(Credit: Caltech)
加州理工学院(Caltech)的研究人员研发出一款可移动的四轮机器人,能帮助进行人工视网膜及其他视障者辅助器的加工。
第一眼看去Cyclops看起来很像战场上的机器人,且很难想像得到它和恢复视力会有什麽关联,不过再深入研究就会发现,一台搭载摄影机、可遥控的机器人的确可用来产生一些相当实用的资料。
机器人身上的数位摄影机可模仿人类头部左右或上下移动的动作,随着人工视觉辅助装置的技术越来越发达,科学家可利用这台会移动的机器人来模仿人类戴上人工视觉辅助装置之後的动作,更重要的是可藉此了解视障者戴上装置後的成效好不好。
研究人员会要求装上人工视觉辅助装置的机器人通过走廊上的障碍物,或是在白色地板的走廊上沿着一条黑线行走,以测试它能不能找到并走进一道被画成深色的门。过程中他们可比较不同画素等级(例如50画素对上16画素)或影像过滤方式(对比、亮度、或灰阶等化)的效果,以找出什麽样的设定可让配戴者的视力最佳化。
研究人员之一Wolfgang Fink表示,他们还不算是已经进入这个阶段,Fink是加州理工学院的物理学客座助理教授,也是该校「视觉与自主探测系统研究实验室」的创办者,该实验室有加州理工学院的客座科学家Mark Tarbell一起参与Cyclops的研发,还获得美国国家科学基金会(NSF)的赞助金。
这对科学家利用现成的零件做出这台由电池提供电力的机器人,再装上一个可即时处理影像的电脑平台,电脑用的是他们所开发的名为「人工视觉支援系统」的软体。
之所以命名为Cyclops是因为这台机器人只有一个眼睛,长宽各约12英寸、高约10英寸(相机可以挂在一个竿子上好让Cyclops模拟一般人的身高),重量约15磅,移动速度可达每秒2到3英尺,大约是「快走的速度」。
目前机器人是透过一个控制杆遥控,也可透过无线网路操控。Fink表示,影像处理的运算是直接在机器人的平台里进行,而他们最终必须让机器人可以完全控制自己的回应。等这个目标达成後就可以不依靠戴着视觉辅助器的盲人独立进行许多测试。
不需要多好的摄影机
Cyclops用的摄影机很基本--便宜的消费机等级FireWire款,就可以把工作做得很好了。
Fink表示,目前的视网膜应用只能做到16至50多一点点的画素等级,而任一台便宜的摄影机都能达到25万画素以上,所以所有的摄影机的画素都远远超过人工视网膜。真正重要的是摄影机每秒可产生30个画面。
全世界有参与美国能源部人工视网膜计画的科学家们(包括Fink与Tarbell)都在开发植入性的电子视觉辅助装置或其他系统,目的在於让因视网膜色素变性(RP)或年老导致黄斑点退化的人们可以看得见物体或在没有辅助的环境下自由地移动。
麻省理工学院正在研发的电子仿生眼,是让使用者戴上装有微型摄影机的特殊眼镜,摄影机可将影像资讯传送到电子眼眼球表面上的一个钛封装晶片,晶片会在视网膜下发射电极列刺激眼睛的神经,这种眼镜还会以无线的方式为电子眼上面环绕的线圈提供电力。
麻省理工学院研发的电子仿生眼具有弹性表面,可接收电力与数据的线路,一个电极网与刺激眼球用的微型晶片,Cyclops可协助科学家改良这类装置
(Credit:Shawn Kelly/MIT)
美国能源部(DOE)估计,全球植入人工视网膜的人不超过40个,其中包括一个住在纽约、罹患渐进式眼盲病症的50岁女性,她在6月时植入一个由总部在加州席尔马(Sylmar)的「第二视力」公司(Second Sight)所制作的实验性装置。
手术由长老教会医院/哥伦比亚大学医疗中心(York-Presbyterian Hospital/Columbia University Medical Center)执行,已经成功使这位女性恢复部份的视力。
不过这类视觉辅助装置在设计上面临特有的挑战,其中最大的一个是:如果你不能看见戴上这些装置的人们看见什麽,那要如何知道装置进步了多少?
好事成双
Cyclops提供了一个可重复对已经装了人工视网膜的人们进行测试的机会,或是让视网膜健康的视障者分辨电脑或戴在头上的显示器里低解析度的影像(Fink表示这样会产生一个较不真实的画面)。
Fink表示,看得见的人的客观性是「残障」的,他们可能无法真正体会视障者所经历的...因此Cyclops可让我们看到戴上装置的视障者所看见的画面是很棒的。
Fink与Tarbell已经在 Computer Methods and Programs in Biomedicine这本期刊即将发行的新一期内容里记载了详细的研究内容,他们已经代替加州理工院为Cyclops相关技术申请了暂时性的专利。他们尚未透过Cyclops从戴了视觉辅助装置的人身上获得反馈资料,但希望不久的将来可以这麽做。
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