Глубинное обучение может превратить смартфон в микроскоп лабораторного класса

Москва, 10:06, 13 Апр 2018, редакция FTimes.ru, автор Евгения Ковалева.

Исследователи из Калифорнийского университета Лос-Анджелеса продемонстрировали, как глубинное обучение, мощный инструмент искусственного интеллекта, может показать и улучшить микроскопические детали на фотографиях, сделанных смартфоном.

Техника улучшает разрешение и цвета снятых на телефон изображений, настолько, что по качеству они приближаются к результатам работы лабораторных микроскопов. Исследование представлено в ACS Photonics.

Методика может помочь принести высококачественную медицинскую диагностику в регионы с плохим оснащением, где люди иначе не имеют доступа к современным технологиям. Система включает компоненты, которые можно относительно недорого напечатать на 3D-принтере – менее чем по 100 долларов за элемент. Покупка лабораторного оборудования для получения изображений такого же качества обошлось бы в тысячи долларов.

Камеры современных смартфонов рассчитаны на съемку людей и окружения. Для получения микроскопических изображений высокого разрешения они не предназначены. Так что исследователи создали элемент, крепящийся на линзу смартфона и позволяющую видеть мелкие детали картинки, почти до микрометрового масштаба.

Но это было только частичным решением. Никакая насадка не могла компенсировать разницу в качестве датчиков изображения и линзах смартфона и современном лабораторном оборудовании. Эту проблему решает новая техника, использующая глубинное обучение для воссоздания разрешения и цветовых деталей, необходимых для лабораторного анализа.

«Данный алгоритм позволил нам преодолеть пропасть между качеством изображений недорогих микроскопов на основе мобильных телефонов и специализированного оборудования, — сказал руководитель проекта, профессор Айдоган Озкан. – Мы верим, что наш подход совместим и с другими дешевыми микроскопическими системами, использующие, например, недорогие линзы и камеры. Система может помочь заменить высококачественные настольные микроскопы мобильными альтернативами».

Авторы сняли с помощью устройства образцы ткани легких, крови и мазков Папаниколау. Снимки, вместе с изображениями от лабораторных микроскопов, загрузили в компьютерную систему для «обучения» прототипа. Качество первых картинок при этом улучшилось, хотя и были потеряны некоторые детали в связи со сжатием для ускорения передачи и более эффективного хранения.