Kostengünstige, multispektrale Lichtfeldkamera für medizinische Anwendungen

Lichtfeldkameras erfassen eine Szene aus mehreren Blickwinkeln und ermöglichen Informationen über die Bildtiefe. Multispektrale Lichtfeldkameras kombinieren diese verschiedenen Blickwinkel mit spektraler Filterung, um die spektrale Zusammensetzung des Messobjektes zu erfassen. Kommerzielle Multi- und Hyperspektralsysteme dieser Art haben stark begrenzte räumliche Auflösung und zeichnen sich durch hohe Kosten aus. Diese Einschränkungen werden aufgehoben durch ein eigenentwickeltes Kameraarray mit spektraler Filterung, bestehend aus Raspberry Pi ZeroW-Modulen mit hardware-synchronisierbaren Kameras. Das Setup besteht aus derzeit 5 Kameras, die per Camera Serial Interface (CSI) verbunden sind zu je einem Pi ZeroW-Modul. Mittels Triggerleitung und einer Transistorlogik werden die Kameras synchron ausgelöst. Eine USB-Leitung versorgt die Module mit Strom und dient zur Kommunikation mit einem Steuerrechner. Wir demonstrieren die simultane Detektion in 5 Spektralbereichen (460 nm, 550 nm, 630 nm, 730 nm, 850 nm). Wir erreichen Frameraten bis 20 Hz (entspricht 100 MPixel/s) und demonstrieren optische Pulsdetektion sowie Bestimmung der Blutsauerstoffsättigung an Gewebe.