(50-1) 13 * << * >> * Русский * English * Содержание * Все выпуски

Алгоритмы коррекции неравномерности освещения в изображениях системы параллельного секвенирования ДНК
В.В. Манойлов1, А.Г. Бородинов1, А.И. Петров1, И.В. Заруцкий1, А.С. Сараев1, В.Е. Курочкин1

1ИАП РАН - Институт аналитического приборостроения РАН, 198095, Россия, г. Санкт-Петербург, ул. Ивана Черных, д. 31-33 лит. А

  Полный текст (PDF)

DOI: 10.18287/COJ1691

ID статьи: 1691

Аннотация:
Неравномерное освещение, возникающее на изображениях, полученных во время проведения экспериментов по анализу нуклеиновых кислот в реакционной ячейке системы параллельного секвенирования «Нанофор СПС», приводит к появлению смещения яркости, которое искажает интенсивность и затрудняет количественную оценку флуоресцентных сигналов. Неравномерное освещение может привести к тому, что интенсивность объекта в одной области поля зрения будет измеряться иначе, чем интенсивность объекта с равной концентрацией флуорофора в другой области поля зрения. В работе описываются методы коррекции аддитивной и мультипликативной составляющих факторов, которые искажают регистрируемые изображения. Приводятся результаты исследований по оценке параметров алгоритмов корректировки. В качестве критерия сравнения различных параметров алгоритмов коррекции неравномерного освещения используется количество фрагментов нуклеиновых кислот, которое выбирается программой, осуществляющей сборку целого генома из отдельных его частей. Чем больше таких фрагментов, тем меньше ошибок в результатах построения генома.

Ключевые слова:
коррекция фона, секвенирование, обработка изображений, информационные оптические технологии.

Благодарности:
Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования в рамках выполнения работ по Государственному заданию № 075-00444-25-00 (от 26.12.2024).

Цитирование:
Манойлов, В.В. Алгоритмы коррекции неравномерности освещения в изображениях системы параллельного секвенирования ДНК / В.В. Манойлов, А.Г. Бородинов, А.И. Петров, И.В. Заруцкий, А.С. Сараев, В.Е. Курочкин // Компьютерная оптика. - 2026. - Т. 50, № 1. - 1691. - DOI: 10.18287/COJ1691.

Citation:
Manoilov VV, Borodinov AG, Petrov AI, Zarutsky IV, Saraev AS, Kurochkin VE. Algorithms for correcting uneven lighting in images of parallel DNA sequencing systems. Computer Optics 2026; 50(1): 1691. DOI: 10.18287/COJ1691.

References:

  1. Wolowski VR. High-quality, high-throughput measurement of protein-DNA binding using HiTS-FLIP. Dissertation zur Erlangung des Doktorgrades der Fakultat fur Chemie und Pharmazie der Ludwig-Maximilians-Universitat Munchen; 2016. 251. 10.5282/edoc.19445
  2. Waters JC. Accuracy and precision in quantitative fluorescence microscopy. The Journal of cell of biology 2009; 185(7): 1135-1148.
  3. Likar B, Pernu F. Retrospective shading correction of microscopical images. Retrospective shading correction of microscopical images. In Proc. Czech Pattern Recognition Workshop, Eds. Svoboda, PT; 2000: 15-20.
  4. Peng T, Thorn K, Schroeder T, Wang L, Theis FJ, Marr C, Navab N. A BaSiC tool for background and shading correction of optical microscopy images. 2017. NATURE COMMUNICATIONS. DOI: 10.1038/ncomms14836
  5. Inoue S. Video microscopy. Springer Science & Business Media; 1986: 460.
  6. Likar B, Pernu F. Retrospective shading correction of microscopical images. Retrospective shading correction of microscopical images. In Proc. Czech Pattern Recognition Workshop, Eds. Svoboda, PT; 2000: 15-20.
  7. Marty GD. Blank-field correction for achieving a uniform white background in brightfield digital photomicrographs. BioTechniques 2007; 42:716-720. DOI 10.2144/000112488
  8. Zheng Y, Lin S, Kambhamettu C, Yu J, Kang SB. Single-image vignetting correction. IEEE transactions on pattern analysis and machine intelligence 2009; 31(12): 2243-2256
  9. Zheng Y, Lin S, Kambhamettu C, Yu J, Kang SB. Single-image vignetting correction. IEEE transactions on pattern analysis and machine intelligence 2009; 31(12): 2243-2256
  10. Digital Imaging - Microscopy Capabilities [Electronic resource]. URL: <https://stormoff.ru/mediacenter/article/article_84> (access data: 18.01.2025)
  11. Manoilov VV, Borodinov AG, Petrov AI, Zarutskiy IV, Bardin BV, Yamanovskaya AYu, Saraev AS, Kurochkin VE. Construction of a nucleotide sequence using machine learning methods in the Nanofor SPS" sequencer. Technical Physics, 2024; 69(9): 1436-1444. DOI: 10.61011/TP.2024.09.59293.35-24.
  12. Borodinov AG, Manoilov VV, Zarutsky IV, Petrov AI, Kurochkin VE. Generations of DNA sequencing methods (review). Nauchnoe Priborostroenie [Scientific Instrumentation], 2020, vol. 30, iss. 4, pp. 3-20.
  13. Reyes-Aldasoro CC. Retrospective shading correction algorithm based on signal envelope estimation. Electronics Letters 2009; 45(9): 454-456. DOI: 10.1049/el.2009.0320
  14. Kubecka L, Jan J, Kolar R. Retrospective illumination correction of retinal images. International journal of biomedical imaging 2010; Article ID 780262: 10. DOI:10.1155/2010/780262
  15. Hou Z, Huang S, Hu Q, Nowinski WL. A fast and automatic method to correct intensity inhomogeneity in MR brain images. In Medical Image Computing and Computer-Assisted Intervention-MICCAI 2006; 324-331. DOI: 10.1007/11866763_40.
  16. Leong FJWM, Brady M, McGee JO. Correction of uneven illumination (vignetting) in digital microscopy images. Journal of clinical pathology 2003; 56(8): 619-621. of clinical pathology 2003; 56(8): 619-621.
  17. Etemadnia H, Asharif MR. Homomorphic filtering approach using HSV color space in automatic image shadow segmentation. WSEAS Trans Systems 2004; 3: 1150-1154.
  18. Wen-Cheng W, Xiao-Jun C. A Segmentation Method for Uneven Illumination Particle Images. Research Journal of Applied Sciences, Engineering and Technology 2013; 5(4):1284-1289.

Россия, 443001, Самара, ул. Молодогвардейская, 151; электронная почта: journal@computeroptics.ru; тел: +7 (846) 242-41-24 (ответственный секретарь), +7 (846) 332-56-22 (технический редактор), факс: +7 (846) 332-56-20