最近，位于加州大學(xué)洛杉磯分校薩繆爾工程學(xué)院的研究人員利用3D打印技術(shù)來提高智能手機相機的潛力。他們的3D打印設(shè)備可以在使用智能手機拍攝鏡頭時捕捉顯微圖像。這些圖像然后通過深度學(xué)習(xí)人工智能系統(tǒng)，增加智能手機圖像的分辨率和顏色細(xì)節(jié)，以至于它們可以達(dá)到接近實驗室級顯微鏡的圖像質(zhì)量。這一突破對于在資源和設(shè)備有限的地區(qū)進(jìn)行醫(yī)學(xué)診斷可能是非常寶貴的。

     加州大學(xué)洛杉磯分校探索使用3D打印技術(shù)為智能手機相機提供強大的感應(yīng)和成像功能，以適用于不同類型醫(yī)療應(yīng)用的可能性。這一次，研究團(tuán)隊使用機器學(xué)習(xí)影像軟件，以使智能手機相機拍攝的圖片達(dá)到實驗室級顯微鏡照片的質(zhì)量。由于普通智能手機相機的設(shè)計是為了拍攝人物和風(fēng)景等通?？梢姷恼掌虼耸紫刃枰谖锢砩显鰪娖浞直媛?。

   這是3D打印派上用場的地方。3D團(tuán)隊不需要在高端便攜式顯微鏡設(shè)備上花費大量資金，而是為智能手機打印了顯微鏡附件。這種技術(shù)意味著每個設(shè)備的成本都低于100美元。這些顯微鏡設(shè)備放置在智能手機攝像頭鏡頭上時，能夠極大地提高圖像傳感器捕獲的細(xì)節(jié)的可視性和分辨率。從最初的相機分辨率來看，它們被增強到約百萬分之一米的尺度。

   一旦捕捉到這些改進(jìn)的圖像，在科學(xué)應(yīng)用之前還需要一段時間的研究。該附件可以補償基本相機鏡頭和圖像傳感器的低分辨率，但需要更先進(jìn)的計算技術(shù)才能正確再現(xiàn)實驗室分析所需的分辨率和色彩細(xì)節(jié)。

“使用深度學(xué)習(xí)，我們著手彌補廉價的基于移動電話的顯微鏡和使用高端鏡頭的金標(biāo)準(zhǔn)臺式顯微鏡之間的圖像質(zhì)量差距，”校長兼電氣、計算機工程、生物工程教授Aydogan Ozcan說道。 “我們相信我們的方法廣泛適用于其他低成本顯微系統(tǒng)，例如使用便宜的鏡頭或相機，并且可以幫助用高性價比的移動替代品替代高端臺式顯微鏡。”

  該團(tuán)隊在肺組織樣本上測試了他們的系統(tǒng)，以及血液和巴氏涂片。每張標(biāo)本都拍攝了一張高端顯微圖像，以及使用顯微鏡增強的智能手機相機拍攝的圖像。這些對應(yīng)的圖像被輸入到一個數(shù)字系統(tǒng)中，該系統(tǒng)使用專門設(shè)計的深度學(xué)習(xí)代碼，以便快速準(zhǔn)確地了解如何提高低質(zhì)量圖像的分辨率。

  該項目的成功指明了將這種技術(shù)用于醫(yī)療診斷和其他醫(yī)療保健應(yīng)用的前景，提高了便攜性以及高級顯微鏡的可用性。Ozcan與UCLA博士后學(xué)者Yair Rivenson一起領(lǐng)導(dǎo)了這個項目?；贠zcan小組以前的研究基礎(chǔ)，該研究小組利用深度學(xué)習(xí)重建全息圖并改進(jìn)顯微鏡技術(shù)。項目的最新研究結(jié)果已于最近發(fā)表在ACS Photonics（美國化學(xué)學(xué)會雜志）上。