無鏡頭相機(jī)DiffuserCam 可觀察神經(jīng)元或用于自駕車視覺

加州大學(xué)柏克萊分校(University of California, Berkeley)的研究團(tuán)隊開發(fā)出一款無鏡頭相機(jī)，能從單張2D圖片產(chǎn)生出3D影像。研究團(tuán)隊將該無鏡頭相機(jī)命名為DiffuserCam，最初目的將用于微小神經(jīng)元觀察，不須顯微鏡即可觀察活體老鼠神經(jīng)元，或?qū)⒛艿玫郊膊》乐涡轮?/p>

DiffuserCam結(jié)構(gòu)簡潔，但造價并不昂貴，構(gòu)造僅有一個柔光罩(diffuser)放置于圖象傳感器頂端，盡管硬件結(jié)構(gòu)簡單，但它用來重建高分辨率3D影像的軟件卻非常復(fù)雜。

研究團(tuán)隊負(fù)責(zé)人Laura Waller表示，DiffuserCam可以高分辨率一次性地拍攝大量3D信息，由于3D信息可創(chuàng)造規(guī)模感(sense of scale)，或與機(jī)器學(xué)習(xí)法同步運(yùn)行，以進(jìn)行人臉辨識、跟蹤人物或自動分類物體等，將可用于自駕車上。

研究團(tuán)隊在光學(xué)研究期刊OpTIca刊登產(chǎn)品運(yùn)行細(xì)節(jié)，DiffuserCam可自130萬畫素的圖象中，重建1億個立體像素(3D像素)，且無需進(jìn)行任何掃描。Waller表示，DiffuserCam有硬件簡單的優(yōu)勢，雖然軟件非常復(fù)雜，但也能透過復(fù)制或傳送等，在家也可簡易制作這種相機(jī)。

DiffuserCam可使用任何類型的圖象傳感器制作，并可將捕捉微觀到人類尺寸范圍的影像，當(dāng)物體靠近傳感器時，可提供數(shù)十萬分之一公尺范圍內(nèi)的分辨率，盡管場景在遠(yuǎn)離傳感器時分辨率下降，但仍高得足以區(qū)分兩個不同的人離攝像機(jī)的遠(yuǎn)近。

雖光場相機(jī)(Light Field Camera)亦不須掃描也可獲得3D影像，但光場相機(jī)的分辨率受到限制，且其所使用的微透鏡陣列造價昂貴，且必須為特定相機(jī)或用于成像的光學(xué)組件進(jìn)行客制。因此Waller在對各種類型的柔光罩進(jìn)行測試并開發(fā)出復(fù)雜的算法之后，發(fā)現(xiàn)相對簡單的光場相機(jī)的想法是可能的。

DiffuserCam將用于UC Berkeley觀察100萬個別神經(jīng)元的項目，由美國國防高等研究計劃署(DARPA)資助，旨在開發(fā)植入式、生物兼容性神經(jīng)接口，最終達(dá)成彌補(bǔ)視覺或聽覺障礙。

研究團(tuán)隊將創(chuàng)造「皮質(zhì)調(diào)制解調(diào)器」(corTIcal modem)，可對動物大腦進(jìn)行「讀取」與「寫入」，DiffuserCam將是該項目讀取設(shè)備的核心，該項目還將使用特殊的蛋白質(zhì)，讓科學(xué)家能用光控制神經(jīng)元活動。Waller用此方式觀察老鼠大腦神經(jīng)元，或?qū)⒛軒椭玫街委熓е前Y或精神障礙等疾病相關(guān)新知。