星期五, 12月 29

只需感光元件+漫射板,科學家研發出低成本光場相機

研究人員開發出了一種全新的無透鏡相機,無需掃描即可生成3D影像。借助DiffuserCam,科研人員可以在沒有顯微鏡的情況下檢查活小鼠微神經元的活性。


  加州大學伯克利分校計算成像實驗室負責人勞拉·沃勒(Laura Waller)表示:“我們的成像方法可以監測自由移動動物中大量的神經元活動。對此,設備的一個更小版本或許能夠用來幫助盲人感知世界。”

  由於只在感光元件頂部集成了一個漫射板,所以相機結構緊湊,價格低廉。然而,用於重建高分辨率三維圖像的軟件相當複雜。

  DiffuserCam屬於光場相機,而這種技術主要是捕捉光線碰撞感光元件中的像素的數量,以及碰撞像素的角度。這種相機歷來昂貴,而且空間分辨率有限。為此,沃勒開始思考是否可以採用更優的算法,通過帶有不規則凸塊的塑料表面來取代昂貴的微型透鏡陣列。

  沃勒和她的團隊開發出了複雜的算法,並且對各種類型的漫射板進行了實驗。她們發現,我們可以實現簡單的光場相機概念。通過使用壓縮傳感來避免分辨率的損失,塑料的不規則凸塊可以改進傳統光場相機的性能。

  沃勒團隊計劃將DiffuserCam用於美國政府的BRAIN計劃,以開發出可植入的,生物相容的神經接口,從而幫助視聽障礙患者。她們希望創建一種名為皮質調製解調器的設備,用以“讀取”和“寫入”動物大腦。對此,這款相機將成為讀取設備的核心。

  沃勒表示,通過這種方法來觀察小白鼠大腦中的神經元傳導可以幫助團隊更多地了解感官知覺,並有可能用於治療老年癡呆症和精神障礙等疾病。

  新的成像技術能夠捕捉這種神經元,而DiffuserCam可以一次成像數百萬個神經元。沃勒團隊希望這可以幫助她們更全面地了解大腦的工作原理。沃勒表示:“最引人注目的醫學應用是對自由移動的動物進行神經元三維動力學的體內成像。如果神經科學家希望將動物行為與神經活動聯繫起來,動物就需要能夠以自然的方式在環境中移動。”
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