背景技术：
1、增大光学成像系统的数值孔径(na)改善了光学成像分辨率。在测序应用中，这减小了测序簇间距并增大了簇密度，使得测序成本较低。然而，增大na还减小了景深(dof)——当对象沿光学成像系统的光轴平移时成像对象(例如，簇)保持聚焦的距离。
2、随着具有较高na的光学成像系统继续用于成像应用中以降低成本(例如，以降低测序成本)，确保成像样本在其沿光轴平移时将保持聚焦变得更加困难。例如，如图1a所例示，一些当前的测序器能够为整个样本建立最佳拟合平面，使得整个样本保持在光学成像系统的dof内，从而去除样本倾斜。然而，如图1b所例示，随着光学成像系统的可用dof的减少，并且即使随着样本倾斜的全局调整，样本自身内的局部倾斜也可能产生足够大的dof偏移，从而导致测序图像的至少一部分失焦，这导致图像的劣化部分的不良数据质量和数据损失。
技术实现思路
1、本公开的具体实施涉及用于基于样本的局部形貌使样本夹持器在一个或多个方向上动态地倾斜以在样本成像期间保持样本聚焦的系统和方法。本发明的另外的具体实施涉描述用于在聚焦跟踪期间处理光斑误差的技术，该技术可在样本的成像期间实现z台和/或倾斜台的较平滑移动。
2、在一个实施方案中，一种成像系统包括：样本夹持器，该样本夹持器包括用以支撑样本容器的表面，该样本容器具有多个样本位置；物镜；组件，该组件包括物理地耦接到该样本夹持器的一个或多个致动器，该一个或多个致动器用以使该样本夹持器在该多个样本位置的成像期间相对于该物镜倾斜，以将该成像系统聚焦到当前样本位置上；第一光源，该第一光源用以将第一对光斑投射在该样本容器上；和控制器，该控制器用以基于样本倾斜来控制该一个或多个致动器以使该样本夹持器沿该成像的第一方向或基本上垂直于该第一方向的第二方向倾斜，该样本倾斜从来自由图像传感器在该多个样本位置中的一个或多个样本位置处拍摄的图像的该第一对光斑的第一间隔测量结果确定。
3、在一些具体实施中，该第一光源用以将该第一对光斑和第二对光斑投射在该样本容器上；并且该样本倾斜从该第一间隔测量结果和来自由该图像传感器在该一个或多个样本位置处拍摄的该图像的该第二对光斑的第二间隔测量结果确定。
4、在一些具体实施中，该样本倾斜至少沿基本上垂直于成像的该第一方向的该第二方向来确定；并且该控制器用以基于该样本倾斜来控制该一个或多个致动器以使该样本夹持器沿该第二方向倾斜。
5、在一些具体实施中，该样本倾斜沿该第一方向和该第二方向来确定；并且该控制器用以基于该样本倾斜来控制该一个或多个致动器以使该样本夹持器沿该第一方向和该第二方向倾斜。
6、在一些具体实施中，沿该第二方向的该样本倾斜由该成像系统通过以下步骤确定：至少基于该第一间隔测量结果来确定第一样本高度；至少基于该第二间隔测量结果来确定第二样本高度；以及至少基于该第一样本高度和该第二样本高度来计算沿该第二方向的该样本倾斜。
7、在一些具体实施中，该一个或多个致动器包括多个致动器；并且该控制器用以控制该多个致动器以使该样本夹持器的倾斜轴沿成像的该第一方向居中。
8、在一些具体实施中，该控制器用以基于倾斜图来控制该一个或多个致动器以使该样本夹持器沿该第一方向或该第二方向倾斜，该倾斜图从来自由该图像传感器在多个样本位置处拍摄的多个图像的该第一对光斑的多个间隔测量结果确定。
9、在一些具体实施中，该控制器用以基于倾斜图来控制该一个或多个致动器以使该样本台沿该第一方向和该第二方向倾斜，该倾斜图从来自由该图像传感器在多个样本位置处拍摄的多个图像的该第一对光斑的多个第一间隔测量结果和该第二对光斑的多个第二间隔测量结果确定。
10、在一些具体实施中，该成像系统还包括第二光源，其中：该第二光源包括行扫描仪，该行扫描仪用以在该样本容器的该成像期间扫描该样本；并且该成像的该方向为该行扫描仪扫描该样本容器的方向。
11、在一些具体实施中，该一个或多个致动器包括多个线性致动器；该样本夹持器是安装在该多个线性致动器上的可移动平台；并且该多个线性致动器用以使该样本夹持器沿该第一方向和该第二方向倾斜。
12、在一些具体实施中，该线性致动器中的每个线性致动器包括由倾斜马达的螺杆上下驱动的托架。
13、在一些具体实施中，该组件还包括台；该可移动平台安装在该台上；并且该台用以使该样本夹持器横向移动。
14、在一个实施方案中，一种方法包括：使用成像系统的一个或多个光源将第一对光斑和第二对光斑投射在样本的第一样本位置处；使用该成像系统的图像传感器捕获该第一样本位置处的该第一对光斑和该第二对光斑的图像；至少基于该图像来确定该第一对光斑的第一间隔距离和该第二对光斑的第二间隔距离；至少基于该第一间隔距离来确定第一样本高度；至少基于该第二间隔距离来确定第二样本高度；以及至少基于该第一样本高度和该第二样本高度来计算该样本在该第一样本位置处沿该成像系统的扫描方向或基本上垂直于该扫描方向的方向的第一倾斜。
15、在一些具体实施中，该方法还包括：基于该样本的该第一倾斜，使用该成像系统的一个或多个致动器使该样本在基本上垂直于该成像系统的该扫描方向的该方向上倾斜。
16、在一些具体实施中，计算该样本的该第一倾斜包括：至少基于该第一样本高度和该第二样本高度来计算该样本在该第一样本位置处沿该成像系统的该扫描方向和基本上垂直于该扫描方向的该方向的该第一倾斜。
17、在一些具体实施中，该方法还包括：基于该样本的该第一倾斜，使用该成像系统的一个或多个致动器使该样本在该扫描方向和基本上垂直于该扫描方向的该方向上倾斜。
18、在一些具体实施中，该方法还包括：基于该样本在该第一样本位置处的该第一倾斜以及在该样本的附加样本位置处确定的该样本的附加倾斜来生成倾斜图，该倾斜图包括对应于多个样本倾斜位置的多个条目，每个条目针对对应样本倾斜位置指示使该样本沿该扫描方向或基本上垂直于该扫描方向的方向倾斜的量。
19、在一些具体实施中，该方法还包括：根据该倾斜图，使用该成像系统的一个或多个致动器使该样本在该多个样本倾斜位置中的每个样本倾斜位置处在基本上垂直于该扫描方向的该方向上倾斜。
20、在一个实施方案中，一种成像系统包括：图像传感器；组件，该组件包括一个或多个致动器，该一个或多个致动器用以使样本夹持器在多个样本位置的成像期间倾斜，以将该成像系统聚焦到当前样本位置上；光源，该光源用以将第一对光斑和第二对光斑投射在安装在该样本夹持器上的样本容器上；和控制器，该控制器用以基于样本倾斜来控制该一个或多个致动器以使该样本夹持器沿该成像的第一方向或基本上垂直于该第一方向的第二方向倾斜，该样本倾斜从由该图像传感器在该多个样本位置中的一个或多个样本位置处拍摄的该第一对光斑和该第二对光斑的图像确定。
21、在一些具体实施中，该成像系统还包括：行生成装置，该行生成装置包括：第二光源，该第二光源用以发射第一波长的第一光束；第三光源，该第三光源用以发射第二波长的第二光束；和一个或多个行形成光学器件，该一个或多个行形成光学器件用以将该第一光束成形为第一行并且将该第二光束成形为第二行。
22、在一个实施方案中，一种非暂态计算机可读介质具有存储于其上的可执行指令，该可执行指令在由处理器执行时使成像系统执行包括以下步骤的操作：使用该成像系统的一个或多个图像传感器捕获投射在样本的第一样本位置处的第一对光斑的第一图像；确定该第一对光斑的该第一图像是否有效；以及当该第一图像被确定为有效时：基于该第一图像来获得该第一对光斑的当前间隔距离测量结果；以及至少基于该当前间隔距离测量结果来控制该成像系统的部件以将该成像系统聚焦在该第一样本位置处。例如，可控制该成像系统的z台以将该成像系统聚焦在该第一样本位置处。
23、在一些具体实施中，确定该第一对光斑的该第一图像是否有效包括：基于该第一图像中的像素的强度分布来确定该第一对光斑的该第一图像是否有效。
24、在一些具体实施中，基于该第一图像中的该像素的该强度分布来确定该第一对光斑的该第一图像是否有效包括确定：该图像中的该第一光斑和该第二光斑中的每一者的强度分布是否是高斯分布；该图像中是否存在对应于该第一光斑的第一峰值强度以及该图像中是否存在对应于该第二光斑的第二峰值强度；该图像中的强度峰值的数量是否与有效数量匹配；或者该像素中的一个或多个像素是否是饱和的。
25、在一些具体实施中，确定该第一对光斑的该第一图像是否有效包括：确定该第一图像无效；以及响应于确定该第一图像无效，将指示该第一图像无效的原因的标识符存储在该成像系统的存储器中。
26、在一些具体实施中，该操作还包括：在控制该z台之前，确定该第一对光斑的该当前间隔距离测量结果在阈值范围内，该阈值范围从与该样本的其他样本位置相关联的该第一对光斑的多个先前间隔距离测量结果确定。
27、在一些具体实施中，该阈值范围在高于或低于该多个先前间隔距离测量结果的平均值的多个标准偏差内，该数量大于0并且小于4。
28、在一些具体实施中，该操作还包括：将该当前间隔距离测量结果存储在包括该多个先前间隔距离测量结果的循环缓冲器中。
29、在一些具体实施中，该操作还包括：当该第一图像被确定为无效时，至少基于与该样本的一个或多个其他样本位置相关联的该第一对光斑的一个或多个先前间隔距离测量结果来控制该z台以聚焦在该第一样本位置处的该样本上。
30、在一些具体实施中，该一个或多个先前间隔距离测量结果是存储在该成像系统的存储器中的多个先前间隔距离测量结果；并且至少基于该一个或多个先前间隔距离测量结果来控制该z台以聚焦在该第一样本位置处的该样本上包括：检索存储在该存储器中的该多个先前间隔距离测量结果中的最近一个先前间隔距离测量结果；以及基于该多个先前间隔距离测量结果中的该最近一个先前间隔距离测量结果来控制该z台以聚焦在该第一样本位置处的该样本上。
31、在一些具体实施中，该一个或多个先前间隔距离测量结果是存储在该成像系统的存储器中的多个先前间隔距离测量结果；并且至少基于该一个或多个先前间隔距离测量结果来控制该z台以聚焦在该第一样本位置处的该样本上包括：基于该先前间隔距离测量结果中的两个或更多个先前间隔距离测量结果的组合来控制该z台以聚焦在该第一样本位置处的该样本上。
32、在一些具体实施中，该操作还包括：使用该成像系统的该一个或多个图像传感器捕获投射在该第一样本位置处的基本上平行于该第一对光斑的第二对光斑的第二图像；确定该第二对光斑的该第二图像是否有效；以及当该第二图像被确定为有效时，基于该第二图像来获得该第二对光斑的当前间隔距离测量结果。
33、在一些具体实施中，该操作还包括：当该第一图像被确定为无效并且该第二图像被确定为有效时，至少基于该第二对光斑的该当前间隔距离测量结果来控制该成像系统的该z台以将该成像系统聚焦在该第一样本位置处。
34、在一些具体实施中，该操作还包括：当该第一图像被确定为无效并且该第二图像被确定为有效时，至少基于该第二对光斑的该当前间隔距离测量结果和与该样本的一个或多个其他样本位置相关联的该第一对光斑的一个或多个先前间隔距离测量结果来控制该成像系统的该z台以将该成像系统聚焦在该第一样本位置处。
35、在一些具体实施中，该操作还包括：当该第一图像和该第二图像两者都被确定为有效时，至少基于该第一对光斑的该当前间隔距离测量结果和该第二对光斑的该当前间隔距离测量结果来控制该成像系统的该z台以将该成像系统聚焦在该第一样本位置处。
36、在一些具体实施中，至少基于该第一对光斑的该当前间隔距离测量结果和该第二对光斑的该当前间隔距离测量结果来控制该成像系统的该z台以将该成像系统聚焦在该第一样本位置处包括：确定该第一对光斑的该当前间隔距离测量结果和该第二对光斑的该当前间隔距离测量结果的平均值；以及至少基于该平均值来控制该成像系统的该z台以将该成像系统聚焦在该第一样本位置处。
37、在一些具体实施中，该操作还包括：当该第一图像和该第二图像两者都被确定为有效时，基于该第一对光斑的该当前间隔距离测量结果与该第二对光斑的该当前间隔距离测量结果之间的差值来确定倾斜测量结果。
38、在一些具体实施中，该操作还包括：确定当前样本倾斜测量结果是否在从先前样本倾斜测量结果确定的阈值范围内。
39、在一个实施方案中，一种系统包括：一个或多个光源，该一个或多个光源用以将第一对光斑投射在样本的第一样本位置处；一个或多个图像传感器，该一个或多个图像传感器用以捕获投射在该第一样本位置处的该第一对光斑的第一图像；和一个或多个处理器，该一个或多个处理器用以执行包括以下步骤的操作：确定该第一对光斑的该第一图像是否有效；以及当该第一图像被确定为有效时：基于该第一图像来获得该第一对光斑的当前间隔距离测量结果；以及至少基于该当前间隔距离测量结果来控制z台以聚焦在该第一样本位置处。在一些具体实施中，可控制除该z台以外或除该z台之外的其他部件以聚焦在该第一样本位置处。
40、在一些具体实施中，确定该第一对光斑的该第一图像是否有效包括：基于该第一图像中的像素的强度分布来确定该第一对光斑的该第一图像是否有效。
41、在一些具体实施中，该系统还包括存储器，该存储器用以存储与该样本的一个或多个其他样本位置相关联的一个或多个先前间隔距离测量结果，并且该操作还包括：当该第一图像被确定为无效时，至少基于该一个或多个先前间隔距离测量结果来控制该z台以聚焦在该第一样本位置处的该样本上。
42、在一些具体实施中，该一个或多个光源用以将基本上平行于该第一对光斑的第二对光斑投射在该第一样本位置处；并且该一个或多个图像传感器用以捕获投射在该第一样本位置处的该第二对光斑的第二图像。
43、在一些具体实施中，该一个或多个光源包括：第一光源，该第一光源用以将该第一对光斑投射在该第一样本位置处；和第二光源，该第二光源用以将该第二对光斑投射在该第一样本位置处；并且该一个或多个图像传感器包括：第一图像传感器，该第一图像传感器用以捕获该第一图像；和第二图像传感器，该第二图像传感器用以捕获该第二图像。
44、在一些具体实施中，该第一图像传感器和该第二图像传感器为基本上平行的线性传感器。
45、在一些具体实施中，该操作还包括：确定该第二对光斑的该第二图像是否有效；以及当该第二图像被确定为有效时，基于该第二图像来获得该第二对光斑的当前间隔距离测量结果。
46、在一些具体实施中，该操作还包括：当该第一图像被确定为无效并且该第二图像被确定为有效时，至少基于该第二对光斑的该当前间隔距离测量结果来控制该z台以聚焦在该第一样本位置处。
47、在一些具体实施中，该系统还包括倾斜组件，该倾斜组件包括一个或多个致动器，该一个或多个致动器用以使该样本的样本夹持器在该样本的成像期间倾斜；并且该操作还包括：当该第一图像和该第二图像两者都被确定为有效时，基于该第一对光斑的该当前间隔距离测量结果与该第二对光斑的该当前间隔距离测量结果之间的差值来确定倾斜测量结果；以及至少基于该倾斜测量结果来控制该倾斜组件使该样本夹持器倾斜以聚焦在该第一样本位置处。
48、在一些具体实施中，该系统还包括该z台，并且该z台包括物镜。
49、根据以下结合附图的详细描述，所公开技术的其他特征和方面将变得显而易见，附图以举例的方式例示了根据所公开的技术的具体实施的特征。
技术实现要素：
并不旨在限制本文所述的任何发明的范围，所述范围由权利要求和等同物限定。
1.一种非暂态计算机可读介质，所述非暂态计算机可读介质具有存储在其上的可执行指令，所述可执行指令在由处理器执行时使成像系统执行包括以下步骤的操作：
2.根据权利要求1所述的非暂态计算机可读介质，其中确定所述第一对光斑的所述第一图像是否有效包括：基于所述第一图像中的像素的强度分布来确定所述第一对光斑的所述第一图像是否有效。
3.根据权利要求2所述的非暂态计算机可读介质，其中基于所述第一图像中的所述像素的所述强度分布来确定所述第一对光斑的所述第一图像是否有效包括确定：
4.根据权利要求1所述的非暂态计算机可读介质，其中：
5.根据权利要求1所述的非暂态计算机可读介质，其中所述操作还包括：在控制所述z台之前，确定所述第一对光斑的所述当前间隔距离测量结果在阈值范围内，所述阈值范围从与所述样本的其他样本位置相关联的所述第一对光斑的多个先前间隔距离测量结果确定。
6.根据权利要求5所述的非暂态计算机可读介质，其中所述阈值范围在高于或低于所述多个先前间隔距离测量结果的平均值的多个标准偏差内，所述数量大于0并且小于4。
7.根据权利要求5所述的非暂态计算机可读介质，其中所述操作还包括：将所述当前间隔距离测量结果存储在包括所述多个先前间隔距离测量结果的循环缓冲器中。
8.根据权利要求1所述的非暂态计算机可读介质，其中所述操作还包括：当所述第一图像被确定为无效时，至少基于与所述样本的一个或多个其他样本位置相关联的所述第一对光斑的一个或多个先前间隔距离测量结果来控制所述z台以聚焦在所述第一样本位置处的所述样本上。
9.根据权利要求8所述的非暂态计算机可读介质，其中：
10.根据权利要求8所述的非暂态计算机可读介质，其中：
11.根据权利要求1所述的非暂态计算机可读存储介质，其中所述操作还包括：
12.根据权利要求11所述的非暂态计算机可读存储介质，其中所述操作还包括：当所述第一图像被确定为无效并且所述第二图像被确定为有效时，至少基于所述第二对光斑的所述当前间隔距离测量结果来控制所述成像系统的所述z台以将所述成像系统聚焦在所述第一样本位置处。
13.根据权利要求11所述的非暂态计算机可读存储介质，其中所述操作还包括：当所述第一图像被确定为无效并且所述第二图像被确定为有效时，至少基于所述第二对光斑的所述当前间隔距离测量结果和与所述样本的一个或多个其他样本位置相关联的所述第一对光斑的一个或多个先前间隔距离测量结果来控制所述成像系统的所述z台以将所述成像系统聚焦在所述第一样本位置处。
14.根据权利要求11所述的非暂态计算机可读存储介质，其中所述操作还包括：当所述第一图像和所述第二图像两者都被确定为有效时，至少基于所述第一对光斑的所述当前间隔距离测量结果和所述第二对光斑的所述当前间隔距离测量结果来控制所述成像系统的所述z台以将所述成像系统聚焦在所述第一样本位置处。
15.根据权利要求14所述的非暂态计算机可读存储介质，其中至少基于所述第一对光斑的所述当前间隔距离测量结果和所述第二对光斑的所述当前间隔距离测量结果来控制所述成像系统的所述z台以将所述成像系统聚焦在所述第一样本位置处包括：
16.根据权利要求11所述的非暂态计算机可读存储介质，其中所述操作还包括：当所述第一图像和所述第二图像两者都被确定为有效时，基于所述第一对光斑的所述当前间隔距离测量结果与所述第二对光斑的所述当前间隔距离测量结果之间的差值来确定倾斜测量结果。
17.根据权利要求16所述的非暂态计算机可读存储介质，其中所述操作还包括：确定当前样本倾斜测量结果是否在从先前样本倾斜测量结果确定的阈值范围内。
18.一种系统，所述系统包括：
19.根据权利要求18所述的系统，其中确定所述第一对光斑的所述第一图像是否有效包括：基于所述第一图像中的像素的强度分布来确定所述第一对光斑的所述第一图像是否有效。
20.根据权利要求18所述的系统，所述系统还包括存储器，所述存储器用以存储与所述样本的一个或多个其他样本位置相关联的一个或多个先前间隔距离测量结果，其中所述操作还包括：当所述第一图像被确定为无效时，至少基于所述一个或多个先前间隔距离测量结果来控制所述z台以聚焦在所述第一样本位置处的所述样本上。
21.根据权利要求18所述的系统，其中：
22.根据权利要求21所述的系统，其中：
23.根据权利要求22所述的系统，其中所述第一图像传感器和所述第二图像传感器为基本上平行的线性传感器。
24.根据权利要求21所述的系统，其中所述操作还包括：
25.根据权利要求24所述的系统，其中所述操作还包括：当所述第一图像被确定为无效并且所述第二图像被确定为有效时，至少基于所述第二对光斑的所述当前间隔距离测量结果来控制所述z台以聚焦在所述第一样本位置处。
26.根据权利要求24所述的系统，其中：
27.根据权利要求18所述的系统，所述系统还包括所述z台，其中所述z台包括物镜。
