转染识别方法、转染效率测算方法、装置及显微镜系统与流程

本技术涉及细胞分析，尤其涉及一种转染识别方法、转染效率测算方法、装置及显微镜系统。

背景技术：

1、细胞转染是指将外源分子导入真核细胞的技术，随着分子生物学和细胞生物学研究的不断发展，转染已经成为研究和控制真核细胞基因功能的常规工具。在研究基因功能、调控基因表达、突变分析和蛋白质生产等生物学试验中，其应用越来越广泛。

2、理想的细胞转染方法，应该具有转染效率高、细胞毒性小等优点。因此需要对细胞转染效率进行测算。现有技术，无论用细胞数还是用转染面积来计算转染效率，其结果都不够准确。

3、采用细胞数计算转染效率以荧光蛋白数作为转染细胞数，但是在实际情况中，一个细胞中可能有多个转染区域形成多个荧光蛋白，也可能多个细胞的荧光蛋白重叠计算为一个荧光蛋白，因此，根据荧光蛋白数量计算的转染效率是不准确的。

4、采用转染面积来计算转染效率通过荧光蛋白面积与细胞总面积之比来计算，但是各个细胞的转染面积即各个转染细胞对应的荧光蛋白面积大小不同，有的细胞的转染面积可能是1/2，有的细胞的转染面积可能是3/4，甚至充满细胞，而且荧光蛋白面积还可能重叠，因此，基于荧光蛋白面积计算的转染效率也不准确。

5、以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，也不必然会给出技术教导；在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日之前已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本技术的新颖性和创造性。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种转染识别方法、转染效率测算方法、装置及显微镜系统，通过对比所识所述细胞区域数据与所述荧光区域数据能够对各个细胞的转染结果准确识别，以此提高转染效率的测算精度。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种细胞转染识别方法，包括以下步骤：

4、获取待识别的样品的细胞的相位图像的数据和荧光图像的数据；

5、识别所述相位图像中各个细胞对应的细胞区域，以及识别所述荧光图像中的荧光区域；

6、对比所识别到的各个细胞区域的图像数据和所述荧光区域的图像数据；

7、根据对比结果，确定各个细胞区域对应的细胞的转染结果。

8、进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述相位图像和荧光图像的视场相同。

9、进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述根据对比结果，确定各个细胞区域对应的细胞的转染结果包括：

10、识别一细胞区域是否与所述荧光区域发生重叠；

11、将与所述荧光区域发生重叠的细胞区域对应的细胞确定为转染的细胞。

12、进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，通过以下方式识别一细胞区域是否与所述荧光区域发生重叠：

13、识别所述相位图像中各个细胞对应的细胞区域，分别得到各个细胞区域内的位置坐标的第一集合；

14、识别所述荧光图像中的荧光区域，得到所述荧光区域内的位置坐标的第二集合；

15、判断一个第一集合中是否有位置坐标存在于所述第二集合中；

16、确定其中至少有一个位置坐标存在于所述第二集合的所述第一集合，并确定该第一集合对应的细胞区域与所述荧光区域发生重叠。

17、进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，通过以下方式识别一细胞区域是否与所述荧光区域发生重叠：

18、在所述荧光图像中定位与所述细胞区域一一关联的目标区域，使得所述目标区域在所述荧光图像中的位置与所述细胞区域在所述相位图像中的位置一致；

19、确定与所述荧光图像中识别到的荧光区域发生至少局部重合的目标区域，并确定该目标区域所关联的细胞区域与所述荧光区域发生重叠。

20、进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，通过以下方式识别一细胞区域是否与所述荧光区域发生重叠：

21、在所述相位图像中定位与所述荧光区域关联的目标区域，使得所述目标区域在所述相位图像中的位置与所述荧光区域在所述荧光图像中的位置一致；

22、将与所述目标区域发生至少局部重合的细胞区域确定为与所述荧光区域发生重叠。

23、进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，通过以下方式识别一细胞区域是否与所述荧光区域发生重叠：

24、将所述相位图像和荧光图像作叠加处理，得到合成图像；

25、对比所述相位图像中识别到的每一个细胞区域与所述合成图像中相同位置区域处的图像参数，所述图像参数为与荧光特性相关的参数；

26、将图像参数的变化差值超过预设阈值的细胞区域确定为与所述荧光区域发生重叠。

27、进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，通过以下方式识别一细胞区域是否与所述荧光区域发生重叠：

28、利用图像处理技术在所述相位图像中对各个细胞区域勾勒轮廓线，得到处理后的相位图像；及在所述荧光图像中对所述荧光区域勾勒轮廓线，得到处理后的荧光图像；

29、将所述处理后的相位图像与处理后的荧光图像作叠加处理，得到合成图像，所述合成图像中具有与所述细胞区域对应的第一轮廓线，及与所述荧光区域对应的第二轮廓线；

30、在所述合成图像中确定与所述第二轮廓线相交或者包围所述第二轮廓线的第一轮廓线，并确定该第一轮廓线所对应的细胞区域与所述荧光区域发生重叠。

31、进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，通过以下方式识别一细胞区域是否与所述荧光区域发生重叠：

32、利用图像处理技术在所述相位图像中对各个细胞区域勾勒轮廓线，得到处理后的相位图像；及在所述荧光图像中对所述荧光区域作填充标记，得到处理后的荧光图像；

33、将所述处理后的相位图像与处理后的荧光图像作叠加处理，得到合成图像，所述合成图像中具有与所述细胞区域对应的轮廓线，及与所述荧光区域对应的填充标记；

34、在所述合成图像中确定与所述填充标记相交或者包围所述填充标记的轮廓线，并确定该轮廓线所对应的细胞区域与所述荧光区域发生重叠。

35、进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，通过以下方式识别一细胞区域是否与所述荧光区域发生重叠：

36、利用图像处理技术在所述相位图像中对各个细胞区域作填充标记，得到处理后的相位图像；及在所述荧光图像中对所述荧光区域勾勒轮廓线，得到处理后的荧光图像；

37、将所述处理后的相位图像与处理后的荧光图像作叠加处理，得到合成图像，所述合成图像中具有与所述细胞区域对应的填充标记，及与所述荧光区域对应的轮廓线；

38、在所述合成图像中确定与所述轮廓线相交的填充标记，并确定该填充标记所对应的细胞区域与所述荧光区域发生重叠。

39、进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，通过以下方式识别一细胞区域是否与所述荧光区域发生重叠：

40、利用图像处理技术在所述相位图像中对各个细胞区域作填充标记，得到处理后的相位图像；及在所述荧光图像中对所述荧光区域作填充标记，得到处理后的荧光图像；

41、将所述处理后的相位图像与处理后的荧光图像作叠加处理，得到合成图像，所述合成图像中具有与所述细胞区域对应的第一填充标记，及与所述荧光区域对应的第二填充标记；

42、在所述合成图像中确定与所述第二填充标记相交的第一填充标记，并确定该第一填充标记所对应的细胞区域与所述荧光区域发生重叠。

43、进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，在所述相位图像中勾勒的细胞区域的轮廓线的颜色与在所述荧光图像中勾勒的荧光区域的轮廓线的颜色不同；

44、或者，在所述相位图像中勾勒的细胞区域的轮廓线的颜色与在所述荧光图像中荧光区域作出的填充标记的颜色不同；

45、或者，在所述相位图像中细胞区域作出的填充标记的颜色与在所述荧光图像中勾勒的荧光区域的轮廓线的颜色不同；

46、或者，在所述相位图像中细胞区域作出的填充标记的颜色或图案与在所述荧光图像中荧光区域作出的填充标记的颜色或图案不同。

47、进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，预先训练ai神经网络模型，所述ai神经网络模型被配置为识别输入至该模型中的相位图像中的细胞区域，以及识别输入至该模型中的荧光图像中的荧光区域。

48、根据本发明的另一方面，提供了一种细胞转染效率测算方法，包括以下步骤：

49、利用如上任一技术方案或多个技术方案的组合所述的细胞转染识别方法，确定样品的相位图像中各个细胞区域对应的细胞的转染结果；

50、统计其中转染的细胞的数量n1，以及统计在所述相位图像中细胞的总数量ntotal；

51、通过以下公式计算细胞转染效率：η＝n1/ntotal。

52、进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，包括以下步骤：

53、利用如上任一技术方案或多个技术方案的组合所述的细胞转染识别方法，确定样品的相位图像中各个细胞区域对应的细胞的转染结果；

54、统计其中转染的细胞对应的细胞区域的面积s1，以及统计在所述相位图像中全部细胞区域的面积总和stotal；

55、通过以下公式计算细胞转染效率：η＝s1/stotal。

56、根据本发明的另一方面，提供了一种细胞转染识别装置，包括以下模块：

57、图像获取模块，其被配置为获取待识别的样品的细胞的相位图像的数据和荧光图像的数据；

58、识别模块，其被配置为识别所述相位图像中各个细胞对应的细胞区域，以及识别所述荧光图像中的荧光区域；

59、对比模块，其被配置为对比所识别到的各个细胞区域的图像数据和所述荧光区域的图像数据；

60、转染性质确定模块，其被配置为根据对比结果，确定各个细胞区域对应的细胞的转染结果。

61、根据本发明的另一方面，提供了一种细胞转染效率测算装置，包括：

62、如上任一技术方案或多个技术方案的组合所述的细胞转染识别装置；以及

63、统计模块，其被配置为从所述细胞转染识别装置的转染性质确定模块接收相位图像中各个细胞区域的转染结果，并统计其中转染的细胞区域的数量或者面积，以及统计所述相位图像中全部细胞区域的总数量或面积总和；

64、转染效率计算模块，其被配置为根据所述统计模块的统计结果，计算细胞转染效率。

65、根据本发明的另一方面，提供了一种ai模块，包括图像识别单元及数据分析单元；

66、其中，所述图像识别单元被配置为识别相位图像中的细胞区域，以及识别荧光图像中的荧光区域；

67、所述数据分析单元被配置为执行如上任一技术方案或多个技术方案的组合所述的方法的步骤。

68、根据本发明的另一方面，提供了一种显微镜系统，其包括显微镜、处理器及ai模块，所述显微镜被配置有相位成像模式和荧光成像模式，所述显微镜被配置为在相位成像模式下对细胞成像以得到相位图像，以及在荧光成像模式下对细胞成像以得到荧光图像；

69、所述处理器被配置为与显微镜通讯连接，以接收所述显微镜的相位图像的数据和荧光图像的数据；

70、所述ai模块被配置为识别所述相位图像中的细胞区域，以及识别所述荧光图像中的荧光区域；

71、所述显微镜系统被配置为执行如上任一技术方案或多个技术方案的组合所述的方法的步骤。

72、根据本发明的另一方面，提供了一种电子设备，包括处理器和存储器，其中，所述存储器用于存储程序指令，所述处理器被配置为运行所述程序指令，所述程序指令被运行而执行如上任一技术方案或多个技术方案的组合所述的方法的步骤。

73、根据本发明的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，用于存储程序指令，所述程序指令被配置为调用而执行如上任一技术方案或多个技术方案的组合所述的方法的步骤。

74、根据本发明的另一方面，提供了一种计算机程序产品，包括被可读存储的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令在计算机设备上运行时，计算机设备执行如上任一技术方案或多个技术方案的组合所述的方法的步骤。

75、本发明提供的技术方案带来的有益效果如下：

76、a.本发明通过待识别的样品的细胞的相位图像的数据识别各个细胞对应的细胞区域，以及识别待识别样品的细胞的荧光图像中的荧光区域，对比所识别各个细胞区域的图像数据和荧光区域的图像数据，根据一细胞区域是否与荧光区域发生重叠，能够准确识别各个细胞的转染结果；

77、b.本发明提出了多种识别细胞区域是否与荧光区域发生重叠的方法，方便用户选择合适的方法用于细胞转染识别和细胞转染率测算，并且多种方法可以相互验证识别结果的准确性；

78、c.本发明基于准确地识别转染细胞，并根据转染细胞数量计算转染效率或者根据转染细胞面积计算转染效率，而非通过荧光细胞的数量或面积计算转染效率，能够有效地提高转染效率的测算精度。