Aunque los teléfonos inteligentes y otras cámaras de consumo se usan cada vez más para aplicaciones científicas, es difícil comparar y combinar datos de diferentes dispositivos. Un nuevo método estandarizado fácil de usar hace posible que casi cualquiera pueda calibrar estas cámaras sin ningún equipo especializado,ayudando a aficionados, estudiantes de ciencias y científicos profesionales a adquirir datos útiles con cualquier cámara de consumo.
"El bajo costo de las cámaras de consumo las hace ideales para proyectos que involucran despliegue a gran escala, monitoreo autónomo o ciencia ciudadana", dijo Olivier Burggraaff, quien dirigió el equipo de investigación de la Universidad de Leiden en los Países Bajos que desarrolló el método de calibración ". NuestroEl método de calibración estandarizado facilitará que cualquiera pueda usar una cámara de consumo para hacer cosas como medir la contaminación mediante la detección de partículas de aerosol en el aire ".
En la revista The Optical Society OSA Óptica Express , el grupo multiinstitucional de investigadores informa sobre su nuevo método de calibración estandarizado y base de datos, llamado SPECTACLE Técnica y catálogo estandarizados de calibración de equipos fotográficos, que puede usarse para teléfonos inteligentes, cámaras réflex digitales de lente única y cámaras a bordo de drones.la base de datos permite a los usuarios cargar datos de calibración de sus cámaras para que otros los usen.
"SPECTACLE incluye muchos métodos de bricolaje bricolaje, que encontramos proporcionan resultados comparables a los métodos profesionales que requieren equipos de laboratorio de alta gama", dijo Burggraaff.
Mejorando la ciencia ciudadana
El método de calibración estandarizado se desarrolló en respuesta a una necesidad que surgió cuando Burggraaff y sus colegas de Leiden Univ. Desarrollaron métodos de ciencia ciudadana para medir la calidad del agua óptica usando un complemento para teléfonos inteligentes llamado iSPEX Spectropolarimeter for Planetary EXploration, originalmentedesarrollado para medir la contaminación del aire. Este complemento permite que la cámara de un teléfono inteligente mida información óptica adicional, como datos hiperespectrales y polarimétricos. SPECTACLE e iSPEX son parte de MONOCLE Redes de observación multiescala para monitoreo óptico de aguas costeras, lagos y estuarios, unproyecto financiado por la Comisión Europea destinado a crear soluciones sostenibles para medir la calidad del agua óptica.
"Para usar las cámaras de los teléfonos inteligentes para medir la calidad del agua, debemos comprenderlas bien porque cada fabricante y cada dispositivo tienen sus propias características", dijo Burggraaff. "SPECTACLE reúne muchos métodos de calibración existentes y los aplica por primera vez a las cámaras de consumo"., lo que hará que sea mucho más fácil para otros desarrolladores y para nosotros usar estas cámaras con fines científicos "
Aunque los métodos de calibración para cámaras de consumo se han desarrollado previamente, estos esfuerzos a menudo se vieron obstaculizados por la falta de acceso al software o la información disponible sobre los dispositivos. Por ejemplo, hasta hace poco no era posible acceder a los datos directamente desde la cámarasensor, conocido como los llamados datos RAW, o para controlar muchas configuraciones de la cámara, como el enfoque o la exposición. Sin embargo, las nuevas versiones de iOS y Android permiten ambos.
"Como parte de SPECTACLE, estamos desarrollando un marco para que ambos sistemas operativos realicen mediciones utilizando datos RAW y los procesen en el teléfono, lo que simplemente no era posible hace unos años", dijo Burggraaff.
bricolaje vs. métodos de laboratorio
Para probar los nuevos métodos de calibración, los investigadores los compararon con los métodos establecidos utilizando varias cámaras. Descubrieron, por ejemplo, que el método de bricolaje para medir cómo la lente distribuye la luz en el sensor, conocido como campo plano, coincidía con un 5 por cientode resultados del método estándar que requiere una esfera de integración en una configuración de laboratorio. El método de bricolaje implicaba pegar papel en la cámara y obtener imágenes del sol o la pantalla de una computadora.
También probaron las curvas de respuesta espectral de una cámara de teléfono inteligente con el iSPEX conectado y pudieron lograr resultados dentro del 4 por ciento del método de medición profesional, que requiere un monocromador costoso y difícil de operar. La calibración de una sola cámarapuede tomar medio día con un monocromador, pero el método de bricolaje requiere simplemente tomar una sola foto de un trozo de papel de impresora al sol.
"Probamos varias cámaras y encontramos diferencias y similitudes interesantes entre ellas", dijo Burggraaff. "Por ejemplo, las respuestas de las cámaras a diferentes longitudes de onda de la luz, conocidas como curvas de respuesta espectral, fueron muy similares entre la mayoría de las cámaras, excepto en el caso deunos pocos dispositivos que mostraron diferencias que podrían influir en cómo las cámaras perciben y reproducen los colores, incluso cuando capturan imágenes de la misma escena ".
Los investigadores planean aplicar la metodología SPECTACLE a un número mucho mayor de cámaras para completar la base de datos y tener una idea más amplia de las propiedades de la cámara. Esto lo harán los investigadores y cualquier persona que quiera cargar sus datos de calibración enla base de datos. También continúan desarrollando el complemento de teléfono inteligente iSPEX para mejorar su capacidad de adquirir mediciones de contaminación del agua y el aire. Esto implica avanzar en su diseño físico y los algoritmos para recuperar resultados científicos de sus datos mientras utilizan los métodos y la base de datos SPECTACLEpara combinar datos de diferentes teléfonos inteligentes.
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Materiales proporcionado por La sociedad óptica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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