دوربین‌های بدون لنز، پنجره‌ای جدید رو به دنیای علم باز خواهند کرد

یک تیم تحقیقاتی در دانشگاهBerkeley  کالیفرنیا، دوربین بدون لنزی به نام DiffuserCam  ساخته‌اند که توانایی ایجاد یک تصویر سه‌بعدی از یک تصویر دوبعدی بدون گرفتن اسکن را  دارد و می‌تواند در اتومبیل‌های خودران بدون راننده به کار گرفته شود.

دوربین بدون لنز

دوربینی بدون لنز

به سادگی می‌توان تصور کرد برای ساخت دوربین‌هایی که در زمینهٔ علمی استفاده می‌شود و کاربردی بسیار پیچیده‌تر از گرفتن یک عکس دارند، باید از قطعات و اجزای سازندهٔ بسیار گران‌قیمت با تکنولوژی فوق پیشرفته استفاده شود، ولی این موضوع همیشه صادق  نیست.

یک تیم از محققان دانشگاه Berkeley کالیفرنیا این موضوع را با طراحی و ساخت دوربین بدون لنز اثبات کرده‌اند. این دوربین می‌تواند تصاویری سه‌بعدی از یک تصویر دوبعدی، بدون اسکن، بسازد.

این دوربین که DiffuserCam نام‌گذاری شده، از موادی بسیار ارزان‌قیمت و دم‌دستی تهیه شده‌است؛ با این وجود نرم‌افزاری که در این دوربین به کار گرفته شده فوق پیشرفته است. برای نمایش قابلیت‌های این دوربین گروه تحقیقاتی توانست نشان دهد که این دوربین توانایی بازسازی پیکسل‌های سه‌بعدی از یک تصویر ۱.۳ مگاپیکسلی را دارد (هر مگاپیکسل به معنی وجود یک‌میلیون پیکسل در تصویر است). برای روشن شدن مطلب می‌توان از دوربین آیفون۷ نام برد که می‌تواند تصاویری با وضوح ۱۲ مگاپیکسل بگیرد.

خانم لورا والر (Laura Waller)، استادیار دانشگاهBerkeley  کالیفرنیا و رهبر تیم تحقیقاتی این پروژه در گفت‌وگو با روزنامهٔ Press اعلام کرد:

ما تمام تلاش خود را برای ساخت دوربینی با کمترین هزینه کردیم، اگرچه نرم‌افزار کاربردی آن فوق پیشرفته است. این ویژگی اجازهٔ ساخت و کپی کردن از این دوربین را برای همه و حتی در منازل افراد هموار کرده‌است.

دانشجویان در آزمایشگاه خانم والر  متوجه می‌شوند که می‌توانند برای ساخت این دوربین از مواد اولیهٔ ارزان‌قیمت  و ساده‌ای نظیر نوارچسب، طلق و یا محافظ گوشی استفاده کنند؛ همچنین در این دوربین به جای میکرولنزهای گران‌قیمت از یک پردازشگر فشرده (Compressed Sensing)  استفاده شده‌است که می‌تواند بدون کاهش وضوح تصویر (که توسط میکرولنزها ایجاد می‌شود)، قابلیت‌های این دوربین را افزایش دهد.

خانم والر ادامه داد:‌

ما با استفاده از روش‌های علمی پیشرفته و طراحی دقیق  توانستیم به جای استفاده از میکرولنزهای گران‌قیمت از سطوح پلاستیکی با طرح‌های متفاوت در ساخت این دوربین استفاده کنیم.

عکس گرفته شده توسط DiffuserCam

دوربین بدون لنز

پیشرفت در زمینه‌های دیگر

در ابتدا قرار بود دوربین DiffuserCam برای مشاهدهٔ فعالیت نورون‌‌های عصبی میکروسکوپی در یک موش زنده استفاده شود. از آن‌جایی که این دوربین بسیار سبک است و هیچ لنزی در آن به کار نرفته‌است، قابیلت اتصال به پنجرهٔ شفاف که داخل جمجهٔ موش ایجاد شده‌است را دارد؛ بنابراین محققان قادر خواهند بود بین رفتار موش و آنچه در مغز او در حال انجام است مطابقت ایجاد کنند.

سرمایه‌گذاری این پروژه در راستای تحقیقات پروژهٔ پیشرفتهٔ دفاعی (Defense Advanced Research Projects) توسط آژانس  طراحی و مهندسی عصبی (Neural Engineering System Design) صورت گرفته‌است. در واقع ساخت دوربین DiffuserCam قسمتی از یک پروژهٔ بسیار بزرگ و پیچیده برای ایجاد و پیوند نورون‌های عصبی در سطوح آسیب‌دیدهٔ مغز با هدف ترمیم مشکلات شنوایی و بینایی انجام شد. می‌توان گفت کاربرد دوربین‌های بدون لنز فقط در تحقیقات مربوط به کارکرد مغز و سیستم عصبی محدود نمی‌شود.

خانم والر در ادامهٔ صحبت‌های خود گفت:

از این دوربین‌ها می‌توان در وسایل نقلیهٔ خودران (بدون راننده) هم بهره گرفت، در واقع  با استفاده از این دوربین‌ها و اطلاعات سه‌بعدی جمع‌آوری‌شده توسط آن‌‌ها، وسایل نقلیه قادر خواهند بود درک بهتری از مقیاس و شرایط اطراف خود داشته باشند.

علاوه بر این، ماشین‌هایی که در کارهای تشخیص چهره  به کار می‌روند، می‌توانند از این تکنولوژی  استفادهٔ مطلوبی داشته باشند زیرا این تکنولوژی قادر به تشخیص دقیق اجزای صورت و شکل ظاهری فرد می‌باشد. همچنین با استفاده از این تکنولوژی دیگر نیاز به دخالت انسان برای ماشین‌هایی که در کار شناخت و دسته‌بندی مواد به کار می‌روند، نیست.

این دوربین‌های بدون لنز ممکن است در زمینه‌های پزشکی هم کاربردهای فراوان داشته باشند. طبق صحبت‌های خانم والر دوربین DiffuserCam که برای شناسایی فعالیت عصبی در موش‌های زنده استفاده شد، می‌تواند منجر به درک  بهتر از سیستم دفاعی و احساس حسی شود و برای  تشخیص و درمان نارساهای مغزی مانند آلزایمر یا صدمات مغزی یا ناراحتی‌های روانی مورد استفاده قرار گیرد.

خانم والر در مصاحبه با روزنامهٔPress  اعلام کرد:

با اختراع این دوربین می‌توان دورنمای بسیار شگفت‌انگیزی برای تکنولوژی تصویری  پیش‌بینی کرد اما این مستلزم استفاده از طراحانی متخصص  در علم بینایی و فیزیک می‌باشد و همچنین استفاده از دانش و علم محاسبه.

برای درک بهتر این فرضیه در نسبتش با سایر رشته‌ها و شناخت نیاز سایر رشته‌های علمی در رابطه با  تکنولوژی تصویر، خانم والر اعلام کرد دانشگاه Berkeley در حال آموزش به دانشمندانی با دانش بالا در علم محاسبهٔ تصویری می‌باشد و این دانشمندان به طور مداوم در حال تبادل اطلاعات با محققان سایر رشته‌ها مانند مهندسان زیست‌شناسی، فیزیکدانان و مهندسان علم الکترونیک هستند که در نهایت بتوانند از سخت‌افزارهایی نظیر دوربین DiffuseCam در سایر رشته‌ها استفاده کنند.

درباره نویسنده