只需圖像傳感器+漫射板 科學(xué)家研發(fā)出低成本光場相機(jī)

　　2017年12月29日，研究人員開發(fā)出了一種全新的無透鏡相機(jī)，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(jīng)元的活性。

　　加州大學(xué)伯克利分校計(jì)算成像實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人勞拉·沃勒(Laura Waller)表示：“我們的成像方法可以監(jiān)測自由移動(dòng)動(dòng)物中大量的神經(jīng)元活動(dòng)。對此，設(shè)備的一個(gè)更小版本或許能夠用來幫助盲人感知世界。”

　　由于只在圖像傳感器頂部集成了一個(gè)漫射板，所以相機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，價(jià)格低廉。然而，用于重建高分辨率三維圖像的軟件相當(dāng)復(fù)雜。

　　DiffuserCam屬于光場相機(jī)，而這種技術(shù)主要是捕捉光線碰撞圖像傳感器中的像素的數(shù)量，以及碰撞像素的角度。這種相機(jī)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采用更優(yōu)的算法，通過帶有不規(guī)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(tuán)隊(duì)開發(fā)出了復(fù)雜的算法，并且對各種類型的漫射板進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。她們發(fā)現(xiàn)，我們可以實(shí)現(xiàn)簡單的光場相機(jī)概念。通過使用壓縮傳感來避免分辨率的損失，塑料的不規(guī)則凸塊可以改進(jìn)傳統(tǒng)光場相機(jī)的性能。

　　沃勒團(tuán)隊(duì)計(jì)劃將DiffuserCam用于美國政府的BRAIN計(jì)劃，以開發(fā)出可植入的，生物相容的神經(jīng)接口，從而幫助視聽障礙患者。她們希望創(chuàng)建一種名為皮質(zhì)調(diào)制解調(diào)器的設(shè)備，用以“讀取”和“寫入”動(dòng)物大腦。對此，這款相機(jī)將成為讀取設(shè)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(jīng)元傳導(dǎo)可以幫助團(tuán)隊(duì)更多地了解感官知覺，并有可能用于治療老年癡呆癥和精神障礙等疾病。

　　新的成像技術(shù)能夠捕捉這種神經(jīng)元，而DiffuserCam可以一次成像數(shù)百萬個(gè)神經(jīng)元。沃勒團(tuán)隊(duì)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(yī)學(xué)應(yīng)用是對自由移動(dòng)的動(dòng)物進(jìn)行神經(jīng)元三維動(dòng)力學(xué)的體內(nèi)成像。如果神經(jīng)科學(xué)家希望將動(dòng)物行為與神經(jīng)活動(dòng)聯(lián)系起來，動(dòng)物就需要能夠以自然的方式在環(huán)境中移動(dòng)。”