無鏡頭相機DiffuserCam 可觀察神經(jīng)元或用于自駕車視覺

加州大學柏克萊分校(University of California, Berkeley)的研究團隊開發(fā)出一款無鏡頭相機，能從單張2D圖片產生出3D影像。研究團隊將該無鏡頭相機命名為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，或將能得到疾病防治新知。

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

研究團隊負責人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)，或與機器學習法同步運行，以進行人臉辨識、跟蹤人物或自動分類物體等，將可用于自駕車上。

研究團隊在光學研究期刊Optica刊登產品運行細節(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，雖然軟件非常復雜，但也能透過復制或傳送等，在家也可簡易制作這種相機。

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，當物體靠近傳感器時，可提供數(shù)十萬分之一公尺范圍內的分辨率，盡管場景在遠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的遠近。

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

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，最終達成彌補視覺或聽覺障礙。

研究團隊將創(chuàng)造「皮質調制解調器」(cortical modem)，可對動物大腦進行「讀取」與「寫入」，DiffuserCam將是該項目讀取設備的核心，該項目還將使用特殊的蛋白質，讓科學家能用光控制神經(jīng)元活動。Waller用此方式觀察老鼠大腦神經(jīng)元，或將能幫助得到治療失智癥或精神障礙等疾病相關新知。