一种识别图像中阵列微孔分子或颗粒位置的方法与流程

本发明涉及阵列微孔检测、微观颗粒定位与图像分析，具体为一种识别图像中阵列微孔分子或颗粒位置的方法，尤其可适用于生物芯片、微流控阵列芯片、微孔阵列样本的微观目标精准定位场景。

背景技术：

1、微孔阵列芯片广泛应用于分子检测、微颗粒分选等检测场景。全自动免疫分析仪是通过检测患者血清从而对人体进行免疫分析的医学检验仪器，主要由试剂区、样品区、反应测试管加样区、反应废液区构成。其检测原理是将每个待测蛋白分子通过免疫复合物捕获在微孔中，并利用荧光信号进行数字化计数，从而实现飞摩尔级别的超高灵敏检测。检测芯片中具有微孔阵列，利用磁珠试剂捕获目标抗原，这些磁珠被加载到微孔中，每个微孔最多容纳一个磁珠，通过高分辨率荧光显微镜对发光微孔进行计数，并依据泊松分布计算蛋白浓度。根据前述免疫分析仪的检测原理，可知在对发光微孔进行计数时，需要对微孔阵列芯片的图像进行采集、准确分析，精准识别有效微孔。微孔阵列理论排布为规则紧密结构，但在实际光学成像、光学噪声、局部光照不均等因素影响下，采集图像中微孔形态、尺寸、位置会发生局部偏移、模糊和残缺等问题。如将带有这些干扰信号的微孔阵列图像，进行后续的分子检测、微颗粒分选，将无法获得准确的检测结果。

技术实现思路

1、旨在克服现有微观颗粒识别技术抗干扰弱、微孔畸变适应性差、孔位定位不准、阵列一致性低的缺陷，提供了一种识别图像中阵列微孔分子或颗粒位置的方法，具体包括如下步骤：

2、图像采集s100，利用图像采集设备采集初始图像，所述初始图像中包含初始阵列微孔；

3、特征提取s200，基于所述初始图像，遍历所有初始阵列微孔，提取并形成各个微孔的特征数据集，所述特征数据集中至少包括表征微孔大小的第一特征数据；

4、有效微孔筛选s300，基于所述第一特征数据，设定第一阈值，排除第一特征数据小于第一阈值的微孔，以删选形成有效阵列微孔。

5、进一步地，所述第一特征数据为微孔的连通域面积。

6、进一步地，所述第一阈值根据有效阵列微孔中微孔的像素面积确定，所述微孔的像素面积由实际微孔物理尺寸结合图像分辨率确定。

7、进一步地，在所述步骤特征提取s200中，所述各个微孔的特征数据集中还包括表征微孔位置的第二特征；还包括标准微孔重建步骤s400，用于将有效阵列微孔重建为标准阵列微孔，所述标准阵列微孔中各微孔具有统一的大小和形状，基于所述第二特征，根据标准阵列微孔的大小和形状在有效阵列微孔中各微孔位置上重建微孔，形成标准阵列微孔。

8、进一步地，所述第二特征为微孔的中心坐标，在标准微孔重建步骤s400中，基于微孔的中心坐标，根据标准微孔形状尺寸向外扩充像素阵列，将有效阵列微孔中各微孔重建为标准阵列微孔。

9、进一步地，还包括孔位坐标校正步骤s500，用于将标准阵列微孔校正形成标准阵列微孔拓扑；具体是，根据标准阵列微孔拓扑结构，将标准阵列微孔中偏移该拓扑结构的微孔进行位置校正，形成标准阵列微孔拓扑结构。

10、进一步地，在所述孔位坐标校正步骤s500中，以当前微孔为目标微孔，以其相邻微孔作为基准微孔，根据基准微孔的横坐标、纵坐标校正目标微孔的位置。

11、进一步地，所述标准阵列微孔拓扑结构为六边形拓扑结构，校正目标微孔横坐标时，选取目标微孔两侧邻域基准微孔，基于两侧基准孔的对称位置约束，将目标微孔横向坐标校正至基准微孔的中心对称位置；校正目标微孔纵坐标时，选取目标微孔上下邻域基准微孔组，分别计算上下两组基准孔的纵坐标均值，基于上下对称拓扑约束修正目标微孔纵向坐标。

12、进一步地，在所述步骤特征提取s200之前，还包括图像预处理步骤，采用多级图像预处理，消除噪声干扰、冗余区域、亮度不均。

13、进一步地，图像预处理步骤后还执行二值化分割步骤，将微孔阵列和背景精准分离。

14、与现有技术相比，本申请的技术方案具备以下有益效果：本发明提出的识别方法，基于标准微孔的典型先验信息，根据标准微孔的尺寸先验信息精准筛选无效微孔，识别筛选高效且精准。将因为光学成像、光学噪声、局部光照不均等因素影响下产生的畸变微孔有效排除。使得筛选后的有效微孔阵列能够确保是真实、有效的微孔阵列，为后续计数检测提供了基础保障。

1.一种识别图像中阵列微孔分子或颗粒位置的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的识别图像中阵列微孔分子或颗粒位置的方法，其特征在于，所述第一特征数据为微孔的连通域面积。

3.如权利要求2所述的识别图像中阵列微孔分子或颗粒位置的方法，其特征在于，所述第一阈值根据有效阵列微孔中微孔的像素面积确定，所述微孔的像素面积由实际微孔物理尺寸结合图像分辨率确定。

4.如权利要求2所述的识别图像中阵列微孔分子或颗粒位置的方法，其特征在于，在所述步骤特征提取s200中，所述各个微孔的特征数据集中还包括表征微孔位置的第二特征；还包括标准微孔重建步骤s400，用于将有效阵列微孔重建为标准阵列微孔，所述标准阵列微孔中各微孔具有统一的大小和形状，基于所述第二特征，根据标准阵列微孔的大小和形状在有效阵列微孔中各微孔位置上重建微孔，形成标准阵列微孔。

5.如权利要求4所述的识别图像中阵列微孔分子或颗粒位置的方法，其特征在于，所述第二特征为微孔的中心坐标，在标准微孔重建步骤s400中，基于微孔的中心坐标，根据标准微孔形状尺寸向外扩充像素阵列，将有效阵列微孔中各微孔重建为标准阵列微孔。

6.如权利要求4所述的识别图像中阵列微孔分子或颗粒位置的方法，其特征在于，还包括孔位坐标校正步骤s500，用于将标准阵列微孔校正形成标准阵列微孔拓扑；具体是，根据标准阵列微孔拓扑结构，将标准阵列微孔中偏移该拓扑结构的微孔进行位置校正，形成标准阵列微孔拓扑结构。

7.如权利要求6所述的识别图像中阵列微孔分子或颗粒位置的方法，其特征在于，在所述孔位坐标校正步骤s500中，以当前微孔为目标微孔，以其相邻微孔作为基准微孔，根据基准微孔的横坐标、纵坐标校正目标微孔的位置。

8.如权利要求7所述的识别图像中阵列微孔分子或颗粒位置的方法，其特征在于，所述标准阵列微孔拓扑结构为六边形拓扑结构，校正目标微孔横坐标时，选取目标微孔两侧邻域基准微孔，基于两侧基准孔的对称位置约束，将目标微孔横向坐标校正至基准微孔的中心对称位置；校正目标微孔纵坐标时，选取目标微孔上下邻域基准微孔组，分别计算上下两组基准孔的纵坐标均值，基于上下对称拓扑约束修正目标微孔纵向坐标。

9.如权利要求2所述的识别图像中阵列微孔分子或颗粒位置的方法，其特征在于，在所述步骤特征提取s200之前，还包括图像预处理步骤，采用多级图像预处理，消除噪声干扰、冗余区域、亮度不均。

10.如权利要求9所述的识别图像中阵列微孔分子或颗粒位置的方法，其特征在于，图像预处理步骤后还执行二值化分割步骤，将微孔阵列和背景精准分离。