步驟一到步驟三， 然后，進(jìn)入步驟五；步驟五、判斷新曝光時(shí)間下拍攝的圖像的信號(hào)強(qiáng)度與期望信號(hào)強(qiáng)度的一致性；不一致，則返回到步驟四；一致，則新曝光時(shí)間即為自動(dòng)曝光時(shí)間，進(jìn)入步驟六；步驟六、得自動(dòng)曝光時(shí)間；而后返回到步驟一，重復(fù)前述步驟，得另一自動(dòng)曝光時(shí)間；直到得到每個(gè)采圖區(qū)域內(nèi)的自動(dòng)曝光時(shí)間后，進(jìn)入步驟七；步驟七、利用信號(hào)強(qiáng)度與曝光時(shí)間的關(guān)系，篩選多個(gè)自動(dòng)曝光時(shí)間，得最佳自動(dòng)曝光時(shí)間。
本發(fā)明的技術(shù)方案對(duì)測(cè)序圖像的不同區(qū)域分別進(jìn)行自動(dòng)曝光分析，得不同區(qū)域的自動(dòng)曝光時(shí)間，篩選最佳曝光時(shí)間，得到的曝光時(shí)間更能代表整個(gè)區(qū)域內(nèi)的曝光時(shí)間，從而使得整個(gè)測(cè)序圖像的自動(dòng)曝光比較準(zhǔn)確，避免了測(cè)序圖像中某些區(qū)域過(guò)曝而過(guò)亮，某些區(qū)域曝光不足而過(guò)暗。圖7示出了本發(fā)明一實(shí)施例中測(cè)序圖像中確定陣列點(diǎn)中心的方法流程圖。所述方法包括步驟S21.建立高斯模型；所述高斯模型是根據(jù)高斯概率密度函數(shù)(正態(tài)分布曲線)精確地量化事物，將一個(gè)事物分解為若干的基于高斯概率密度函數(shù)(正態(tài)分布曲線)形成的模型。本發(fā)明中的高斯模型的建立是根據(jù)測(cè)序圖像中陣列點(diǎn)的分布來(lái)建立的，該陣列點(diǎn)為測(cè)序時(shí)點(diǎn)樣的所形成的一個(gè)一個(gè)的點(diǎn)。經(jīng)過(guò)圖像傳感器可以獲得每個(gè)陣列點(diǎn)的信號(hào)強(qiáng)度、陣列點(diǎn)的大小、陣列點(diǎn)的形狀等信息。根據(jù)測(cè)序圖像的陣列點(diǎn)的形狀和大小建立高斯模型。本實(shí)施例中陣列點(diǎn)為圓形， 大小為2 8個(gè)像素點(diǎn)，根據(jù)測(cè)序圖像的陣列點(diǎn)，優(yōu)選建立7*7的矩陣，得高斯模型。步驟S22.利用高斯模型與圖像進(jìn)行匹配，得圖像與高斯模型的相似度；所述的匹配方法如下利用如下公式進(jìn)行匹配
權(quán)利要求
1.一種基于測(cè)序圖像的自動(dòng)曝光的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟A.在曝光時(shí)間下，利用圖像傳感器拍攝采圖區(qū)域內(nèi)的圖像；B.利用高斯模型確定圖像中陣列點(diǎn)中心，并得陣列點(diǎn)中心的信號(hào)值；C.利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備分析信號(hào)值，得圖像的信號(hào)強(qiáng)度；D.根據(jù)期望圖信號(hào)強(qiáng)度，利用信號(hào)強(qiáng)度和曝光時(shí)間的線性關(guān)系，確定期望信號(hào)強(qiáng)度下的新曝光時(shí)間；E.在新曝光時(shí)間下，重復(fù)步驟A、B和C后，進(jìn)入步驟F；F.判斷新曝光時(shí)間下拍攝的圖像的信號(hào)強(qiáng)度與期望信號(hào)強(qiáng)度的一致性；不一致,則重復(fù)步驟D、E和F ;一致，則新曝光時(shí)間即為自動(dòng)曝光時(shí)間。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于測(cè)序圖像的自動(dòng)曝光的方法，其特征在于，所述步驟B包括以下步驟BI.建立高斯模型；B2.利用高斯模型與圖像進(jìn)行匹配，得圖像與高斯模型的相似度；B3.利用相似度與閾值確定圖像中陣列點(diǎn)中心。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于測(cè)序圖像的自動(dòng)曝光的方法，其特征在于，所述步驟B3 中，相似度矩陣中最大的值高于閾值時(shí)，該最大值對(duì)應(yīng)的點(diǎn)確定為圖像中陣列點(diǎn)中心。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基因測(cè)序圖像的自動(dòng)曝光的方法，其特征在于，所述圖像傳感器包括放大裝置，該放大裝置的放大倍數(shù)為η，η為自然數(shù)，n ^ 20。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于測(cè)序圖像的自動(dòng)曝光的方法，其特征在于，陣列點(diǎn)中心的信號(hào)值為該陣列點(diǎn)中心的灰度值。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)所述的基于測(cè)序圖像的自動(dòng)曝光的方法，其特征在于， 所述步驟C包括以下步驟Cl.對(duì)陣列點(diǎn)中心的信號(hào)值進(jìn)行排序；C2.取陣列點(diǎn)中心的信號(hào)值大的前h個(gè)點(diǎn)，以其信號(hào)值的均值作為圖像的信號(hào)強(qiáng)度。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)所述的基于測(cè)序圖像的自動(dòng)曝光的方法，其特征在于， 所述步驟C包括以下步驟Cl’ .對(duì)陣列點(diǎn)中心的信號(hào)值進(jìn)行排序；C2’ .取排序后的中間的h個(gè)陣列點(diǎn)中心的信號(hào)值的均值作為圖像的信號(hào)強(qiáng)度。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)所述的自動(dòng)曝光方法，其特征在于，所述步驟F后還包括G.利用圖像傳感器多次在采圖區(qū)域內(nèi)不同位置拍攝圖像重復(fù)步驟A到F，得多個(gè)自動(dòng)曝光時(shí)間；H.利用信號(hào)強(qiáng)度與曝光時(shí)間的關(guān)系，篩選多個(gè)自動(dòng)曝光時(shí)間，得最佳自動(dòng)曝光時(shí)間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于測(cè)序圖像的自動(dòng)曝光的方法，其特征在于，所述的多個(gè)自動(dòng)曝光時(shí)間的個(gè)數(shù)為At，At為自然數(shù)，3彡At彡9。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于測(cè)序圖像的自動(dòng)曝光的方法，其特征在于，所述步驟 H中，利用信號(hào)強(qiáng)度與曝光時(shí)間的關(guān)系，采用中位值法或平均值法篩選，得最佳自動(dòng)曝光時(shí)間。
全文摘要
本發(fā)明涉及圖像處理領(lǐng)域，提供了一種基于測(cè)序圖像的自動(dòng)曝光的方法，包括以下步驟A.在曝光時(shí)間下，利用圖像傳感器拍攝采圖區(qū)域內(nèi)的圖像；B.利用高斯模型確定圖像中陣列點(diǎn)中心，并得陣列點(diǎn)中心的信號(hào)值；C.利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備分析信號(hào)值，得圖像的信號(hào)強(qiáng)度；D.根據(jù)期望圖信號(hào)強(qiáng)度，利用信號(hào)強(qiáng)度和曝光時(shí)間的線性關(guān)系，確定期望信號(hào)強(qiáng)度下的新曝光時(shí)間；E.在新曝光時(shí)間下，重復(fù)步驟A至C后，進(jìn)入步驟F；F.判斷新曝光時(shí)間下拍攝的圖像的信號(hào)強(qiáng)度與期望信號(hào)強(qiáng)度的一致性；不一致，則重復(fù)步驟D至F；一致，則新曝光時(shí)間為自動(dòng)曝光時(shí)間。本發(fā)明根據(jù)期望信號(hào)強(qiáng)度反饋調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確自動(dòng)曝光，保證圖像傳感器拍攝出準(zhǔn)確的測(cè)序圖像數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)H04N5/235GK102595051SQ20121007116
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月16日
發(fā)明者盛司潼 申請(qǐng)人:盛司潼