Aunque los teléfonos inteligentes y otras cámaras de consumo se utilizan cada vez más en aplicaciones científicas, es difícil comparar y combinar datos de diferentes dispositivos. Un nuevo método de estandarización fácil de usar permite a casi cualquier persona calibrar estas cámaras sin ningún dispositivo, ayudando a aficionados, estudiantes de Ciencias y científicos profesionales a usar cualquier cámara de consumo para obtener datos útiles.
"El bajo costo de las cámaras de grado consumidor las convierte en una opción ideal para proyectos que involucren despliegues masivos, monitoreo autónomo o ciencia ciudadana", dijo Olivier burggraaff, del equipo de investigación de la Universidad de Leiden (países bajos), responsable del desarrollo de métodos de calibración. "Nuestro método de calibración estandarizado permitirá a cualquiera utilizar más fácilmente cámaras de consumo para detectar partículas de aerosoles en el aire para medir la contaminación".
En la revista Optics Express de la sociedad de Óptica (osa), el equipo de investigación multidisciplinar informó sobre sus nuevos métodos de calibración estandarizados y bases de datos, conocidas como spectacle (tecnología y catálogo de calibración de equipos fotográficos estandarizados), que se pueden utilizar en teléfonos inteligentes, cámaras réflex de lente única digital y cámaras en drones. La base de datos permite a los usuarios cargar datos de calibración de sus cámaras para su uso por otros.
"El spectacle incluye muchos métodos hechos por nosotros mismos (bricolaje), y hemos descubierto que los resultados que ofrecen son comparables a los métodos profesionales que requieren equipos de laboratorio", dijo burggraaff.
Mejorar la ciencia ciudadana
Los métodos de calibración estandarizados se desarrollaron para satisfacer las necesidades de burggraaff y su Universidad de leiden. Colegas están desarrollando métodos científicos cívicos para medir la calidad del agua óptica, utilizando el anexo del teléfono inteligente ipspex (spectropolarimeter de Planetary exploration), que desarrollaron por primera vez para medir la contaminación del aire. Este complemento permite a las cámaras de teléfonos inteligentes medir información óptica adicional, como datos hiperespectrales y de polarización. Spectacle e ispex forman parte del monocle (red de observación multiescala para el monitoreo óptico de aguas costeras, Lagos y estuarios), un proyecto financiado por la Comisión Europea para crear soluciones de medición óptica de la calidad del agua sostenibles.
"Con cámaras de teléfonos inteligentes para medir la calidad del agua necesitamos entenderlas bien, porque cada fabricante y cada dispositivo tiene sus propias características", dijo burggraaff. "Spectacle reúne muchos de los métodos de calibración existentes y los aplica a las cámaras de consumo, lo que facilitará que otros desarrolladores y nosotros las usemos con fines científicos. ",
Aunque se han desarrollado previamente métodos de calibración para cámaras de consumo, estos esfuerzos a menudo se ven obstaculizados por la falta de acceso al software o la información disponible sobre el dispositivo. Por ejemplo, no se puede acceder directamente a los datos desde los sensores de la Cámara hasta cerca - conocidos como datos RAW - o controlar muchas configuraciones de la cámara, como el enfoque o la exposición. Sin embargo, tanto la nueva versión de Ios como Android permiten ambas versiones.
"Como parte de spectacle, estamos desarrollando un marco para dos sistemas operativos, utilizando datos de raw para medir y procesar estos datos en el teléfono móvil, lo que era imposible hace unos años", dijo burggraaff.
Bricolaje y métodos de laboratorio
Para probar nuevos métodos de calibración, los investigadores utilizaron varias cámaras para compararlos con los métodos establecidos. Por ejemplo, encontraron que el método bricolaje (conocido como protección plana) utilizado para medir cómo la lente distribuye la luz en el sensor coincide con el 5% del resultado del método estándar que requiere una bola de integración en la configuración del laboratorio. El método bricolaje incluye pegar pegatinas en la Cámara y obtener imágenes del sol o pantallas de computadora.
También probaron la curva de respuesta espectral de la Cámara del teléfono inteligente con ispex y pudieron obtener resultados en un rango del 4% con métodos de medición profesionales, lo que requirió monocromadores caros y difíciles de operar. Puede tomar medio día calibrar una sola cámara con un monocromador, pero el método bricolaje solo necesita tomar una hoja de papel de impresión al sol.
"Probamos muchas cámaras y descubrimos que había diferencias y similitudes interesantes entre ellas", dijo burggraaff. "Por ejemplo, la respuesta de la cámara a la luz de diferentes longitudes de onda, llamada curva de respuesta espectral, es muy similar en la mayoría de las cámaras, y solo unos pocos dispositivos muestran formas que pueden afectar la percepción y reproducción del color de la cámara, incluso en imágenes precisas. la misma escena".
Los investigadores planean aplicar el método spectacle a un mayor número de cámaras para llenar bases de datos y comprender más ampliamente las propiedades de las cámaras. Esto lo harán los investigadores y cualquier persona que quiera cargar los datos de calibración a la base de datos. También continúan desarrollando accesorios para teléfonos inteligentes ispex para mejorar su capacidad de acceso a la medición de la contaminación del agua y el aire. Esto implica avanzar en su diseño físico y algoritmos para recuperar los resultados científicos de sus datos, al tiempo que utiliza el método spectacle y la base de datos para combinar datos de diferentes teléfonos inteligentes.