الرؤية الحاسوبية
تعتبر الشبكية طبقة رقيقة من الخلايا العصبية تتوضع على الجدار الخلفي داخل العين , بعض هذه الخلايا يستقبل الضوء , بينما بعضها الآخر يترجم هذه المعلومات و يرسلها إلى الدماغ عبر العصب البصري و من خلال هذه المراحل نتمكن من رؤية الأشياء.
في الشبكية المتضررة أو التي لا تعمل بشكل طبيعي , تتوقف المستقبلات الضوئية عن العمل مما يسبب العمى , و حسب الإحصائيات يوجد أكثر من 10 ملايين شخص في العالم فقدوا الإبصار بسبب أمراض معينة أصابت شبكياتهم .و هؤلاء الأشخاص لديهم أمل باستعادة الإبصار , حيث طورت مجموعة من العلماء رقاقات سيلكونية silicon microchips تساعد في الحصول على ما يسمى بالإبصار الصناعي artificial vision .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
كيف تعمل الشبكية؟
حتى نفهم كيف يتم الإبصار الصناعي علينا أولاً أن نفهم كيف تعمل الشبكية السليمة لتؤمن لنا الإبصار الطبيعي، و فيما يلي شرح مبسط عن آلية الإبصار:
- يدخل الضوء المتناثر عن الجسم المنظور إلى القرنية . - يسقط هذا الضوء على الشبكية retina . - ترسل الشبكية المعلومات إلى الدماغ عبر العصب البصري . - يترجم الدماغ هذه المعلومات .
تحوي الشبكية كما نعلم عدة أنماط من الخلايا : - العصيات Rods - المخاريط Cones - تجمعات لخلايا عصبية Ganglion Cells
يوجد داخل الشبكية حوالي 125 مليون خلية من العصيات و المخاريط تعمل عمل مستقبلات ضوئية , و يكون عدد العصيات أكثر من المخاريط حيث أن كل مخروط واحد يقابل 18 عصية . تتأثر العصيات بالضوء المنخفض و تعطي صوراً غير ملونة , بينما تعطي المخاريط صوراً ملونة و تعطي تفاصيل الأجسام المنظورة , فهي التي تكسبنا القدرة على رؤية الأجسام بشكل مفصل و دقيق كما تساعدنا على القراءة الواضحة . تستقبل هذه العصيات و المخاريط الإشارات الضوئية و تنقلها إلى كتل الخلايا العصبية المجاورة في الشبكية , حيث تقوم هذه الخلايا بترجمة و تفسير interpret الإشارات الضوئية و ترسلها إلى الدماغ عبر العصب البصري . تصاب هذه الخلايا بالعديد من الأمراض التي قد تسبب العمى , من أهم هذه الأمراض : retinitis pigmentosa : هو مرض يصيب الشبكية يؤدي إلى تشكل صباغ أسود يسبب فساد و ضعف متزايد تدريجياً في الشبكية . age-related macular degeneration : فساد اللطخة الصفراء نتيجة تقدم العمر .
هذان المرضان يصيبان الشبكية , و يضعفان تدريجياً من فعالية العصيات و المخاريط و يسببان فقدان الرؤية المحيطية peripheral vision , أو عمى كلي total blindness . و بما أن المتضرر الرئيسي من هذه الأمراض هي العصيات و المخاريط , فهذا يعني أنه إذا استطاع العلماء تطوير عصيات و مخاريط صناعية عوضاً عن المتضررة فلن يفقد المريض الرؤية , و ستقوم هذه العصيات و المخاريط الصناعية بنقل الإشارات الضوئية عبر الخلايا العصبية و العصب البصري إلى الدماغ لتتم ترجمتها و تفسيرها .
لكن....
كيف يتم الحصول على الإبصار الصناعي ؟
أشار الدكتور Mark Humayun عام 1988 إلى أن الشخص الأعمى قادر على رؤية أضواء عن طريق إثارة كتل الخلايا العصبية nerve ganglia خلف الشبكية بواسطة تيار كهربائي . حيث تبرهن هذه التجربة أن الخلايا العصبية خلف الشبكية تبقى فعالة حتى في حالة فساد الشبكية , و على أساس المعلومات السابقة بدأ العلماء بتطوير أداة تمكن من تفسير الصور و النبضات الكهربائية مما يساعد على استعادة الرؤية .
و قريباً ستصبح هذه الأداة متوفرة لملايين الأشخاص الذين فقدوا الرؤية بسبب أمراض متعلقة بالشبكية retinal disease . في الحقيقة تم تطوير رقاقتين سليكونيتين و تم تجربة احداهما على ثلاثة أشخاص مصابين بالعمى , و تعتمد هاتين الرقاقتين على المبادىء التالية : - أن تكون الرقاقة السليكونية صغيرة كفاية لتزرع داخل العين . - مزودة بمصدر متواصل للطاقة . - متوافقة حيوياً Biocompatible مع النسج المحيطة بها داخل العين .
تم تطوير الشبكية السليكونية الصناعية artificial silicon retina (ASR) من قبل شركة Optobionics , و هي عبارة عن أداة رقيقة للغاية , سطحها أصغر من سطح ممحاة قلم رصاص , فقطرها حوالي 2mm , و سماكتها أقل من سماكة شعرة الإنسان , و هذا ما يمكن الطبيب من زراعتها بسهولة دون أن يسبب ضرراً لباقي النسج داخل العين . تم زراعة الشبكية الصناعية لأول مرة في عين شخص فقد الرؤية بسبب مرض retinitis pigmentosa و ذلك من قبل الأطباء في جامعة الينويز University of Illinois ضمن مركز شيكاغو الطبي Chicago Medical Center .
و لكن قبل زراعة هذه الشبكية الصناعية تم الحصول على موافقة منظمة الغذاء و الدواء الأمريكية FDA التي أكدت على أن هذه الشبكية متوافقة حيوياً مع النسج المحيطة داخل العين , كما أنها صالحة للبقاء لفترة طويلة للغاية داخل العين . يحتاج الأطباء بعد إجراء العملية إلى عدة شهور لمعرفة نتائج هذه العملية و يعتقد الأطباء أن المريض سيكون قادراً على رؤية الأشياء باللونين الأبيض و الأسود فقط و بدون تفاصيل واضحة . تحوي الشبكية السليكونية الصناعية ASR حوالي 3500 خلية شمسية ميكروسكوبية قادرة على تحويل الضوء إلى نبضات كهربائية لتقوم بدور مشابه لدور العصيات و المخاريط . لزرع هذه الشبكية ضمن العين يقوم الجراحون بصنع عدة شقوق صغيرة في المنطقة البيضاء للعين و تتم إزالة الكتلة الهلامية داخل العين و استبدالها بمحلول ملحي saline , ثم تثبت الشبكية الصناعية بين الطبقتين الداخلية و الخارجية للشبكية كما يوضح الشكل.
انظر أيضا
- شبكية العين الاصطناعية
- AI effect
- Applications of artificial intelligence
- Machine vision glossary
- Space mapping
- Teknomo-Fernandez Algorithm
- Visual system
- Visual perception
- Vision science
Lists
الهامش
وصلات خارجية
- USC Iris computer vision conference list
- Computer vision papers on the web A complete list of papers of the most relevant computer vision conferences.
- Computer Vision Online News, source code, datasets and job offers related to computer vision.
- Keith Price's Annotated Computer Vision Bibliography
- CVonline Bob Fisher's Compendium of Computer Vision.
- British Machine Vision Association Supporting computer vision research within the UK via the BMVC and MIUA conferences, Annals of the BMVA (open-source journal), BMVA Summer School and one-day meetings