本發(fā)明涉及時(shí)空組學(xué)，尤其涉及一種腸時(shí)空組卷曲圖像的處理方法、裝置和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)（st）技術(shù)是一種革命性的科學(xué)方法，它允許研究人員以前所未有的空間分辨率來(lái)觀察細(xì)胞內(nèi)的基因表達(dá)。這種技術(shù)通過(guò)將生物樣本（如小鼠腸道）與高密度的生物芯片結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)組織內(nèi)基因活動(dòng)的精確地圖制作，構(gòu)建腸時(shí)空組卷曲圖像。這不僅增強(qiáng)了對(duì)細(xì)胞間復(fù)雜相互作用的理解，還對(duì)疾病的生物學(xué)基礎(chǔ)提供了深刻的洞見(jiàn)，特別是在復(fù)雜的腸道環(huán)境中，這種技術(shù)幫助科學(xué)家詳細(xì)解析了健康與疾病狀態(tài)下的細(xì)胞和基因表達(dá)模式。

2、盡管空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)在腸道生物學(xué)研究中提供了顯著的進(jìn)步，但現(xiàn)有的應(yīng)用方法在數(shù)據(jù)處理和解讀方面仍面臨一些局限性?，F(xiàn)有技術(shù)通過(guò)在腸卷的外圈建立一個(gè)坐標(biāo)系來(lái)標(biāo)定每個(gè)點(diǎn)的位置，嘗試克服樣本的復(fù)雜形態(tài)帶來(lái)的挑戰(zhàn)。然而，這種方法在實(shí)際操作中出現(xiàn)了坐標(biāo)系統(tǒng)間的交叉和重疊，這種坐標(biāo)混亂使得無(wú)法精確判斷周圍點(diǎn)的特定特征，從而影響了對(duì)局部區(qū)域詳細(xì)特性的精確描述。

3、此外，由于樣本的螺旋卷曲布局，雖然保持了一定的空間連續(xù)性，但這種物理形態(tài)限制了對(duì)腸道不同區(qū)域的直接比較，特別是在縱向和橫向的詳細(xì)分析上。例如，縱向比較難以清楚展現(xiàn)從腸道起始到終端的基因表達(dá)變化和功能區(qū)的分布；橫向分析中，也難以區(qū)分同一橫截面內(nèi)的不同細(xì)胞類型或子區(qū)域的細(xì)微差異。這些限制減少了研究人員在理解復(fù)雜病理過(guò)程中的能力，尤其是在比較不同實(shí)驗(yàn)條件下的組織樣本時(shí)。

4、總之，盡管空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)已經(jīng)在腸道疾病研究中取得了突破性進(jìn)展，但其在數(shù)據(jù)的直觀比較、細(xì)節(jié)解讀以及操作的簡(jiǎn)便性上仍有待改進(jìn)。坐標(biāo)系統(tǒng)的交叉問(wèn)題、樣本布局的限制，以及缺乏有效的可視化工具，都是現(xiàn)有方法在應(yīng)用中需要克服的主要技術(shù)障礙。這些問(wèn)題的存在不僅影響了數(shù)據(jù)的可靠性，也限制了從復(fù)雜生物樣本中獲取精確信息的能力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、第一方面，本發(fā)明提供一種腸時(shí)空組卷曲圖像的處理方法，包括：

2、獲取基于時(shí)空組芯片的目標(biāo)圖像和測(cè)序數(shù)據(jù)，并對(duì)所述目標(biāo)圖像中的目標(biāo)卷曲區(qū)域進(jìn)行多邊形標(biāo)注，得到包含所述目標(biāo)卷曲區(qū)域的坐標(biāo)像素矩陣的圖像特征標(biāo)注文件；

3、分析所述測(cè)序數(shù)據(jù)獲得表達(dá)矩陣數(shù)據(jù)，并結(jié)合所述時(shí)空組芯片的物理坐標(biāo)共同轉(zhuǎn)化為包含所述表達(dá)矩陣數(shù)據(jù)的rds文件；

4、基于所述rds文件，將所述圖像特征標(biāo)注文件中的所述坐標(biāo)像素矩陣映射到所述目標(biāo)圖像上，獲得原始坐標(biāo)矩陣；

5、根據(jù)所述原始坐標(biāo)矩陣，構(gòu)建有序的bin區(qū)域的集合，以及將所述rds文件中的每個(gè)細(xì)胞映射到所述bin區(qū)域中；

6、對(duì)每個(gè)所述bin區(qū)域進(jìn)行空間轉(zhuǎn)換形成拉直圖像，獲得所述bin區(qū)域中的轉(zhuǎn)換后坐標(biāo)，并基于所述轉(zhuǎn)換后坐標(biāo)構(gòu)建可視化圖像。

7、在可選的實(shí)施方式中，所述對(duì)所述目標(biāo)圖像中的目標(biāo)卷曲區(qū)域進(jìn)行多邊形標(biāo)注，包括：

8、以多邊形描點(diǎn)方式，對(duì)所述目標(biāo)卷曲區(qū)域的外側(cè)輪廓邊緣進(jìn)行標(biāo)注，首尾相連形成閉環(huán)，得到外輪廓標(biāo)注結(jié)果；以及，對(duì)所述目標(biāo)卷曲區(qū)域的內(nèi)側(cè)輪廓邊緣進(jìn)行標(biāo)注，首尾相連形成閉環(huán)，得到內(nèi)輪廓標(biāo)注結(jié)果；

9、根據(jù)所述外輪廓標(biāo)注結(jié)果和所述內(nèi)輪廓標(biāo)注結(jié)果構(gòu)成所述坐標(biāo)像素矩陣，并根據(jù)所述坐標(biāo)像素矩陣構(gòu)建所述圖像特征標(biāo)注文件。

10、在可選的實(shí)施方式中，所述分析所述測(cè)序數(shù)據(jù)獲得表達(dá)矩陣數(shù)據(jù)之前，還包括：

11、對(duì)所述測(cè)序數(shù)據(jù)沿最外圍組織輪廓進(jìn)行l(wèi)asso處理，并采用saw分析流程進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，得到包含表達(dá)量矩陣的所述測(cè)序數(shù)據(jù)。

12、在可選的實(shí)施方式中，所述基于所述rds文件，將所述圖像特征標(biāo)注文件中的所述坐標(biāo)像素矩陣映射到所述目標(biāo)圖像上，獲得原始坐標(biāo)矩陣，包括：

13、將所述目標(biāo)圖像的所述坐標(biāo)像素矩陣，通過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)化公式反映射到與所述目標(biāo)圖像對(duì)應(yīng)的腸時(shí)空組卷曲圖像上，并通過(guò)所述腸時(shí)空組卷曲圖像中的坐標(biāo)對(duì)所述圖像特征標(biāo)注文件中的坐標(biāo)進(jìn)行更新；其中，所述目標(biāo)圖像，是通過(guò)對(duì)所述腸時(shí)空組卷曲圖像降低像素處理得到的圖像；

14、對(duì)所述圖像特征標(biāo)注文件中坐標(biāo)構(gòu)成的坐標(biāo)矩陣通過(guò)所述rds文件中的表達(dá)矩陣數(shù)據(jù)進(jìn)行配準(zhǔn)處理，得到配準(zhǔn)后的所述原始坐標(biāo)矩陣；

15、所述坐標(biāo)轉(zhuǎn)化公式包括：

16、；；

17、其中，xnew和ynew代表轉(zhuǎn)化前的所述目標(biāo)圖像中的點(diǎn)的橫縱坐標(biāo)；xold和yold代表轉(zhuǎn)化后的所述腸時(shí)空組卷曲圖像中的點(diǎn)的橫縱坐標(biāo)；hnew代表所述目標(biāo)圖像中的像素坐標(biāo)總高度；hold代表所述腸時(shí)空組卷曲圖像中的像素坐標(biāo)總高度；wnew代表所述目標(biāo)圖像中的像素坐標(biāo)總寬度；wold代表所述腸時(shí)空組卷曲圖像中的像素坐標(biāo)總寬度；

18、所述對(duì)所述圖像特征標(biāo)注文件中坐標(biāo)構(gòu)成的坐標(biāo)矩陣通過(guò)所述rds文件中的表達(dá)矩陣數(shù)據(jù)進(jìn)行配準(zhǔn)處理，得到配準(zhǔn)后的所述原始坐標(biāo)矩陣，包括：

19、對(duì)所述圖像特征標(biāo)注文件中的坐標(biāo)矩陣，以及所述rds文件中含有所述物理坐標(biāo)的表達(dá)矩陣數(shù)據(jù)，分別進(jìn)行輪廓提取，得到與所述坐標(biāo)矩陣和所述表達(dá)矩陣數(shù)據(jù)各自對(duì)應(yīng)的多邊形輪廓點(diǎn)陣；其中，所述多邊形輪廓點(diǎn)陣包括外圍輪廓點(diǎn)陣和內(nèi)側(cè)輪廓點(diǎn)陣；

20、對(duì)所述多邊形輪廓點(diǎn)陣中的所述外圍輪廓點(diǎn)陣和所述內(nèi)側(cè)輪廓點(diǎn)陣，分別進(jìn)行外圍坐標(biāo)點(diǎn)和內(nèi)側(cè)坐標(biāo)點(diǎn)的配準(zhǔn)處理，得到配準(zhǔn)后的所述原始坐標(biāo)矩陣；

21、所述分別進(jìn)行對(duì)所述外圍坐標(biāo)點(diǎn)和所述內(nèi)側(cè)坐標(biāo)點(diǎn)的配準(zhǔn)處理，包括：

22、針對(duì)外圍坐標(biāo)點(diǎn)或內(nèi)側(cè)坐標(biāo)點(diǎn)，對(duì)所述坐標(biāo)矩陣和所述表達(dá)矩陣數(shù)據(jù)各自對(duì)應(yīng)的所述多邊形輪廓點(diǎn)陣生成掩模圖像；其中，所述掩模圖像中包括多邊形的核心輪廓區(qū)，以及包圍所述核心輪廓區(qū)的外圍區(qū)；

23、將每個(gè)所述掩模圖像分別進(jìn)行二值化，轉(zhuǎn)換為保留所述核心輪廓區(qū)的二值圖像；所述二值圖像包括與所述坐標(biāo)矩陣對(duì)應(yīng)的第一圖像，以及與所述表達(dá)矩陣數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的第二圖像；

24、確定每個(gè)所述二值圖像中的所述核心輪廓區(qū)的外圍輪廓和幾何中心點(diǎn)；

25、將所述第一圖像和所述第二圖像利用所述幾何中心點(diǎn)平移，進(jìn)行坐標(biāo)平移變換對(duì)焦處理；并基于所述幾何中心點(diǎn)和所述外圍輪廓確定所述第一圖像相對(duì)于所述第二圖像的在坐標(biāo)平移變換對(duì)焦處理中的圖像偏轉(zhuǎn)角度；

26、判斷所述圖像偏轉(zhuǎn)角度是否不大于預(yù)設(shè)角度閾值；

27、若是，則判定基于所述第二圖像對(duì)所述第一圖像的配準(zhǔn)處理合格。

28、所述判斷所述圖像偏轉(zhuǎn)角度是否不大于預(yù)設(shè)角度閾值之后，還包括：

29、若否，則判定基于所述第二圖像對(duì)所述第一圖像的配準(zhǔn)處理不合格；對(duì)所述圖像特征標(biāo)注文件中的坐標(biāo)矩陣，以及所述rds文件中含有所述物理坐標(biāo)的表達(dá)矩陣數(shù)據(jù)，分別進(jìn)行輪廓提取，得到對(duì)應(yīng)的多邊形輪廓點(diǎn)陣；

30、對(duì)每個(gè)所述多邊形輪廓點(diǎn)陣生成掩模圖像；其中，所述掩模圖像中包括多邊形的核心輪廓區(qū)，以及所述核心輪廓區(qū)的外圍區(qū)；

31、對(duì)所述掩模圖像的所述核心輪廓區(qū)的邊緣進(jìn)行標(biāo)注，并計(jì)算所述核心輪廓區(qū)的幾何中心點(diǎn)；

32、利用每個(gè)所述掩模圖像的幾何中心點(diǎn)和標(biāo)注的邊緣進(jìn)行坐標(biāo)平移變換處理，使所述掩模圖像的方向相匹配，并將所述掩模圖像返回執(zhí)行所述，針對(duì)外圍坐標(biāo)點(diǎn)或內(nèi)側(cè)坐標(biāo)點(diǎn)，對(duì)所述坐標(biāo)矩陣和所述表達(dá)矩陣數(shù)據(jù)各自對(duì)應(yīng)的所述多邊形輪廓點(diǎn)陣生成掩模圖像。

33、在可選的實(shí)施方式中，所述基于所述rds文件，將所述圖像特征標(biāo)注文件中的所述坐標(biāo)像素矩陣映射到所述目標(biāo)圖像上，獲得原始坐標(biāo)矩陣之后，還包括：

34、將所述原始坐標(biāo)矩陣中多邊形輪廓點(diǎn)陣的外圍輪廓點(diǎn)陣和內(nèi)側(cè)輪廓點(diǎn)陣，分別進(jìn)行過(guò)濾去冗余處理；

35、所述過(guò)濾去冗余處理包括：

36、針對(duì)所述外圍輪廓點(diǎn)陣和所述內(nèi)側(cè)輪廓點(diǎn)陣中的一個(gè)輪廓點(diǎn)陣，按順序選取所述輪廓點(diǎn)陣中依次排列的3個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，并基于這3個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)組成一個(gè)三角形區(qū)域；

37、基于所述rds文件，判斷所述三角形區(qū)域中所包含細(xì)胞點(diǎn)數(shù)量是否不小于預(yù)設(shè)細(xì)胞點(diǎn)數(shù)量閾值；

38、若是，則保留3個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)中的第一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，從第二個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)開(kāi)始選取所述輪廓點(diǎn)陣中依次排列的3個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，再次組成一個(gè)三角形區(qū)域，針對(duì)所述三角形區(qū)域返回執(zhí)行所述基于所述rds文件，判斷所述三角形區(qū)域中所包含細(xì)胞點(diǎn)數(shù)量是否不小于預(yù)設(shè)細(xì)胞點(diǎn)數(shù)量閾值，直至所述輪廓點(diǎn)陣中的坐標(biāo)點(diǎn)處理完成為止；

39、若否，則刪除構(gòu)成所述三角形的3個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)中間的坐標(biāo)點(diǎn)，并將構(gòu)成所述三角形中第一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)和第三個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)作為相鄰的坐標(biāo)點(diǎn)，選取第三個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)相鄰的下一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，再次共同構(gòu)成三角形，并返回執(zhí)行所述基于所述rds文件，判斷所述三角形區(qū)域中的細(xì)胞點(diǎn)數(shù)量是否不小于預(yù)設(shè)細(xì)胞點(diǎn)數(shù)量閾值；

40、所述根據(jù)所述原始坐標(biāo)矩陣，構(gòu)建有序的bin區(qū)域的集合，以及將所述rds文件中的每個(gè)細(xì)胞映射到所述bin區(qū)域中，包括：

41、利用所述原始坐標(biāo)矩陣的多邊形輪廓點(diǎn)陣中外圍輪廓點(diǎn)陣和內(nèi)側(cè)輪廓點(diǎn)陣，構(gòu)建包含依次相連且有序排列的bin區(qū)域的bin集合；所述bin區(qū)域?yàn)橹辽侔?個(gè)邊的多邊形所在區(qū)域；

42、將所述rds文件中的每個(gè)細(xì)胞映射到所述bin集合中的所述bin區(qū)域中；

43、所述利用所述原始坐標(biāo)矩陣的多邊形輪廓點(diǎn)陣中外圍輪廓點(diǎn)陣和內(nèi)側(cè)輪廓點(diǎn)陣，構(gòu)建包含依次相連且有序排列的bin區(qū)域的bin集合，包括：

44、在所述原始坐標(biāo)矩陣中，依次選取所述外圍輪廓點(diǎn)陣中相鄰的兩個(gè)外圍坐標(biāo)點(diǎn)，分別作為左下點(diǎn)和右下點(diǎn)；選取在所述內(nèi)側(cè)輪廓點(diǎn)陣中與所述左下點(diǎn)對(duì)應(yīng)的內(nèi)側(cè)坐標(biāo)點(diǎn)作為左上點(diǎn)；或者，選取相鄰的前一個(gè)bin區(qū)域的右上點(diǎn)作為當(dāng)前的所述左上點(diǎn)；

45、根據(jù)所述左下點(diǎn)、所述右下點(diǎn)和所述左上點(diǎn)確定右上點(diǎn)；

46、基于所述左下點(diǎn)、所述右下點(diǎn)、所述左上點(diǎn)和所述右上點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)bin區(qū)域；

47、基于依次相連且有序排列的所述bin區(qū)域，構(gòu)建得到所述bin集合；其中，相鄰的bin區(qū)域中，前一個(gè)bin區(qū)域的右上點(diǎn)為下一個(gè)bin區(qū)域的左上點(diǎn)；前一個(gè)bin區(qū)域的右下點(diǎn)為下一個(gè)bin區(qū)域的左下點(diǎn)；

48、所述根據(jù)所述左下點(diǎn)、所述右下點(diǎn)和所述左上點(diǎn)確定右上點(diǎn)，包括：

49、確定經(jīng)過(guò)所述右下點(diǎn)，且與所述左下點(diǎn)和所述右下點(diǎn)間連線相垂直的直線，作為第一直線；

50、確定經(jīng)過(guò)所述左上點(diǎn)，與所述第一直線垂直的直線，作為第二直線；并且，以所述第一直線和所述第二直線的交點(diǎn)作為交叉點(diǎn)；

51、選取所述內(nèi)側(cè)輪廓點(diǎn)陣中，橫坐標(biāo)落在所述左上點(diǎn)和所述交叉點(diǎn)之間的內(nèi)側(cè)坐標(biāo)點(diǎn)，作為選取點(diǎn)集合；

52、計(jì)算所述選取點(diǎn)集合中每個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)與所述右下點(diǎn)的像素距離，并選取其中像素距離最小的坐標(biāo)點(diǎn)，作為所述右上點(diǎn)。

53、在可選的實(shí)施方式中，所述構(gòu)建包含依次相連且有序排列的bin區(qū)域的bin集合之后，還包括：

54、以所有所述bin區(qū)域的所述左下點(diǎn)至所述右下點(diǎn)之間的長(zhǎng)度值，作為底邊長(zhǎng)度；計(jì)算所述bin集合中所有所述bin區(qū)域的所述底邊長(zhǎng)度的均值或中位數(shù)，作為評(píng)價(jià)值；

55、判斷所述bin集合中，是否存在底邊長(zhǎng)度小于所述評(píng)價(jià)值的bin區(qū)域；

56、若存在所述底邊長(zhǎng)度小于所述評(píng)價(jià)值的bin區(qū)域，則將所述bin區(qū)域與相鄰的前一個(gè)或后一個(gè)bin區(qū)域合并，直到合并后的bin區(qū)域的底邊長(zhǎng)度不小于所述評(píng)價(jià)值為止；

57、根據(jù)公式計(jì)算所述bin集合中所有bin區(qū)域的底邊長(zhǎng)度的平均值，作為均長(zhǎng)值：代表所述bin集合中的bin區(qū)域的總個(gè)數(shù)；

58、判斷所述bin集合中，是否存在底邊長(zhǎng)度小于所述均長(zhǎng)值的bin區(qū)域；

59、若存在底邊長(zhǎng)度小于所述均長(zhǎng)值的bin區(qū)域，則將所述bin區(qū)域與相鄰的前一個(gè)或后一個(gè)bin區(qū)域合并，直到合并后的bin區(qū)域的底邊長(zhǎng)度不小于所述均長(zhǎng)值為止；

60、獲取所述bin集合的每個(gè)所述bin區(qū)域中所包含的細(xì)胞數(shù)；并且判斷所述bin集合中，是否存在細(xì)胞數(shù)小于預(yù)設(shè)細(xì)胞數(shù)閾值的bin區(qū)域；

61、若存在細(xì)胞數(shù)小于預(yù)設(shè)細(xì)胞數(shù)閾值的bin區(qū)域，則將所述bin區(qū)域與相鄰的前一個(gè)或后一個(gè)bin區(qū)域合并，直到合并后的bin區(qū)域中的細(xì)胞數(shù)不小于所述預(yù)設(shè)細(xì)胞數(shù)閾值為止。

62、在可選的實(shí)施方式中，所述對(duì)每個(gè)所述bin區(qū)域進(jìn)行空間轉(zhuǎn)換形成拉直圖像，獲得所述bin區(qū)域中的轉(zhuǎn)換后坐標(biāo)，包括：

63、計(jì)算每個(gè)所述bin區(qū)域的幾何中心點(diǎn)，以及計(jì)算每個(gè)所述bin區(qū)域相對(duì)于所述幾何中心點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)角度；

64、基于所述幾何中心點(diǎn)和所述旋轉(zhuǎn)角度，對(duì)所述bin區(qū)域進(jìn)行鏡像變換，并將所述幾何中心點(diǎn)平移到變換后的幾何中心點(diǎn)的位置；

65、進(jìn)行仿射變換處理，并獲得仿射變換處理后的所述bin區(qū)域中的所述轉(zhuǎn)換后坐標(biāo)；

66、所述bin區(qū)域的幾何中心點(diǎn)的計(jì)算公式為：

67、；；

68、其中，定義每個(gè)bin區(qū)域均為4個(gè)頂點(diǎn)的多邊形，n代表多邊形的頂點(diǎn)個(gè)數(shù)，n=4；i代表bin區(qū)域bini的索引，每個(gè)所述頂點(diǎn)的坐標(biāo)為（xi,yi），所述頂點(diǎn)分別包括：左下點(diǎn)為c（xic,yic）、右下點(diǎn)為a（xia,yia）、左上點(diǎn)為d（xid,yid）和右上點(diǎn)為b（xib,yib）。

69、在可選的實(shí)施方式中，所述計(jì)算每個(gè)所述bin區(qū)域相對(duì)于所述幾何中心點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)角度，包括：

70、以所述bin區(qū)域中的所述左下點(diǎn)至所述右下點(diǎn)之間的直線，作為底邊直線；以與所述底邊直線垂直的直線，作為垂直直線；確定經(jīng)過(guò)所述幾何中心點(diǎn)o的垂直直線，與所述底邊直線相交的交點(diǎn)，作為相交點(diǎn)p，所述相交點(diǎn)的坐標(biāo)為（x,y）；

71、以經(jīng)過(guò)所述幾何中心點(diǎn)o和所述相交點(diǎn)p的直線為op；限定op的向量與y軸的正方向平行，計(jì)算所述op的向量沿著所述幾何中心點(diǎn)o的所述旋轉(zhuǎn)角度θ；

72、所述op的向量沿著所述幾何中心點(diǎn)o的所述旋轉(zhuǎn)角度θ的計(jì)算公式為：

73、當(dāng)，，，；

74、當(dāng)，，，；

75、當(dāng)，，，；

76、當(dāng)，，，；

77、當(dāng)，，，；

78、當(dāng)，，，；

79、當(dāng)，，，；

80、當(dāng)，，，；

81、其中，π代表圓周率；i代表bin區(qū)域bini中的索引；arccos函數(shù)是反余弦函數(shù)；點(diǎn)（xio,yio）是第i個(gè)bini的幾何中心點(diǎn)的坐標(biāo)；點(diǎn)（xip,yip），代表第i個(gè)bini中，經(jīng)過(guò)幾何中心點(diǎn)oi的垂直直線與底邊直線的相交點(diǎn)pi的坐標(biāo)，點(diǎn)（xia,yia）是第i個(gè)）是第i個(gè)的坐標(biāo)；

82、所述基于所述幾何中心點(diǎn)和所述旋轉(zhuǎn)角度，對(duì)所述bin區(qū)域進(jìn)行鏡像變換，包括：

83、根據(jù)所述旋轉(zhuǎn)角度定義旋轉(zhuǎn)矩陣，以及基于所述旋轉(zhuǎn)矩陣沿所述bin區(qū)域的幾何中心點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，并計(jì)算旋轉(zhuǎn)之前的所述相交點(diǎn)p在旋轉(zhuǎn)之后的相交點(diǎn)p`的坐標(biāo)；

84、基于旋轉(zhuǎn)之后的所述相交點(diǎn)，和所述bin區(qū)域內(nèi)的所有點(diǎn)，進(jìn)行y=y0對(duì)稱線的鏡像變換。

85、在可選的實(shí)施方式中，所述旋轉(zhuǎn)之后的相交點(diǎn)p’的坐標(biāo)，計(jì)算公式為：

86、；

87、其中，cos函數(shù)為余弦函數(shù)，sin函數(shù)為正弦函數(shù)；代表所述旋轉(zhuǎn)矩陣；p代表旋轉(zhuǎn)之前的所述相交點(diǎn)的坐標(biāo)；o代表所述bin區(qū)域的幾何中心點(diǎn)的坐標(biāo)；p`代表旋轉(zhuǎn)之后的所述相交點(diǎn)的坐標(biāo)；

88、所述y=y0對(duì)稱線的鏡像變換的規(guī)則公式為：

89、y’=2×y0-y；ax＜cx且y0≥yp，或者，ax≥cx且y0＜yp；

90、其中，y0表示所述幾何中心點(diǎn)o的y軸坐標(biāo)，y`代表所述鏡像變換后的點(diǎn)的y軸坐標(biāo)；y代表所述鏡像變換前的點(diǎn)的y軸坐標(biāo)；ax代表所述右下點(diǎn)a的x軸坐標(biāo)；cx代表左下點(diǎn)c的x軸坐標(biāo)；y0代表所述幾何中心點(diǎn)o的y軸坐標(biāo)，yp代表所述相交點(diǎn)p的y軸坐標(biāo)；

91、在可選的實(shí)施方式中，所述將所述幾何中心點(diǎn)平移到變換后的幾何中心點(diǎn)的位置，包括：

92、將變換前的所述幾何中心點(diǎn)平移到變換后的所述幾何中心點(diǎn)的位置，要求同時(shí)滿足如下條件：

93、a、當(dāng)前所述bin區(qū)域bini平移到相鄰的前一個(gè)bin區(qū)域bini-1之后；

94、b、所述bin區(qū)域bini的左下點(diǎn)c與前一個(gè)bin區(qū)域bini-1的右下點(diǎn)a重合；

95、以所述bin區(qū)域中的所述左下點(diǎn)至所述右下點(diǎn)之間的直線，作為底邊直線；以與所述底邊直線垂直的直線，作為垂直直線；確定經(jīng)過(guò)所述幾何中心點(diǎn)o的垂直直線，與所述底邊直線相交的交點(diǎn)，作為相交點(diǎn)p，所述相交點(diǎn)的坐標(biāo)為（x,y）；

96、將變換前的所述相交點(diǎn)p的坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為變換后的p`坐標(biāo)；轉(zhuǎn)化的計(jì)算公式為：x`=x+(xo`-xo)；y`=y+(yo`-yo)；

97、其中，x和y分別為變換前的所述相交點(diǎn)p的橫縱坐標(biāo)；x`和y`分別為變換后的所述相交點(diǎn)p`的橫縱坐標(biāo)；xo和yo分別為變換前的所述幾何中心點(diǎn)o的橫縱坐標(biāo)；xo`和yo`分別為變換后的所述幾何中心點(diǎn)o`的橫縱坐標(biāo)；

98、所述將變換前的所述幾何中心點(diǎn)平移到變換后的所述幾何中心點(diǎn)的位置中，變換后的第i個(gè)bin區(qū)域bini的左下點(diǎn)c`和幾何中心點(diǎn)o`的坐標(biāo)的計(jì)算公式分別為：

99、針對(duì)于所述左下點(diǎn)c`：

100、在i=1時(shí)，所述左下點(diǎn)c`的橫縱坐標(biāo)均為0；

101、在i＞1時(shí)，所述左下點(diǎn)c`的橫坐標(biāo)為，縱坐標(biāo)為0；

102、其中，i代表bin區(qū)域bini中的索引；xic和yic分別代表第i個(gè)所述bin區(qū)域的所述左下點(diǎn)c`的橫縱坐標(biāo)；xia和yia分別代表第i個(gè)所述bin區(qū)域的所述右下點(diǎn)a`的橫縱坐標(biāo)；

103、針對(duì)于所述幾何中心點(diǎn)o`：

104、當(dāng)：

105、i=1時(shí)，所述幾何中心點(diǎn)o`的橫坐標(biāo)為；縱坐標(biāo)為；

106、i>1時(shí)，所述幾何中心點(diǎn)o`的橫坐標(biāo)為；縱坐標(biāo)為；

107、當(dāng)：

108、i=1時(shí)，所述幾何中心點(diǎn)o`的橫坐標(biāo)為；縱坐標(biāo)為；

109、i>1時(shí)，所述幾何中心點(diǎn)o`的橫坐標(biāo)為；縱坐標(biāo)為；

110、其中，代表變換后的所述左下點(diǎn)c`到所述相交點(diǎn)p`的距離；代表變換前的所述幾何中心點(diǎn)o到所述相交點(diǎn)p的距離。

111、在可選的實(shí)施方式中，所述進(jìn)行仿射變換處理，包括：

112、基于opencv中的cv2.getperspectivetransform?函數(shù)來(lái)計(jì)算所述bin區(qū)域的仿射變換矩陣；計(jì)算方法為：

113、mi=?cv2.getperspectivetransform(cabd,c1a1b1d1)；

114、其中，mi代表針對(duì)第i個(gè)所述bin區(qū)域的所述仿射變換矩陣；c、a、b和d分別代表變換前的所述bin區(qū)域的左下點(diǎn)c、右下點(diǎn)a、右上點(diǎn)b和左上點(diǎn)d；c1、a1、b1和d1分別代表變換后的所述bin區(qū)域的左下點(diǎn)c1、右下點(diǎn)a1、右上點(diǎn)b1和左上點(diǎn)d1；

115、所述bin區(qū)域中的所述轉(zhuǎn)換后坐標(biāo)的計(jì)算公式為：；

116、其中，m代表所述仿射變換矩陣；x和y分別代表變換前的所述bin區(qū)域的相交點(diǎn)p的橫縱坐標(biāo)；x`和y`分別代表變換后的所述bin區(qū)域的相交點(diǎn)p`的橫縱坐標(biāo)。

117、第二方面，本發(fā)明提供一種腸時(shí)空組卷曲圖像的處理裝置，包括：

118、獲取標(biāo)注模塊，用于獲取基于時(shí)空組芯片的目標(biāo)圖像和測(cè)序數(shù)據(jù)，并對(duì)所述目標(biāo)圖像中的目標(biāo)卷曲區(qū)域進(jìn)行多邊形標(biāo)注，得到包含所述目標(biāo)卷曲區(qū)域的坐標(biāo)像素矩陣的圖像特征標(biāo)注文件；

119、分析轉(zhuǎn)化模塊，用于分析所述測(cè)序數(shù)據(jù)獲得表達(dá)矩陣數(shù)據(jù)，并結(jié)合所述時(shí)空組芯片的物理坐標(biāo)共同轉(zhuǎn)化為包含所述表達(dá)矩陣數(shù)據(jù)的rds文件；

120、數(shù)據(jù)映射模塊，基于所述rds文件，將所述圖像特征標(biāo)注文件中的所述坐標(biāo)像素矩陣映射到所述目標(biāo)圖像上，獲得原始坐標(biāo)矩陣；

121、集合構(gòu)建模塊，用于根據(jù)所述原始坐標(biāo)矩陣，構(gòu)建有序的bin區(qū)域的集合，以及將所述rds文件中的每個(gè)細(xì)胞映射到所述bin區(qū)域中；

122、轉(zhuǎn)換圖像模塊，用于對(duì)每個(gè)所述bin區(qū)域進(jìn)行空間轉(zhuǎn)換形成拉直圖像，獲得所述bin區(qū)域中的轉(zhuǎn)換后坐標(biāo)，并基于所述轉(zhuǎn)換后坐標(biāo)構(gòu)建可視化圖像。

123、第三方面，本發(fā)明提供一種腸時(shí)空組卷曲圖像的處理系統(tǒng)，包括存儲(chǔ)器以及處理器，所述存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有腸時(shí)空組卷曲圖像的處理程序，所述處理器運(yùn)行所述腸時(shí)空組卷曲圖像的處理程序以使所述腸時(shí)空組卷曲圖像的處理系統(tǒng)執(zhí)行如前述實(shí)施方式任一項(xiàng)所述的腸時(shí)空組卷曲圖像的處理方法。

124、本發(fā)明中提供一種腸時(shí)空組卷曲圖像的處理方法、裝置和系統(tǒng)。其中，所述腸時(shí)空組卷曲圖像的處理方法，通過(guò)用有限個(gè)有序的bin區(qū)域?qū)⒕沓陕菪隣畹哪c時(shí)空組卷曲圖像分割、旋轉(zhuǎn)平移和仿射變換，從而實(shí)現(xiàn)了表達(dá)數(shù)據(jù)水平拉直展開(kāi)，可以更清晰地觀察和比較不同腸段的基因表達(dá)差異。此外，通過(guò)使用先進(jìn)的圖像處理和數(shù)據(jù)分析技術(shù)，可以對(duì)腸道的不同區(qū)域進(jìn)行更細(xì)致的劃分和比較，從而揭示腸道內(nèi)部的區(qū)域化特征，為科研工作者提供更為信賴且高效的研究途徑。