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无镜头相机DiffuserCam 可观察神经元或用于自驾车视觉

未知 2019-10-19 09:59

加州大学柏克莱分校(University of California, Berkeley)的研究团队开发出一款无镜头相机,能从单张2D图片产生出3D影像。研究团队将该无镜头相机命名为DiffuserCam,最初目的将用于微小神经元观察,不须显微镜即可观察活体老鼠神经元,或将能得到疾病防治新知。

DiffuserCam结构简洁,但造价并不昂贵,构造仅有一个柔光罩(diffuser)放置于图象传感器顶端,尽管硬件结构简单,但它用来重建高分辨率3D影像的软件却非常复杂。

无镜头相机DiffuserCam 可观察神经元或用于自驾车视觉

研究团队负责人Laura Waller表示,DiffuserCam可以高分辨率一次性地拍摄大量3D信息,由于3D信息可创造规模感(sense of scale),或与机器学习法同步运行,以进行人脸辨识、跟踪人物或自动分类物体等,将可用于自驾车上。

研究团队在光学研究期刊OpTIca刊登产品运行细节,DiffuserCam可自130万画素的图象中,重建1亿个立体像素(3D像素),且无需进行任何扫描。Waller表示,DiffuserCam有硬件简单的优势,虽然软件非常复杂,但也能透过复制或传送等,在家也可简易制作这种相机。

DiffuserCam可使用任何类型的图象传感器制作,并可将捕捉微观到人类尺寸范围的影像,当物体靠近传感器时,可提供数十万分之一公尺范围内的分辨率,尽管场景在远离传感器时分辨率下降,但仍高得足以区分两个不同的人离摄像机的远近。

虽光场相机(Light Field Camera)亦不须扫描也可获得3D影像,但光场相机的分辨率受到限制,且其所使用的微透镜阵列造价昂贵,且必须为特定相机或用于成像的光学组件进行客制。因此Waller在对各种类型的柔光罩进行测试并开发出复杂的算法之后,发现相对简单的光场相机的想法是可能的。

DiffuserCam将用于UC Berkeley观察100万个别神经元的项目,由美国国防高等研究计划署(DARPA)资助,旨在开发植入式、生物兼容性神经接口,最终达成弥补视觉或听觉障碍。

研究团队将创造「皮质调制解调器」(corTIcal modem),可对动物大脑进行「读取」与「写入」,DiffuserCam将是该项目读取设备的核心,该项目还将使用特殊的蛋白质,让科学家能用光控制神经元活动。Waller用此方式观察老鼠大脑神经元,或将能帮助得到治疗失智症或精神障碍等疾病相关新知。

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