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