CN113934875A

CN113934875A - 电泳数据识别方法、系统、计算机存储介质及电子设备

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Publication number: CN113934875A
Application number: CN202111256087.5A
Authority: CN
Inventors: 韩永红; 阮好姬
Original assignee: Yunzhou Biosciences (guangzhou) Inc
Current assignee: Yunzhou Biosciences (guangzhou) Inc
Priority date: 2021-10-27
Filing date: 2021-10-27
Publication date: 2022-01-14
Anticipated expiration: 2041-10-27
Also published as: CN113934875B

Abstract

本发明提供了一种电泳数据识别方法、电泳数据识别系统、计算机存储介质及电子设备，方法包括以下步骤：S1、构建电泳图谱数据库，所述电泳图谱数据库包含多种标准电泳图谱；S2、采集测试条带的凝胶电泳图像，形成电泳图片；S3、根据所述电泳图片，从所述电泳图谱数据库中获取与所述电泳图片匹配的所述标准电泳图谱作为参照图谱；S4、将所述电泳图片与所述参照图谱进行比对，判断所述电泳图片中的条带灰度区域与所述参照图谱的条带灰度区域是否一致；S5、根据步骤S4的判断结果，确定所述凝胶电泳图像的电泳数据是否正确。根据本发明实施例的电泳数据识别方法，自动化程度高，耗时短，效率高，并且准确性有保证。

Description

电泳数据识别方法、系统、计算机存储介质及电子设备

技术领域

本发明涉及电泳图像分析领域，更具体地，涉及一种电泳数据识别方法、电泳数据识别系统、计算机存储介质及电子设备。

背景技术

随着生物技术的迅速发展，电泳是分子生物实验中一个常用的方法。

电泳是众多生物领域必不可少的分析工具，可以有助于实验人员得到清晰可见的条带。但是在对电泳得到的图片进行识别时，由于映射的图片没有更多的标识，实验人员只能使用肉眼比较参照物和测试条带的位置和灰度，自动化程度低，耗时长，效率低，并且准确性也难以保证。

发明内容

为解决上述技术问题，一方面，本发明提供一种电泳数据识别方法。

根据本发明实施例的电泳数据识别方法，包括以下步骤：

S1、构建电泳图谱数据库，所述电泳图谱数据库包含多种标准电泳图谱；

S2、采集测试条带的凝胶电泳图像，形成电泳图片；

S3、根据所述电泳图片，从所述电泳图谱数据库中获取与所述电泳图片匹配的所述标准电泳图谱作为参照图谱；

S4、将所述电泳图片与所述参照图谱进行比对，判断所述电泳图片中的条带灰度区域与所述参照图谱的条带灰度区域是否一致；

S5、根据步骤S4的判断结果，确定所述凝胶电泳图像的电泳数据是否正确。

根据本发明实施例的电泳数据识别方法，通过预先构建存储有多种标准电泳图谱的电泳图谱数据库，在获得电泳图片之后，可以将电泳图片与电泳图谱数据库中对应的标准电泳图谱进行比对，通过比对两者的条带灰度区域是否一致，即可快速判断凝胶电泳图像的电泳数据是否正确，该方法自动化程度高，耗时短，效率高，并且准确性有保证。

根据本发明的一些实施例，步骤S4包括：

S41、分别获取所述电泳图片和所述参照图谱中的条带灰度区域的参数信息；

S42、将所述电泳图片的参数信息与所述参照图谱的参数信息进行比对，判断所述电泳图片的参数信息与所述参照图谱的参数信息是否一致。

根据本发明的一些实施例，所述参数信息包括条带灰度区域的区域面积和灰度值。

根据本发明的一些实施例，获取所述条带灰度区域的区域面积的方法为：

以所述条带灰度区域的某一点作为原点建立虚拟坐标系；

分别获取每个所述条带灰度区域的四个顶点的坐标值，根据每个所述条带灰度区域的各个坐标值，计算所述条带灰度区域的区域面积。

根据本发明的一些实施例，步骤S42还包括：

S421、根据所述电泳图片的条带灰度区域的区域面积和所述参照图谱的条带灰度区域的区域面积，计算所述电泳图片的条带灰度区域与所述参照图谱的条带灰度区域的重叠率；

S422、判断所述电泳图片的条带灰度区域的灰度值与所述参照图谱的条带灰度区域的灰度值是否一致，得到灰度值比对结果；

S423、当所述电泳图片与所述参照图谱的条带灰度区域的重叠率以及灰度值比对结果中的任意一个不满足设定条件时，判断所述电泳图片的参数信息与所述参照图谱的参数信息不一致。

根据本发明的一些实施例，所述设定条件为：

所述电泳图片的每个条带灰度区域的所述重叠率大于0，且每个条带灰度区域的灰度值与所述参照图谱的灰度值的差值在预定范围内。

第二方面，本发明实施例提供一种电泳数据识别系统，包括：

电泳图谱数据库存储模块，所述电泳图谱数据库存储模块包含多种标准电泳图谱；

图片获取模块，所述图片获取模块用于获取凝胶电泳图像，并将所述凝胶电泳图像转换为电泳图片；

匹配模块，所述匹配模块根据所述电泳图片的信息，从所述电泳图谱数据库中获取与所述电泳图片匹配的所述标准电泳图谱作为参照图谱；

判断模块，所述判断模块将所述电泳图片的条带灰度区域与所述参照图谱的条带灰度区域进行比对，判断所述电泳图片的条带灰度区域与所述参照图谱的条带灰度区域是否一致；

输出模块，所述输出模块输出所述电泳图片的识别结果。

根据本发明的一些实施例，所述判断模块判断所述电泳图片的参数信息与所述参照图谱的参数信息是否一致，所述参数信息包括条带灰度区域的区域面积和灰度值。

第三方面，本发明实施例提供一种计算机存储介质，包括一条或多条计算机指令，所述一条或多条计算机指令在执行时实现如上述实施例所述的方法。

根据本发明第四方面实施例的电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储一条或多条计算机指令；所述处理器用于调用并执行所述一条或多条计算机指令，从而实现如上述任一实施例所述的方法。

附图说明

图1为本发明实施例的电泳数据识别方法的流程图；

图2为本发明实施例的电泳数据识别方法中作为参照物模型的标准电泳图谱；

图3为不同测试条带的电泳数据与图2中标准电泳图谱的比对示意图；

图4为本发明实施例的电子设备的示意图。

附图标记：

电子设备100；

存储器110；操作系统111；应用程序112；

处理器120；网络接口130；输入设备140；硬盘150；显示设备160。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

下面首先结合附图具体描述根据本发明实施例的电泳数据识别方法。

如图1所示，根据本发明实施例的电泳数据识别方法包括以下步骤：

S2、采集测试条带的凝胶电泳图像，形成电泳图片；

换言之，根据本发明实施例的电泳数据识别方法在使用之前，可以先构建电泳图谱数据库，该电泳图谱数据库中可以包含有多个经过试验验证，或者由官方认证的标准电泳图谱，标准电泳图谱可以在实验人员进行电泳条带比对时作为参照物使用。

在构建完成电泳图谱数据库之后，便可采集实验人员对测试条带进行凝胶电泳所得到的图像。具体方法可以为：成像仪通过数据线连接计算机，用于通过其摄像头采集凝胶电泳图像，输出给计算机，获取电泳图片。

在获得该电泳图片之后，可以根据该电泳图片的电泳条件、电泳的物质成分等来从电泳图谱数据库中获取与该电泳图片匹配的标准电泳图谱，即从电泳图谱数据库中匹配到实验人员进行凝胶电泳的物质在该条件下电泳所能得到的标准电泳图谱，然后将该匹配到的标准电泳图谱作为参照图谱。

接着，即可将凝胶电泳得到的电泳图片与参照图谱进行比对，其中，电泳图片与参照图谱的比对主要是比对电泳图片中的条带灰度区域与参照图谱的条带灰度区域是否一致，即比对电泳图片的电泳条带与参照图谱的电泳条带是否一致。

最后，根据电泳图片的电泳条带与参照图谱的电泳条带的比对结果，即可确定凝胶电泳图像的电泳数据是否正确，从而达到对电泳图片进行快速识别的效果。该比对过程无需实验人员肉眼比较参照物和测试条带，不仅克服了人眼识别过程中可能存在的主观性误判，保证电泳数据分析的准确性，提高了分析各种物质的成分和含量的精确性，降低了出错率，而且自动化程度高，耗时短，降低了成本。

由此，根据本发明实施例的电泳数据识别方法，通过预先构建存储有多种标准电泳图谱的电泳图谱数据库，在获得电泳图片之后，可以将电泳图片与电泳图谱数据库中对应的标准电泳图谱进行比对，通过比对两者的条带灰度区域是否一致，即可快速判断凝胶电泳图像的电泳数据是否正确，该方法自动化程度高，耗时短，效率高，并且准确性有保证。

根据本发明的一个实施例，骤S4包括：

进一步地，所述参数信息包括条带灰度区域的区域面积和灰度值。

也就是说，对电泳图片和参照图谱进行比对，实际可以是比对电泳图片和参照图谱的条带灰度区域的参数信息，更具体地，可以是比对电泳图片和参照图谱的条带灰度区域的区域面积和灰度值，从而精确判断电泳图片与参照图谱之间的一致性。

在本发明的一些具体实施方式中，获取所述条带灰度区域的区域面积的方法为：

以所述条带灰度区域的某一点作为原点建立虚拟坐标系；

具体地，以参照图谱为例，如图2所示，图2示出了一个可以作为参照物模型的标准电泳图谱，根据标准电泳图谱可以得到参照物模型大小为：宽度：47px，高度：496px；参照物每个条带灰度区域的位置及灰度值是固定的，每个条带灰度区域形成为类矩形结构，预设好参照物模型每个条带灰度区域四个角的坐标值、对应的灰度值以及不同位置的标记，便可获取该条带灰度区域的区域面积。

在获取条带灰度区域的区域面积之后，可以通过计算电泳图片的条带灰度区域与参照图谱的条带灰度区域之间的重叠率来判断电泳图片的条带灰度区域与参照图谱的条带灰度区域之间的一致性。

根据本发明的一个实施例，步骤S42还包括：

其中，所述电泳图片的条带灰度区域与所述参照图谱的条带灰度区域的重叠率的判断方式还可以采用如下方式进行：

例如，参照图谱的矩形条带的四条边分别记为a、b、c、d，电泳图片的矩形条带的四条边分别标记为e、f、g、h，根据区域面积的方法可以分别知道参照图谱和电泳图片的矩形条带的四个角的坐标。

根据四个角的坐标可以得到a、b、c、d、e、f、h、g的长度。

判断1：a＝e,b＝f,c＝g,d＝h；

判断2：a上下两点的Y坐标和e的Y坐标一致，c上下两点的Y坐标和g的Y坐标一致；

满足判断1和判断2，即证明重叠率是符合要求的。

进一步地，所述设定条件为：

换句话说，借助酶切分析工具，获取对应的酶切位点以及每段的序列长度。假设目前使用的质粒是线性，可以得到理论上条带有多少个小灰格。

在比对条带灰度区域的参数信息之前，还可以先判断灰度条带区域的个数，即获取测试条带的灰度条带区域的个数和酶切位点的个数比对。

接着，同浓度的情况下，获取参照图谱的条带灰度区域的区域面积和灰度值，以及测试条带的灰度条带区域的区域面积和灰度值。

用参照图谱的灰度条带区域的区域面积和测试条带的灰度条带区域的区域面积比对，判断两个面积的重合率是否大于0，再判断测试条带的灰度值和参照图谱的灰度值是否一致。

当两个判断标准中的任何一个不满足条件时，则判断测试条带的电泳图片不符合要求。

具体地，如图3所示，图3示出了不同测试条带的电泳数据与参照图谱的比对结果，其中，M表示参照图谱，P1-P5分别表示不同测试条带所获得的电泳数据，将不同测试条带获得的电泳数据采用本申请的上述方法与参照图谱进行比对，便可以快速获得测试条带的电泳结果。

由此，通过上述方法可以精确并且快速判断测试条带的电泳数据是否符合要求，自动化程度高，出错率低。

根据本发明实施例的电泳数据识别系统，包括：电泳图谱数据库存储模块，图片获取模块、匹配模块、判断模块和输出模块。

具体而言，所述电泳图谱数据库存储模块包含多种标准电泳图谱，所述图片获取模块用于获取凝胶电泳图像，并将所述凝胶电泳图像转换为电泳图片，所述匹配模块根据所述电泳图片的信息，从所述电泳图谱数据库中获取与所述电泳图片匹配的所述标准电泳图谱作为参照图谱，所述判断模块将所述电泳图片的条带灰度区域与所述参照图谱的条带灰度区域进行比对，判断所述电泳图片的条带灰度区域与所述参照图谱的条带灰度区域是否一致，所述输出模块输出所述电泳图片的识别结果。

进一步地，所述判断模块判断所述电泳图片的参数信息与所述参照图谱的参数信息是否一致，所述参数信息包括条带灰度区域的区域面积和灰度值。

由此，根据本发明实施例的电泳数据识别系统，通过各模块之间的连接，可以在获得测试条带的电泳图片之后，将电泳图片与电泳图谱数据库中对应的标准电泳图谱进行比对，通过比对两者的条带灰度区域是否一致，即可快速判断凝胶电泳图像的电泳数据是否正确，该方法自动化程度高，耗时短，效率高，并且准确性有保证。

另外，本发明实施例还提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质包括一条或多条计算机指令，所述一条或多条计算机指令在执行时实现上述任一所述的方法。

也就是说，所述计算机存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时，使得所述处理器执行上述任一所述的方法。

如图4所示，本发明实施例提供了一种电子设备100，包括存储器110和处理器120，所述存储器110用于存储一条或多条计算机指令，所述处理器120用于调用并执行所述一条或多条计算机指令，从而实现上述任一所述的方法。

也就是说，电子设备100包括：处理器120和存储器110，在所述存储器110中存储有计算机程序指令，其中，在所述计算机程序指令被所述处理器运行时，使得所述处理器120执行上述任一所述的方法。

进一步地，如图4所示，电子设备100还包括网络接口130、输入设备140、硬盘150、和显示设备160。

上述各个接口和设备之间可以通过总线架构互连。总线架构可以是可以包括任意数量的互联的总线和桥。具体由处理器120代表的一个或者多个中央处理器(CPU)，以及由存储器110代表的一个或者多个存储器的各种电路连接在一起。总线架构还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其它电路连接在一起。可以理解，总线架构用于实现这些组件之间的连接通信。总线架构除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线，这些都是本领域所公知的，因此本文不再对其进行详细描述。

所述网络接口130，可以连接至网络(如因特网、局域网等)，从网络中获取相关数据，并可以保存在硬盘150中。

所述输入设备140，可以接收操作人员输入的各种指令，并发送给处理器120以供执行。所述输入设备140可以包括键盘或者点击设备(例如，鼠标，轨迹球(trackball)、触感板或者触摸屏等。

所述显示设备160，可以将处理器120执行指令获得的结果进行显示。

所述存储器310，用于存储操作系统运行所必须的程序和数据，以及处理器120计算过程中的中间结果等数据。

可以理解，本发明实施例中的存储器110可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(RAM)，其用作外部高速缓存。本文描述的装置和方法的存储器110旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。

在一些实施方式中，存储器110存储了如下的元素，可执行模块或者数据结构，或者他们的子集，或者他们的扩展集：操作系统111和应用程序112。

其中，操作系统111，包含各种系统程序，例如框架层、核心库层、驱动层等，用于实现各种基础业务以及处理基于硬件的任务。应用程序112，包含各种应用程序，例如浏览器(Browser)等，用于实现各种应用业务。实现本发明实施例方法的程序可以包含在应用程序112中。

上述处理器120，当调用并执行所述存储器110中所存储的应用程序和数据，具体的，可以是应用程序112中存储的程序或指令时，将第一集合和第二集合中的一者分散发送至所述第一集合和第二集合中的另一者所分布的节点，其中，所述另一者分散存储于至少两个节点；并根据所述第一集合的节点分布和所述第二集合的节点分布，分节点地进行交集处理。

本发明上述实施例揭示的方法可以应用于处理器120中，或者由处理器120实现。处理器120可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器120中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器120可以是通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件，可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器110，处理器120读取存储器110中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

可以理解的是，本文描述的这些实施例可以用硬件、软件、固件、中间件、微码或其组合来实现。对于硬件实现，处理单元可以实现在一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑设备(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、通用处理器、控制器、微控制器、微处理器、用于执行本申请所述功能的其它电子单元或其组合中。

对于软件实现，可通过执行本文所述功能的模块(例如过程、函数等)来实现本文所述的技术。软件代码可存储在存储器中并通过处理器执行。存储器可以在处理器中或在处理器外部实现。

具体地，处理器120还用于读取所述计算机程序，执行上述任一所述的方法。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露方法和装置，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理包括，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种电泳数据识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

S2、采集测试条带的凝胶电泳图像，形成电泳图片；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S4包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述参数信息包括条带灰度区域的区域面积和灰度值。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，获取所述条带灰度区域的区域面积的方法为：

以所述条带灰度区域的某一点作为原点建立虚拟坐标系；

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤S42还包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述设定条件为：

7.一种电泳数据识别系统，其特征在于，包括：电泳图谱数据库存储模块，所述电泳图谱数据库存储模块包含多种标准电泳图谱；

输出模块，所述输出模块输出所述电泳图片的识别结果。

8.根据权利要求7所述的电泳数据识别系统，其特征在于，所述判断模块判断所述电泳图片的参数信息与所述参照图谱的参数信息是否一致，所述参数信息包括条带灰度区域的区域面积和灰度值。

9.一种计算机存储介质，其特征在于，包括一条或多条计算机指令，所述一条或多条计算机指令在执行时实现如权利要求1-6中任一项所述的方法。

10.一种电子设备，包括存储器和处理器，其特征在于，

所述存储器用于存储一条或多条计算机指令；

所述处理器用于调用并执行所述一条或多条计算机指令，从而实现如权利要求1-6中任一项所述的方法。