KR100435833B1 - System for image analysis of biochip and method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 바이오칩 이미지 분석 시스템 및 그 방법에 관한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 각종 이미지 정보를 저장하는 이미지 저장모듈, 바이오칩의 원시 이미지를 테스트용 이미지로 변환하고 그 테스트용 이미지로부터 오버랩 이미지와 컬러 이미지를 구성하는 이미지 변환모듈, 테스트용 이미지를 스팟 및 백그라운드 에지를 검출하여 각각의 영역을 설정하는 에지 검출모듈, 스팟 및 백그라운드 영역에서 얼룩(blob)을 탐지하여 얼룩 템플릿을 생성하는 얼룩탐지 모듈, 얼룩템플릿을 이용하여 얼룩이 제거된 스팟 및 백그라운드 템플릿을 생성하는 얼룩제거 모듈, 스팟 및 백그라운드 템플을 토대로 통계적 데이터들을 산출하고 휘도 보정을 수행하는 데이터 처리모듈, 및 통계적 데이터들을 저장하는 데이터 저장모듈을 포함한다. 따라서, 본 발명은 스팟과 백그라운드 에지를 검출하고, 파티클이나 기포 등과 같은 얼룩이 제거된 이미지 데이터를 추출함으로써 데이터 에러율은 현저히 감소시키면서 유효한 정보만을 추출할 수 있는 효과를 제공하여 준다.The present invention relates to a biochip image analysis system and method thereof. To this end, the present invention is an image storage module for storing a variety of image information, the image conversion module for converting the raw image of the biochip into a test image and the overlap image and color image from the test image, spot and background for the test image Edge detection module that detects edges and sets each area, and spot detection module that detects blobs in spots and background areas, and creates spot templates by using spot templates. And a data processing module for calculating statistical data and performing luminance correction based on the spot removal module, the spot and the background temple, and a data storage module for storing the statistical data. Accordingly, the present invention provides the effect of detecting only spots and background edges, and extracting image data from which spots such as particles or bubbles are removed, and extracting only valid information while significantly reducing data error rate.
Description
본 발명은 바이오칩 이미지 분석 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 바이오칩 중에서 cDNA 칩의 에지를 검출하고 데이터 에러(error)를 초래할 수 있는 얼룩(blob)을 제거하는 바이오칩 이미지 분석 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a biochip image analysis system and a method thereof, and more particularly, to a biochip image analysis system and method for detecting edges of a cDNA chip in a biochip and removing a blob that may cause a data error. It is about.
바이오칩(Biochip)은 유전학적 연구를 가속화하기 위한 목적으로 설계된 유리 또는 실리콘 웨이퍼 막(membrane)이다. 바이오칩은 DNA의 많은 짧은 가닥들의 구조와 생물의 특성을 결정짓는 기본적인 유전 정보를 한 군데로 고정시키기 위해 설계되고, 실제로 화학 시료를 위한 시험관의 한 종류로 사용되기도 한다.Biochips are glass or silicon wafer membranes designed to accelerate genetic research. Biochips are designed to hold together basic genetic information that determines the structure and biological properties of many short strands of DNA, and is actually used as a test tube for chemical samples.
바이오칩은 인간 DNA 내의 대략 30000개의 유전자들의 확인과, 인간 유전자 염기서열 지도를 작성한 인간지놈 프로젝트라고 불리는 전세계적 공동 연구의 진행을 가속화시킬 수 있다.Biochip can accelerate the identification of roughly 30,000 genes in human DNA and the worldwide collaborative research called the Human Genome Project, which maps human gene sequences.
이러한 바이오칩은 프로테인 칩(Protein chip), 올리고뉴클레오티드 칩(Oligonucleotide chip), 단편 유전자 칩(cDNA chip)으로 나누어질 수 있다.Such biochips may be divided into protein chips, oligonucleotide chips, and fragment DNA chips.
프로테인 칩은 칩 표면에 수십에서 수백 종류의 서로 다른 단백질이나 리간드(ligand) 등을 마이크로어레이 형태로 제작한 것이다. 여기서, 프로테인 칩에 시료를 첨가하게 되면 칩 표면의 단백질이나 리간드와 특이적으로 상호 작용하는 생체분자는 남고 나머지는 모두 씻겨나가게 된다.Protein chips are made of microarrays of tens or hundreds of different proteins or ligands on the chip surface. Here, when a sample is added to a protein chip, biomolecules that specifically interact with proteins or ligands on the chip surface remain, and the rest are washed away.
이와 같이, 상호 작용하는 생체 분자의 존재여부나 기능은 SPR(Surface Plasmon Resornance), 질량분석기 형광분석기 등을 이용하여 분석된다. 프로테인 칩은 암, 에이즈, 인체 질병의 조기진단이나 질병의 원인 규명, 생체 내 신호전달 체계의 이해에 효율적으로 활용될 수 있다As such, the presence or function of interacting biomolecules is analyzed using Surface Plasmon Resornance (SPR), a mass spectrometer, a fluorescence spectrometer, and the like. Protein chips can be effectively used for early diagnosis of cancer, AIDS, human diseases, the cause of diseases, and understanding of the signaling system in vivo.
올리고뉴클레오티드 칩은 25개의 올리고뉴클레오티드를 이용하여 특정 유전자의 돌연변이를 검색할 수 있다. 슬라이드 글라스 위에서 포토리소그래피 (Photolithography) 법으로 원하는 염기서열의 올리코뉴클레오티드를 합성하고 이를 이용하여 p53 및 BRCA1 등 암 억제 유전자의 돌연변이를 검색할 수 있다.Oligonucleotide chips can search for mutations in specific genes using 25 oligonucleotides. Oligonucleotides of the desired nucleotide sequence can be synthesized by photolithography on a slide glass and used to detect mutations of cancer suppressor genes such as p53 and BRCA1.
이러한, 올리고뉴클레오티드 칩은 유전질환에서 유전자 변이 검색, 약제내성 검색진단, SNP(Single Nucleotide Polymorphism)분석, 장기 이식 적합성 검사, 병원성 미생물 동정, DNA 염기서열 분석, 친자확인 및 민족간의 다형성 분석, 법의학적 응용에 이용될 수 있다.These oligonucleotide chips can be used for genetic mutation detection, drug resistance diagnosis, SNP (Single Nucleotide Polymorphism) analysis, organ transplantability test, pathogenic microorganism identification, DNA sequencing, paternity and ethnic polymorphism analysis, forensic Can be used for applications.
cDNA 칩은 수천에서 수만개의 유전자를 일정한 슬라이드 글라스 위에 일정한 크기의 스팟 형태로 찍어 cDNA 마이크로어레이를 제작하고, 비교하고자 하는 두 가지 군, 즉 대조군 및 실험군의 mRNA를 형광 표지한 후에 이를 경합적으로 cDNA 칩에 결합시켜 상대적인 유전자 발현 양상을 알아볼 수 있다.The cDNA chip produces cDNA microarrays by imposing thousands of to tens of thousands of genes on a certain slide glass in a fixed size spot, and fluorescently labeling mRNAs of two groups, namely, a control group and an experimental group, to compare the cDNA competitively. Relative to the chip can be found relative gene expression patterns.
이렇게 만들어진 cDNA 마이크로어레이 칩은 특정 세포나 특정 조직에서만 발현되는 독특한 유전자들을 분석하는데 크게 기여하게 된다. 또한, 유전자발현 대량분석, 인체 질환 진단 및 감시, 환경 인자에 대한 생물학적 반응 연구, 식품 안정성 검사, 신약개발, 임상병리학, 동식물 검역 등에 이용될 수 있다.The cDNA microarray chip thus contributes to the analysis of unique genes expressed only in specific cells or tissues. In addition, it can be used for mass gene expression analysis, human disease diagnosis and monitoring, biological response research on environmental factors, food safety test, new drug development, clinical pathology, flora and fauna quarantine.
위에서 설명한 cDNA 마이크로어레이 칩의 제작하는 방법은 다음과 같다.The method of manufacturing the cDNA microarray chip described above is as follows.
테스트용 유전자들이 슬라이드 글라스 위에 일정한 크기의 스팟 형태로 찍어 수천에서 수만개의 스팟으로 이루어진 어레이(array)를 생성한다.The test genes are placed on the slide glass in the form of spots of uniform size, creating an array of thousands to tens of thousands of spots.
또한, 대조군 및 실험군의 표본들로부터 mRNA를 추출하여 이들 mRNA를 반전사(Reverse transcription)시키는데, 이때 각각 빨간색(Cy5)이나 녹색(Cy3)의 형광물질을 띤 염기를 집어넣어 mRNA 자체에 태깅(tagging)시킨다.In addition, by extracting the mRNA from the control and experimental groups of the sample (reverse transcription) these mRNA (taking the fluorescent material of red (Cy5) or green (Cy3), respectively, tagging the mRNA itself (tagging) )
이때, 노란색으로 발현되는 유전자들은 녹색과 빨간색의 중첩에 의하여 나타나는 것으로서 이러한 유전자들은 두 환경에서 서로 비슷한 양이 발현되는 것을 알 수 있다.At this time, the genes expressed in yellow are represented by the overlap of green and red, and these genes can be seen that similar amounts are expressed in two environments.
이와 같이 합성된 두 표본의 mRNA를 동일한 양으로 섞어서 어레이 칩에 결합시키는데, 여기서 결합이 안된 유전자들을 씻겨 나가고, 결합된 유전자들만이 남아 cDNA 마이크로어레이 칩이 생성된다.The two synthesized mRNAs were mixed in the same amount and bound to the array chip. The unbound genes were washed away, and only the bound genes remained, resulting in a cDNA microarray chip.
이렇게 제작된 cDNA 마이크로어레이 칩은 레이저 형광 스캐너에 의하여 읽혀지는데, 이때 스캐너의 종류에 따라 직경 5㎛ 또는 10㎛의 픽셀 단위로 cDNA 마이크로어레이 칩의 형광 이미지를 읽어들인다. 이 형광 이미지는 대개 16비트 이미지로 컴퓨터에 저장되고 각각 유전자의 형광 정도는 그 유전의 발현정도를 알려주는 것으로 이들 정보는 컴퓨터 소프트웨어 상에서 분석된다.The manufactured cDNA microarray chip is read by a laser fluorescence scanner. At this time, the fluorescent image of the cDNA microarray chip is read in a pixel unit having a diameter of 5 μm or 10 μm according to the type of the scanner. The fluorescence image is usually stored on a computer as a 16-bit image, and the fluorescence of each gene tells the expression level of the gene, and this information is analyzed in computer software.
유전자 정보 분석시, cDNA 마이크로어레이 칩은 슬라이드 글라스 위에 각기 다른 유전자의 cDNA가 직경 100㎛~150㎛ 정도의 스팟(spot) 형태로 심어진 것이므로 각 유전자의 발현 정도를 측정하기 위해 각 스팟을 세그먼트(segment) 형태로 분리한다.When analyzing genetic information, cDNA microarray chip is a cDNA of different genes is planted on the slide glass in the form of spots with a diameter of 100 μm to 150 μm, and each spot is segmented to measure the expression level of each gene. ) To separate.
이때, 유효한 스팟을 추출하기 위해 일정한 크기의 기준원을 세크먼트의 중심에 위치시키는데, 스팟에 비해 기준원의 크기가 크게 되면 스팟 뿐만 아니라 백그라운드(background)가 기준원 안에 포함되므로 데이터 평균값에 오류가 발생하는 문제점이 있다.At this time, in order to extract a valid spot, a reference circle of a certain size is placed at the center of the segment. When the size of the reference circle becomes larger than the spot, not only the spot but also the background is included in the reference circle. There is a problem that occurs.
또는, 세그먼트의 중심이 스팟의 중심 측에 위치하지 않고 한쪽으로 치우쳐있는 경우에 기준원과 스팟의 위치가 어긋나게 되므로 기준원에 포함되어 있는 스팟의 일부만이 유효 정보로 사용하고, 스팟의 나머지 부분은 백그라운드로 처리되어 데이터 에러율이 증대되는 문제점이 있다.Alternatively, when the center of the segment is not located at the center of the spot and is biased to one side, the position of the reference circle and the spot is shifted, so only a part of the spot included in the reference circle is used as valid information, and the rest of the spot is There is a problem that the data error rate is increased by being processed in the background.
한편, cDNA 마이크로어레이 칩은 세그먼트 내에 외부로부터 유입된 파티클(particles)이나 기타 요인에 의해 얼룩(blob)이 생기는데, 이러한 얼룩은 일반적으로 휘도가 매우 높기 때문에 스팟 또는 백그라운드의 휘도 값의 평균과 표준편차를 변화시키므로 이러한 얼룩들을 제거하지 않을 경우 오류가 있는 데이터를 얻을 수 있다는 문제점이 있다.On the other hand, cDNA microarray chips have blobs caused by particles or other factors introduced into the segment from outside, and since these blobs are generally very high in brightness, the average and standard deviation of the spot or background brightness values are very high. There is a problem in that error data can be obtained if these stains are not removed.
한편, 형광 스캐너로 읽어들인 이미지와 각종 변환 및 분석 처리 과정에서 생성되는 이미지들로 인해 메모리에 축적된느 정보량이 매우 방대하므로 이미지를 화면 출력시키거나 데이터 분석시에 소모되는 시간이 매우 길어질 수 있다는 문제점도 있다.On the other hand, the amount of information accumulated in the memory is very large due to the images read by the fluorescence scanner and the images generated during various conversion and analysis processes, which can take a long time when displaying the image or analyzing the data. There is also a problem.
본 발명은 위의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 바이오칩 중에서 cDNA 칩의 유전자 정보 분석시 유효한 에지 정보를 검출하고, 데이터 에러를 초래하는 파티클이나 기포 등과 같은 얼룩을 제거하여 데이터 에러율을 감소시키며, 방대한 정보량 취급시 발생되는 계산 속도의 저하 문제를 해결하기 위한 바이오칩 이미지 분석 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is to detect the edge information valid when analyzing the genetic information of the cDNA chip in the biochip, and to remove data stains such as particles or bubbles that cause data errors to reduce the data error rate It is to provide a biochip image analysis system and method for reducing the problem of a decrease in the calculation speed generated when handling a large amount of information.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 바이오칩 이미지 분석 시스템의 구성이 도시된 블록도이다.1 is a block diagram showing the configuration of a biochip image analysis system according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 바이오칩 이미지 분석 방법이 도시된 순서도이다.2 is a flowchart illustrating a biochip image analysis method according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 바이오칩 이미지 분석 방법 중에서 이미지 처리 과정이 도시된 순서도이다.3 is a flowchart illustrating an image processing process in a biochip image analysis method according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 얼룩제거 서브루틴의 수행 과정이 도시된 순서도이다.4 is a flowchart illustrating a process of performing a stain removal subroutine according to an embodiment of the present invention.
도 5는 최종 스팟 및 백그라운드 템플릿 생성 과정이 도시된 순서도이다.5 is a flowchart illustrating a process of generating a final spot and a background template.
도 6은 최종 스팟 템플릿 생성시 필요한 템플릿 구성이 도시된 도면이다.6 is a diagram illustrating a template configuration required for generating a final spot template.
상기한 바와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명에 따른 바이오칩 이미지 분석 시스템의 특징은, 서로 다른 색깔의 형광 염기들에 의해 태깅(tagging)된 실험군과 대조군의 표본에서 추출한 유전자 집합으로 이루어진 바이오칩에 대한 원시 이미지(Image)를 포함하여 각종 이미지 정보를 저장하는 이미지저장 모듈; 상기 이미지 저장모듈에 저장된 바이오칩의 원시 이미지를 테스트용 이미지로 변환하고, 상기 테스트용 이미지로부터 오버랩(Overlap) 이미지와 컬러 이미지를 구성한 후 각 이미지들을 상기 이미지 저장모듈에 저장하는 이미지변환 모듈; 상기 이미지 저장모듈에 저장된 테스트용 이미지를 각 유전자의 발현 정도를 측정하기 위해 스팟(spot)을 세그먼트 형태로 분리하여 스팟 및 백그라운드(Background) 영역에서 에지를 검출하는 에지검출 모듈; 상기 에지검출 모듈에서 검출된 스팟 및 백그라운드 영역에서 얼룩(blob)을 탐지하여 얼룩 템플릿을 생성하는 얼룩탐지 모듈; 상기 얼룩탐지 모듈에서 생성된 얼룩 템플릿을 이용하여 얼룩이 제거된(Deblobbing) 스팟 템플릿과 백그라운드 템플릿을 생성하는 얼룩제거 모듈; 상기 얼룩제거 모듈을 통해 생성된 스팟 및 백그라운드 템플릿을 토대로 통계적 데이터들을 산출하고 휘도 보정을 수행하는 데이터처리 모듈; 및 상기 데이터 처리모듈에서 산출된 통계적 데이터들을 저장하는 데이터저장 모듈을 포함한다.A feature of the biochip image analysis system according to the present invention for realizing the above object is a raw material for a biochip consisting of a set of genes extracted from a sample of an experimental group and a control group tagged by fluorescent bases of different colors. An image storage module for storing various image information including an image; An image conversion module for converting an original image of the biochip stored in the image storage module into a test image, constructing an overlap image and a color image from the test image, and storing each image in the image storage module; An edge detection module for detecting edges in a spot and a background area by separating spots into segments in order to measure the expression level of each gene in the test image stored in the image storage module; A spot detection module for generating a blob template by detecting a blob in spots and a background area detected by the edge detection module; A spot removal module for generating a spot template and a background template from which spots are removed using a spot template generated by the spot detection module; A data processing module configured to calculate statistical data and perform luminance correction based on the spot and the background template generated by the spot removal module; And a data storage module for storing statistical data calculated by the data processing module.
상기 이미지변환 모듈의 테스트용 이미지는 사용자에게 적절한 시점에 제시하기 위해 8비트 이미지로 이루어진 것을 특징으로 한다.The test image of the image conversion module is characterized by consisting of an 8-bit image to present to the user at a suitable time.
상기 이미지변환 모듈의 컬러이미지는 서로 다른 색깔의 형광 염기들에 의한 두 개의 테스트용 이미지에서 1개의 테스트용 이미지는 적색으로, 나머지 1개의 테스트용 이미지는 녹색으로 의사(pseudo) 색을 입힌 후에 오버랩시켜 생성되는 것을 특징으로 한다.The color image of the image conversion module is overlapped after applying pseudo color to one test image in red and the other test image to green in two test images using fluorescent bases of different colors. It is characterized in that it is generated.
상기 이미지저장 모듈, 에지검출 모듈, 얼룩제거 모듈, 데이터저장 모듈에서 생성되거나 저장된 이미지 또는 데이터들을 사용자의 요구에 따라 화면 출력시키는 입출력 모듈을 포함한다.And an input / output module configured to output an image or data generated or stored in the image storage module, edge detection module, spot removal module, or data storage module according to a user's request.
한편, 본 발명에 따른 바이오칩 이미지 분석 방법의 특징은, 서로 다른 색깔의 형광 염기들에 의해 태깅(tagging)된 실험군과 대조군에서 발현하는 특정한 유전자 집합으로 이루어진 바이오칩으로부터 상기 형광 염기에 따른 원시 이미지를 추출하는 제1 단계; 상기 원시 이미지를 테스트용 이미지로 변환하고, 상기 테스트용 이미지로부터 오버랩(Overlap) 이미지와 컬러 이미지를 생성하는 제2 단계; 상기 테스트용 이미지에서 각 스팟(spot)에 해당하는 유전자의 발현 정도를 측정하기 위해 스팟을 세그먼트로 구분하고, 각 세그먼트로부터 스팟 영역과 백그라운드 영역을 탐지하여 스팟과 백라운드 에지를 검출하는 제3 단계; 상기 제3 단계에서 에지가 검출되면, 상기 스팟 및 백그라운드 영역에서 얼룩(blob)을 탐지하여 얼룩 템플릿을 생성하고, 상기 얼룩 템플릿을 이용해 얼룩이 제거된 스팟 템플릿과 백그라운드 템플릿을 생성하는 제4 단계; 및 상기 제2 단계 내지 제4 단계를 통해 생성된 스팟 및 백그라운드 템플릿, 얼룩 템플릿을 토대로 통계적 데이터들을 산출하고 휘도 보정을 수행하는 제5 단계를 포함한다.On the other hand, a feature of the biochip image analysis method according to the present invention, the raw image according to the fluorescent base is extracted from the biochip consisting of a specific gene set expressed in the experimental group and the control group tagged with different colors of fluorescent bases (tagging) A first step of doing; Converting the original image into a test image and generating an overlap image and a color image from the test image; A third step of dividing the spot into segments in order to measure the expression level of a gene corresponding to each spot in the test image, and detecting spots and backround edges by detecting spot and background regions from each segment ; A fourth step of generating a spot template by detecting a blob in the spot and the background region when the edge is detected in the third step, and generating a spot template and a background template from which the spot is removed using the spot template; And a fifth step of calculating statistical data and performing luminance correction based on the spot, the background template, and the spot template generated through the second to fourth steps.
상기 제5 단계는 상기 제2 단계 내지 제4 단계에서 산출된 이미지나 데이터들을 사용자의 요구에 따라 화면 출력시키는 단계를 포함한다.The fifth step includes outputting the image or data calculated in the second to fourth steps according to a user's request.
상기 제4 단계는,The fourth step,
상기 오버랩 이미지로부터 추출한 스팟 영역과 얼룩 템플릿을 반전시킨 템플릿을 논리적으로 곱(AND)하여 얼룩이 제거된 스팟 템플릿을 생성하는 단계; 및 상기 백그라운드 영역과 얼룩 템플릿을 반전시킨 템플릿을 논리적으로 곱하여 얼룩이 제거된 백그라운드 템플릿을 생성하는 단계를 포함한다.Generating a spot template from which the spot is removed by logically multiplying the spot region extracted from the overlap image and a template inverted the spot template; And logically multiplying the background area by a template inverting the spot template to generate a background template from which the spot is removed.
상기 제3 단계는,The third step,
스팟 형태로 구성되어 있는 상기 테스트용 이미지에서 각 스팟을 분리하여 스팟의 세그먼트 좌표를 생성하는 세그멘테이션(segmentation) 단계; 및 상기 세그멘테이션 단계에서 N번째 좌표의 스팟의 세그먼트를 추출하여 스팟 에지와 백그라운드 에지를 생성하는 에지검출 단계를 포함하고,상기 제4 단계는 상기 에지검출 단계에서 생성된 스팟 에지 및 백그라운드 에지를 공백의 템플릿에 이식하고, 각각의 에지 내에 포함되는 영역에서 얼룩을 탐지하여 얼룩 템플릿을 생성하는 얼룩탐지 단계; 및 상기 얼룩탐지 단계에서 생성된 얼룩 템플릿을 이용해 스팟 및 백그라운드 영역에서 얼룩을 제거하고, 다음 (N+1) 좌표에서 마지막 좌표까지의 세그먼트에서 에지 검출, 얼룩 탐지, 얼룩 제거 과정을 반복하여 최종 스팟 및 백그라운드 템플릿을 생성하는 종료단계를 포함한다.A segmentation step of generating a segment coordinate of a spot by separating each spot from the test image configured as a spot; And an edge detection step of generating a spot edge and a background edge by extracting a segment of the spot of the Nth coordinate in the segmentation step, wherein the fourth step includes the spot edge and the background edge generated in the edge detection step as blanks. A spot detection step of implanting into the template and detecting spots in areas included in each edge to generate a spot template; And removing spots from the spot and background area using the spot template generated in the spot detection step, and repeating edge detection, spot detection, and spot removal in the segment from the next (N + 1) coordinate to the last coordinate, and then the final spot. And an end step of generating a background template.
상기 얼룩탐지 단계는,The stain detection step,
상기 오버랩 이미지의 각 스팟의 세그먼트에서 휘도의 평균과 표준편차를 산출하는 이를 수집하는 데이터 수집 단계; 상기 테스트용 이미지에서 픽셀 휘도에 따라 상기 세그먼트 내의 모든 픽셀(Pixel)들을 얼룩 감지에 적합한 수의클러스터(Cluster)로 분류하는 분류단계; 상기 데이터 수집 단계에서 수집한 평균 휘도와 표준편차를 이용해 제1 임계값을 산출하고, 상기 제1 임계값과 최대 평균 휘도를 갖는 클러스터의 하위 임계값으로 설정된 제2 임계값을 비교하는 비교단계; 상기 비교단계의 비교 결과에 따라 최종 임계값을 재설정하여 최종 임계값 이상인 픽셀의 휘도 값은 제1 치환값으로, 상기 최종 임계값 이하인 픽셀의 휘도값은 제2 치환값으로 치환하여 얼룩 영역을 설정하는 얼룩영역 설정단계; 상기 얼룩영역 설정단계에서 설정된 얼룩 영역의 면적과 폭에 대한 길이의 비율을 측정하여 시스템에서 설정한 기준에 만족하는 얼룩만을 취하는 얼룩 필터링단계; 및 상기 얼룩 필터링단계를 통해 추출되는 이미지를 얼룩 템플릿으로 생성하고이를 저장하는 얼룩 템플릿 생성 단계를 포함한다.A data collection step of calculating an average and a standard deviation of luminance in segments of each spot of the overlap image; A classification step of classifying all pixels in the segment into a number of clusters suitable for spot detection according to pixel luminance in the test image; A comparison step of calculating a first threshold value using the average luminance and the standard deviation collected in the data collection step, and comparing the first threshold value with a second threshold value set as a lower threshold value of the cluster having the maximum average luminance; According to the comparison result of the comparing step, the final threshold is reset so that the luminance value of the pixel that is greater than or equal to the final threshold is replaced by the first substitution value, and the luminance value of the pixel that is less than or equal to the final threshold is replaced by the second substitution value to set the spot area. Setting a stain area; A stain filtering step of measuring the ratio of the length to the width and the area of the stain area set in the stain area setting step and taking only the spots satisfying the criteria set by the system; And a stain template generation step of generating an image extracted through the stain filtering step as a stain template and storing the stain template.
상기 비교단계는 상기 제1 임계값이 표준편차와 사용자가 지정한 데이터 선택폭을 곱한 값에 평균 휘도를 합산한 값으로 산출되는 것을 특징으로 한다.In the comparing step, the first threshold value is calculated as a value obtained by adding an average luminance to a value obtained by multiplying a standard deviation by a user-specified data selection width.
상기 비교단계는 상기 제1 임계값이 제2 임계값보다 큰 경우 공백의 이미지를 얼룩 템플릿으로 저장하는 것을 특징으로 한다.The comparing may include storing a blank image as a blob template when the first threshold is larger than the second threshold.
상기 얼룩영역 설정단계는 상기 제1 치환값이 0xFF, 제2 치환값이 0x00인 것을 특징으로 한다.The spot area setting step may be characterized in that the first substitution value is 0xFF and the second substitution value is 0x00.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 바이오칩 이미지 분석 시스템의 구성이 도시된 블록도이다.1 is a block diagram showing the configuration of a biochip image analysis system according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 시스템은 cDNA 마이크로어레이 이미지 2개를 스캐닝하여 16비트 TIFF(Tag Image File Format) 형태로 하드디스크(10)에 저장된 원시 이미지와, 원시 이미지로부터 생성되는 각종 변환된 이미지 정보를 저장하는 이미지 저장모듈(20),As shown in FIG. 1, the system according to an embodiment of the present invention scans two cDNA microarray images and stores the raw images stored in the hard disk 10 in the form of 16-bit TIFF (Tag Image File Format), and the raw images. Image storage module 20 for storing various converted image information generated from,
이미지 저장모듈(20)에 저장되어 있는 원시 이미지를 테스트용 이미지로 변환하고, 테스트용 이미지로부터 오버랩 이미지와 컬러 이미지를 구성한 후 이미지 저장모듈(20)에 저장하는 이미지 변환모듈(30),An image conversion module 30 for converting a raw image stored in the image storage module 20 into a test image, constructing an overlap image and a color image from the test image, and storing the image in the image storage module 20;
이미지 저장모듈(20)에 저장되어 있는 오버랩 이미지의 각 스팟에 해당하는 유전자의 발현 정도를 측정하기 위해 스팟을 세그먼트 형태로 나누고, 각 세그먼트에서 스팟 영역과 백그라운드 영역의 에지를 검출하는 에지검출 모듈(40),Edge detection module for dividing the spot into segments in order to measure the expression level of the gene corresponding to each spot of the overlap image stored in the image storage module 20 and detecting the edges of the spot region and the background region in each segment ( 40),
이미지 저장모듈(20)에 저장된 스팟 영역과 백그라운드 영역에서 얼룩을 탐지하여 얼룩 템플릿을 생성하는 얼룩탐지 모듈(50),Spot detection module 50 for detecting spots in the spot area and the background area stored in the image storage module 20 to generate a spot template,
얼룩탐지 모듈(50)에서 생성된 얼룩 템플릿을 사용하여 스팟 및 백그라운드 영역으로부터 얼룩을 제거하는 얼룩제거 모듈(60),Spot removal module 60 for removing spots from spots and background areas using spot templates generated by spot detection module 50,
얼룩제거 모듈(60)을 통해 생성된 스팟 및 백그라운드 템플릿을 토대로 통계적 데이터들을 산출하고 휘도 보정을 수행하는 데이터 처리모듈(70),A data processing module 70 for calculating statistical data and performing luminance correction based on the spot and the background template generated by the spot removal module 60,
데이터 처리모듈(70)에서 산출된 통계적 데이터들을 저장하는 데이터 저장모듈(80), 및A data storage module 80 for storing statistical data calculated by the data processing module 70, and
16비트의 원시 이미지들을 읽어들이고, 사용자의 요구에 따라 이미지 저장모듈(20), 에지검출 모듈(40), 얼룩제거 모듈(60), 데이터 저장모듈(80)에 저장되어 있는 이미지와 데이터들을 화면 출력시키는 입출력 모듈(90)을 포함한다.Reads 16-bit raw images and displays images and data stored in the image storage module 20, the edge detection module 40, the spot removal module 60, and the data storage module 80 according to a user's request. And an output module 90 for outputting.
여기서, 이미지 변환모듈(30)은 이미지 처리 속도를 증가시키고 사용자에게 적절한 시점에 제시하기 위해 Cy3 및 Cy5에 의한 16 비트의 원시 이미지를 8비트의 테스트용 이미지, 오버랩 이미지로 변환한다.Here, the image conversion module 30 converts the 16-bit raw image by Cy3 and Cy5 into an 8-bit test image and an overlap image in order to increase the image processing speed and present it to the user at an appropriate time.
대개, cDNA 마이크로어레이 칩은 두가지 다른 파장의 레이저로 Cy3 및 Cy5 형광 염기를 탐지하기 위해 2회 스캐닝되는데, 스캐닝된 두 개의 이미지에서 칩의 위치는 여러 요인에 의해 불일치되기 쉽다.Usually, a cDNA microarray chip is scanned twice to detect Cy3 and Cy5 fluorescent bases with two different wavelength lasers, where the position of the chip in the two scanned images is likely to be inconsistent by various factors.
따라서, 이미지 변환모듈(30)은 이미지 처리에 앞서 두 이미지의 스팟의 위치를 일치시키는 자동화된 위치 보정 과정을 수행한 후에 두 이미지의 오버랩 이미지를 생성한다.Accordingly, the image conversion module 30 generates an overlap image of the two images after performing an automated position correction process that matches the positions of the spots of the two images prior to the image processing.
또한, 이미지 변환모듈(30)은 8비트의 두 이미지에서 Cy3 이미지는 녹색으로, Cy5 이미지는 적색으로 의사 색을 입힌 후에 오버랩시켜 컬러 이미지를 생성한다.In addition, the image conversion module 30 generates a color image by overlapping the pseudo-color of the Cy3 image in green and the Cy5 image in red in two 8-bit images.
cDNA 마이크로어레이 이미지는 각기 다른 유전자의 cDNA가 대략 직경 100~150㎛ 정도의 스팟 형태로 인쇄된 것을 스캐닝함으로써 칩에 따라 다르지만 약 10,000개 내외의 스팟으로 구성되어 있다.The cDNA microarray image is composed of about 10,000 spots, depending on the chip, by scanning a cDNA of different genes printed in a spot shape with a diameter of about 100 to 150 µm.
따라서, 에지검출 모듈(40)은 각 스팟에 해당하는 유전자의 발현 정도를 측정하기 위해 각 스팟을 세그먼트 형태로 나누는 세그멘테이션 과정을 수행하고, 각 세그먼트에서 스팟과 백그라운드의 영역을 탐지하여 스팟 에지와 백그라운드 에지를 검출한다.Therefore, the edge detection module 40 performs a segmentation process of dividing each spot into segments in order to measure the expression level of a gene corresponding to each spot, and detects spot and background regions in each segment to detect spot edges and backgrounds. Detect edges
이때, 스팟의 세그먼트 좌표는 어레이 형태로 저장되고 각각 세그먼트에 대한 인덱스 정보가 입력된다.At this time, the segment coordinates of the spot are stored in an array form, and index information for each segment is input.
위에서, 스팟의 인덱스 정보는 cDNA 마이크로어레이 칩을 다수의 서브그리드 (Sub-grid)로 구분하고, 각 서브그리드의 종렬 및 횡렬 인덱스와, 서브그리드 내에서 각 스팟의 세그먼트의 종렬 및 횡렬 인덱스를 생성하여 만들어진다.In the above, the spot index information divides the cDNA microarray chip into a plurality of sub-grids, and generates the column and column indexes of each subgrid, and the column and column indexes of the segments of each spot within the subgrid. Is made.
예를 들어, 스팟의 인덱스 정보는 (a,b,c,d) 형태로 형성되고, a와 b는 서브그리드의 종렬 및 횡렬 인덱스, c와 d는 해당 서브그리드 내의 스팟의 종렬 및 횡렬 인덱스를 나타낸다.For example, the index information of the spot is formed in the form (a, b, c, d), a and b are the column and row indexes of the subgrid, and c and d are the column and row indexes of the spots in the subgrid. Indicates.
얼룩탐지 모듈(50)은 각 세그먼트 내의 모든 픽셀의 휘도를 파티클이나 기포, 크고 작은 덩이들과 같이 데이터 에러를 초래하는 얼룩을 탐지하기에 가장 적절한 수의 클러스터로 분류한다.The spot detection module 50 classifies the brightness of every pixel in each segment into the most suitable number of clusters to detect spots that cause data errors, such as particles, bubbles, and large and small chunks.
그리고, 얼룩탐지 모듈(50)은 평균휘도, 표준편자 및 사용자가 지정한 데이터 선택폭( alpha )에 의해 결정되는 제1 임계값과 최대 평균 휘도를 갖는 클러스터의 하위 임계값으로 설정된 제2 임계값에 의해 얼룩 영역을 설정하고, 얼룩 영역의 면적과 폭에 대한 길이의 비율을 측정하여 시스템에서 설정한 기준을 만족시키는 얼룩만을 필터링하여 얼룩 템플릿을 생성한다.The spot detection module 50 is further configured to a first threshold determined by the average luminance, the standard deviation, and a user-specified data selection width alpha, and a second threshold set as a lower threshold of the cluster having the maximum average luminance. By setting the spot area, and measuring the ratio of the length to the area and width of the spot area by filtering only the spot that meets the criteria set by the system to generate a spot template.
얼룩제거 모듈(60)은 얼룩탐지 모듈(50)에서 획득한 얼룩 템플릿을 사용하여 스팟 영역 및 백그라운드 영역과의 연산을 통해 얼룩이 제거된 스팟 템플릿과 백그라운드 템플릿을 생성한다.The spot removal module 60 generates a spot template and a background template from which spots have been removed by calculating the spot area and the background area using the spot template obtained by the spot detection module 50.
데이터 처리모듈(70)은 얼룩제거 모듈(60)에서 획득한 스팟 및 백그라운드 템플릿을 토대로 16비트의 원시 이미지로부터 평균 휘도, 평균값, 표준편차, 중앙값, 모드, 스팟의 면적 및 둘레, 스팟 내의 홀 수, 단편화 정도와 같은 각종 측정치를 통계적 데이터들로 산출하고 이를 데이터 저장모듈(80)에 저장한다.The data processing module 70 calculates the average luminance, average value, standard deviation, median value, mode, area and perimeter of the spot, and number of holes in the spot from the 16-bit raw image based on the spot and the background template acquired by the spot removal module 60. , Various measurements such as the degree of fragmentation are calculated as statistical data and stored in the data storage module 80.
이때, 통계적 데이터들은 스팟의 인덱스 정보와 연계되어 저장될 수 있다.In this case, the statistical data may be stored in association with the index information of the spot.
Cy3 및 Cy5 형광 염기는 형광에 대한 민감도가 서로 다르고 동량의 시료 RNA를 Cy3 및 Cy5 형광 염기로 태깅(Tagging)하나 정확하게 동량의 RNA를 사용한다는 것이 불가능하다.Cy3 and Cy5 fluorescent bases have different sensitivity to fluorescence and tag identical amounts of sample RNA with Cy3 and Cy5 fluorescent bases, but it is impossible to use exactly the same amount of RNA.
따라서, 데이터 처리모듈(70)은 대개 한쪽 이미지의 휘도가 더 강하게 측정되는 것을 보정하는 표준화(Normalization) 과정을 수행한다.Therefore, the data processing module 70 usually performs a normalization process of correcting that the luminance of one image is more strongly measured.
입출력 모듈(90)은 사용자의 요구에 따라 이미지 저장모듈(20), 에지검출 모듈(40), 얼룩제거 모듈(60), 데이터 처리모듈(70), 및 데이터 저장모듈(80)에 저장되어 있는 이미지와 데이터들을 화면에 출력시킨다.The input / output module 90 is stored in the image storage module 20, the edge detection module 40, the spot removal module 60, the data processing module 70, and the data storage module 80 according to a user's request. Output images and data to the screen.
상기와 같이 구성되는 바이오칩 이미지 분석 시스템의 동작을 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.The operation of the biochip image analysis system configured as described above will be described with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 바이오칩 이미지 분석 방법이 도시된 순서도이다.2 is a flowchart illustrating a biochip image analysis method according to an embodiment of the present invention.
도 2에 나타나 있듯이, 하드디스크(10)에서 16비트 TIFF 형태로 이루어진 Cy3와 Cy5에 의한 원시 이미지들을 추출하여 이미지 저장모듈(20)에 저장한다.(S1)As shown in FIG. 2, raw images of Cy3 and Cy5 having a 16-bit TIFF form are extracted from the hard disk 10 and stored in the image storage module 20 (S1).
그리고, 이미지 변환모듈(30)은 두 원시 이미지를 8비트의 테스트용 이미지로 변환하고, 두 이미지로부터 오버랩 이미지를 생성하여 사용자에게 디스플레이 하기 위한 컬러 이미지를 구성한다.(S2)The image conversion module 30 converts the two original images into 8-bit test images, generates an overlap image from the two images, and constructs a color image for display to the user (S2).
에지검출 모듈(40)이 각 스팟에 해당하는 유전자의 발현 정도를 측정하기 위해 8비트의 테스트용 이미지에서 스팟을 세그먼트 형태로 나누고 각 스팟의 세그먼트 좌표를 어레이 형태로 저장한다.(S3) 그리고, 각 세그먼트에서 스팟 및 백그라운드의 영역을 탐지하여 스팟 및 백그라운드의 에지를 검출한다.(S4)In order to measure the expression level of the gene corresponding to each spot, the edge detection module 40 divides the spot into segments in an 8-bit test image and stores segment coordinates of each spot in an array form (S3). Spots and background edges are detected in each segment to detect spots and edges of the background (S4).
얼룩탐지 모듈(50)은 휘도 측정을 통해 얼룩을 탐지하여 얼룩 템플릿을 생성하고, 얼룩감지 모듈(60)은 스팟 및 백그라운드의 영역에서 얼룩을 제거하여 스팟 및 백그라운드 템플릿을 생성한다.(S5)The spot detection module 50 detects spots by measuring luminance to generate a spot template, and the spot detection module 60 generates spots and background templates by removing spots from the spot and the background area (S5).
위에서 획득한 스팟 및 백그라운드 템플릿, 토대로 16비트의 원시 이미지로부터 통계적 데이터들을 산출하고, Cy3 및 Cy5에 의한 두 이미지의 휘도를 보정하는 데이터 표준화 처리를 수행한다.(S6)Statistical data are calculated from the 16-bit raw image based on the spot and background templates obtained above, and data normalization processing for correcting the luminance of the two images by Cy3 and Cy5 is performed.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 바이오칩 이미지 분석 방법 중에서 이미지 처리 과정이 도시된 순서도이다.3 is a flowchart illustrating an image processing process in a biochip image analysis method according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 에지검출 모듈(40)은 스팟 및 백그라운드 템플릿을 위해 8비트 크기의 공백으로 이루어진 제1 및 제2 템플릿을 준비하고(S11-1, S11-4), 이미지 저장모듈(20)과 데이터 저장모듈(80)에서 8비트의 오버랩 이미지와 세그멘테이션에 의한 스팟의 세그먼트 좌표 데이터를 불러들인다.(S11-2, S11-3)As shown in FIG. 3, the edge detection module 40 prepares the first and second templates of 8-bit spaces for the spot and the background template (S11-1 and S11-4), and the image storage module. At 20 and the data storage module 80, the 8-bit overlap image and the segment coordinate data of the spot by segmentation are loaded. (S11-2, S11-3)
그리고, 에지검출 모듈(40)은 스팟의 세그먼트 좌표와 8비트 오버랩 이미지를 이용해 N번째 스팟 세그먼트를 추출한다.(S2) 위에서 추출된 스팟 세그먼트에서스팟 에지와 백그라운드 에지를 생성한다.(S13-1, S13-2)The edge detection module 40 extracts the N-th spot segment using the segment coordinates of the spot and the 8-bit overlap image (S2). The spot detection module 40 generates a spot edge and a background edge from the extracted spot segment. , S13-2)
이렇게 하여 스팟 에지와 백그라운드 에지가 생성되면, 스팟 템플릿을 위해 준비한 제1 템플릿에 스팟 에지를 이식하고(S14-1), 백그라운드 템플릿을 위해 준비한 제2 템플릿에 백그라운드 에지를 이식한다.(S14-2)When the spot edge and the background edge are generated in this way, the spot edge is implanted into the first template prepared for the spot template (S14-1), and the background edge is implanted into the second template prepared for the background template. )
스팟 및 백그라운드 에지가 이식된 각각의 템플릿에서 비교적 휘도가 밝은 얼룩들은 스팟 및 백그라운드의 통계량에 막대한 영향을 미친다. 따라서, 얼룩탐지 모듈(50)과 얼룩제거 모듈(60)은 얼룩을 정확하게 인지하여 제거하는 서브루틴 (Subroutine)을 수행하여 스팟 및 백그라운드의 통계량의 정확도를 증대시킨다. (S15)Relatively bright spots in each template where the spot and background edges are implanted have a significant impact on the spot and background statistics. Therefore, the stain detection module 50 and the stain removal module 60 perform a subroutine for accurately detecting and removing stains, thereby increasing the accuracy of the spot and background statistics. (S15)
위의 세그먼트 내의 스팟이 세그먼트 좌표 정보에 의해 마지막 스팟인지를 확인한다.(S16) 이때, 마지막 스팟인 아닌 경우에, 에지검출 모듈(40)은 S12 단계로 되돌아가서 N+1번째 스팟 세그먼트를 추출하고 스팟 및 백그라운드 템플릿을 생성하는 과정을 반복하고, 마지막 스팟인 경우에 에지검출 모듈(40)은 스팟 템플릿과 백그라운드 템플릿 생성을 완료한다.(S17-1, S17-2)It is checked whether the spot in the above segment is the last spot by the segment coordinate information. (S16) In this case, if it is not the last spot, the edge detection module 40 returns to step S12 to extract the N + 1 th spot segment. The process of generating the spot and the background template is repeated, and in the case of the last spot, the edge detection module 40 completes the generation of the spot template and the background template (S17-1, S17-2).
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 얼룩제거 서브루틴의 수행 과정이 도시된 순서도이다.4 is a flowchart illustrating a process of performing a stain removal subroutine according to an embodiment of the present invention.
도 4에 나타나 있듯이, 얼룩탐지 모듈(50)은 8비트의 오버랩 이미지로부터 각 스팟의 세그먼트 이미지를 불러들인다.(S21) 그리고, 스팟의 세그먼트 이미지에서 평균 휘도(Mean Intensity, M)와 표준 편차(Standard Deviation, SD)를 산출한다.(S22)As shown in FIG. 4, the spot detection module 50 retrieves a segment image of each spot from an 8-bit overlap image (S21). In addition, the mean intensity (M) and the standard deviation (M) in the spot segment image are obtained. Standard Deviation (SD) is calculated (S22).
그 후, 스팟의 세그먼트 이미지 내의 모든 픽셀들을 위에서 산출한 평균 휘도에 따라 얼룩을 탐지하기에 가장 적절한 수의 클러스터들로 분류한다.(S23) 그리고, 얼룩탐지 모듈(50)은 평균 휘도에 사용자가 지정한 데이터 선택폭( alpha )과 표준편차를 곱한 값을 더하여 제1 임계값(X)을 산출한다.(S24)(X = M + alpha ×SD)Thereafter, all the pixels in the segment image of the spot are classified into the most suitable number of clusters to detect spots according to the average luminance calculated above (S23). Then, the spot detection module 50 sets the user to the average luminance. The first threshold value (X) is calculated by adding the multiplied value of the specified data selection width (alpha) and the standard deviation (S24) (X = M + alpha × SD).
또한, 얼룩탐지 모듈(50)은 위에서 분류한 클러스터들 중에서 평균 휘도가 가장 큰 클러스터의 최하 임계값을 제2 임계값(Y)으로 설정한다.(S25)Also, the spot detection module 50 sets the lowest threshold value of the cluster having the largest average luminance among the clusters classified above as the second threshold value Y (S25).
이렇게 제1 임계값과 제2 임계값이 설정되면, 얼룩탐지 모듈(50)은 제2 임계값이 제1 임계값보다 큰지를 판단한다.(S26) 여기서, 제2 임계값이 제1 임계값보다 큰 경우에, 얼룩탐지 모듈(50)은 제2 임계값을 최종 임계값으로 하여 세그먼트 이미지 내의 각 픽셀 중에서 제2 임계값보다 큰 픽셀의 휘도 값은 제1 치환값(OxFF), 제2 임계값보다 작은 픽셀의 휘도 값은 제2 치환값(0x00)으로 휘도를 치환하여 얼룩 영역을 설정한다.(S27)When the first threshold value and the second threshold value are set in this way, the spot detection module 50 determines whether the second threshold value is greater than the first threshold value (S26) where the second threshold value is the first threshold value. If larger, the spot detection module 50 sets the second threshold as the final threshold, and the luminance value of the pixel larger than the second threshold among the pixels in the segment image is the first substitution value (OxFF) and the second threshold. The luminance value of the pixel smaller than the value is set to the uneven area by replacing the luminance with the second substitution value (0x00) (S27).
이렇게 얼룩 영역이 설정된 이미지에서, 얼룩탐지 모듈(50)은 얼룩 영역의 면적과 가로 및 세로 비율을 측정하여 시스템에서 미리 설정한 기준을 만족시키는 얼룩만을 필터링한다.(S28)In the image in which the spot area is set, the spot detection module 50 measures only the spot that satisfies a predetermined criterion by the system by measuring the area of the spot area and the horizontal and vertical ratios (S28).
이렇게 얼룩 탐지 과정을 거쳐 발생되는 이미지로부터 얼룩탐지 모듈(50)은 얼룩 템플릿을 생성하여 이미지 저장모듈(20)에 저장한다.(S29) 한편, 제2 임계값이 제1 임계값보다 작은 경우에, 얼룩탐지 모듈(50)은 빈 얼룩 템플릿을 이미지 저장모듈(20)에 저장한다.The spot detection module 50 generates a spot template from the image generated through the spot detection process and stores the spot template in the image storage module 20. (S29) Meanwhile, when the second threshold is smaller than the first threshold, The stain detection module 50 stores the empty stain template in the image storage module 20.
도 5는 최종 스팟 및 백그라운드 템플릿 생성 과정이 도시된 순서도이다. 그리고, 도 6은 최종 스팟 템플릿 생성시 필요한 템플릿 구성이 도시된 도면이다.5 is a flowchart illustrating a process of generating a final spot and a background template. 6 is a diagram illustrating a template configuration required for generating the final spot template.
도 5에 도시된 바와 같이, 얼룩제거 모듈(60)은 에지검출 모듈(40)과 얼룩탐지 모듈(50)에서 생성된 얼룩 템플릿과 스팟 템플릿, 백그라운드 템플릿을 준비한다.(S31-1, S31-2, S31-3)As shown in FIG. 5, the spot removal module 60 prepares a spot template, a spot template, and a background template generated by the edge detection module 40 and the spot detection module 50 (S31-1, S31-). 2, S31-3)
그리고, 얼룩제거 모듈(60)은 얼룩 템플릿은 반전시켜 얼룩의 휘도 값을 '0x00'으로, 나머지 백그라운드의 휘도 값은 OxFF로 치환하고(S32), 이렇게 반전시킨 얼룩 템플릿과 스팟 템플릿을 앤드 로직에 통과시키면(S33), 최종 스팟 템플릿이 생성된다.(S34)In addition, the spot removal module 60 inverts the spot template and replaces the spot brightness value with '0x00' and the rest of the background background with OxFF (S32), and converts the inverted spot template and the spot template into the AND logic. If passed (S33), the final spot template is generated (S34).
즉, 도 6에 도시된 바와 같이 스팟 템플릿(A)과 얼룩 템플릿을 반전시킨 템플릿(B)을 앤드 연산하면 얼룩이 제거된 최종 스팟 템플릿(C)이 생성된다.That is, as shown in FIG. 6, when the spot template A and the template B inverted the spot template are ANDed, a final spot template C from which the spot is removed is generated.
위와 마찬가지로 최종 백그라운드 템플릿도 S32 단계에서 반전시킨 얼룩 템플릿과 백그라운드 템플릿을 앤드로직에 통과시키면(S35), 얼룩이 제거되고 유효 정보만으로 구성된 최종 백그라운드 템플릿이 생성된다.(S36)As above, when the final background template also passes through the blob template and the background template inverted in step S32 (S35), the blob is removed and a final background template including only valid information is generated (S36).
상기 도면과 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.The drawings and detailed description of the invention are merely exemplary of the invention, which are used for the purpose of illustrating the invention only and are not intended to limit the scope of the invention as defined in the appended claims or claims. Therefore, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible from this. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
본 발명에 의한 바이오칩 이미지 분석 시스템 및 그 방법은 바이오칩 중에서 cDNA 마이크로어레이 칩의 유전자 정보를 분석시, 2차원 어레이 형태의 스팟 그룹으로 이루어진 유전자 칩에서 스팟의 세그먼트 좌표를 생성한 후 각 스팟과 백그라운드 에지를 검출하고 각 세그먼트의 인덱스와 데이터를 연계하여 사용자에게 유용한 정보를 제공할 수 있는 효과가 있다.Biochip image analysis system and method according to the present invention, when analyzing the genetic information of the cDNA microarray chip in the biochip, each spot and background edge after generating the segment coordinates of the spot in the gene chip consisting of spot groups in the form of a two-dimensional array Is detected and the index and data of each segment can be linked to provide useful information to the user.
또한, 본 발명은 데이터 에러를 초래하는 파티클이나 기포 등과 같은 얼룩을 탐지하여 이를 제거함으로써 데이터 에러율은 현저히 감소시키면서 유효한 정보만을 추출할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect that it is possible to extract only the valid information while significantly reducing the data error rate by detecting and removing the particles such as particles or bubbles that cause data errors.
게다가, 본 발명은 기존에 10,000개 이상의 칩으로 구성된 이미지로부터 데이터를 산출할 경우, 방대한 정보량 취급으로 인해 발생되는 계산 속도의 저하 문제를 해결할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has an effect that can solve the problem of lowering the calculation speed caused by the handling of a large amount of information when calculating data from an image consisting of more than 10,000 chips.
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