迈向超低成本智能手机显微镜
图像与视频处理
2023-12-20 v1 光学
摘要
COVID-19的爆发暴露了我们在家庭健康监测方面技术工具的不足，而最近的研究显示了智能手机作为通用光学显微成像平台在此类应用中的潜力。然而，大多数研究使用实验室级光机组件和透射照明来确保对焦调节能力和成像质量，这导致设备成本居高不下。在此，我们提出了一种超低成本的智能手机显微镜解决方案。为了实现焦距可调性，我们设计了一种跷跷板式结构，能够将一侧的大位移转换为另一侧的小位移（减小至约9.1%），利用了3D打印材料的内在柔韧性。我们实现了约5微米的焦距调节精度，比3D打印镜头支架本身的加工精度高40倍。对于显微成像，我们使用现成的智能手机相机镜头作为物镜，内置闪光灯作为照明。为了补偿由此导致的图像质量下降，我们开发了一种基于学习的图像增强方法。我们使用CycleGAN架构建立从智能手机显微镜图像到台式显微镜图像的映射，无需配对。我们在不同的生物医学样本上验证了成像性能。除智能手机外，我们将设备的全部成本控制在4美元以下。我们认为，这些降低智能手机显微镜成本的努力将有利于其在各种场景中的应用，例如即时检测、现场诊断和家庭健康监测。
引用
@article{arxiv.2312.11479,
title = {Towards ultra-low-cost smartphone microscopy},
author = {Haoran Zhang and Weiyi Zhang and Zirui Zuo and Jianlong Yang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2312.11479},
year = {2023}
}