Embora os smartphones e outras câmeras de consumo sejam cada vez mais usados em aplicações científicas, é difícil comparar e combinar dados de diferentes dispositivos. Uma nova abordagem padronizada fácil de usar permite que quase qualquer pessoa calibre essas câmeras sem nenhum dispositivo, ajudando amadores, estudantes de ciências e cientistas profissionais a obter dados úteis usando qualquer câmera de consumo.
“O baixo custo de uma câmera de consumo a torna ideal para projetos que envolvam implantações em massa, monitoramento autônomo ou ciência civil”, disse Olivier Burggraaff, da Universidade de Leiden, na Holanda, responsável pelo desenvolvimento de métodos de calibração. "Nosso método de calibração padronizado tornará mais fácil para qualquer pessoa usar câmeras de consumo para detectar partículas de aerossóil no ar para medir a poluição."
Na revista Optics Express da Sociedade da Óptica (OSA), uma equipe de pesquisa multiinstitucional relatou seu novo método de calibração padronizado e banco de dados, chamado SPECTACLE (Tecnologia e Catálogo de Calibração de Equipamento Fotográfico Padronizado), que podem ser usados em smartphones, câmeras reflexivas de lente única digital e câmeras em drones. O banco de dados permite que os usuários carreguem dados de calibração de suas câmeras para uso por outras pessoas.
“O SPECTACLE inclui muitos métodos de bricolagem (DIY) que descobrimos oferecem resultados comparáveis a métodos profissionais que requerem equipamentos de laboratório”, disse Burggraaff.
Melhorar a Ciência Cidadã
O método de calibração padronizado foi desenvolvido para atender às necessidades de Burggraaff e sua Universidade de Leiden. Os colegas estão desenvolvendo métodos científicos civis para medir a qualidade óptica da água, usando o acessório de smartphone iSPEX (Espectropolarímetro da Exploração Planetária), que desenvolveram inicialmente para medir a poluição do ar. Este complemento permite que a câmera do smartphone mede informações ópticas adicionais, como dados de alto espectro e polarização. O SPECTACLE e o iSPEX fazem parte do MONOCLE (Multiscale Observation Network for Optical Monitoring of Coastal Waters, Lakes and estuaries), um projeto financiado pela Comissão Europeia que visa criar soluções de medição óptica sustentável da qualidade da água.
“Para medir a qualidade da água usando câmeras de smartphones, precisamos entendê-las bem, porque cada fabricante e cada dispositivo tem suas próprias características”, disse Burggraaff. “O SPECTACLE reúne muitos métodos de calibração existentes e os aplica a câmeras de consumo, o que tornará mais fácil para outros desenvolvedores e para nós usar essas câmeras para fins científicos.” ”
Embora métodos de calibração para câmeras de consumo tenham sido desenvolvidos anteriormente, esses esforços são frequentemente impedidos pela falta de acesso ao software ou informações disponíveis sobre o dispositivo. Por exemplo, até recentemente, os dados - chamados dados RAW - foram acessados diretamente do sensor da câmera ou muitas configurações da câmera, como foco ou exposição, foram controladas. No entanto, as novas versões do iOS e do Android permitem ambas as versões.
“Como parte do SPECTACLE, estamos desenvolvendo uma estrutura para dois sistemas operacionais que usam dados RAW para medir e processar esses dados em um telefone, o que era impossível há alguns anos”, disse Burggraaff.
DIY e métodos de laboratório
Para testar novos métodos de calibração, os pesquisadores usaram várias câmeras para compará-los com métodos estabelecidos. Por exemplo, eles descobriram que o método DIY (chamado de proteção plana) usado para medir como as lentes distribuem a luz sobre os sensores corresponde a 5% dos resultados do método padrão que requer bolas integrais em ambientes de laboratório. Os métodos de bricolaje incluem adesivos na câmera e obter imagens do sol ou tela do computador.
Eles também testaram a curva de resposta espectral da câmera do smartphone com o iSPEX e foram capazes de obter resultados na faixa de 4% dos métodos de medição profissionais, que exigem monocromas caros e difíceis de operar. Calibrar uma única câmera com um monocromático pode levar meio dia, mas o método de bricolagem é simplesmente tirar uma folha de papel de impressão à luz do sol.
“Testamos muitas câmeras e descobrimos diferenças e semelhanças interessantes entre elas”, disse Burggraaff. "Por exemplo, a resposta da câmera à luz de diferentes comprimentos de onda, chamada curva de resposta espectral, é muito semelhante na maioria das câmeras, com poucos dispositivos mostrando maneiras que podem afetar a percepção e a reprodução das cores da câmera, mesmo quando se trata de imagens precisas. Mesmo cenário. "
Os pesquisadores planejam aplicar o método SPECTACLE a um número maior de câmeras para preencher o banco de dados e obter uma compreensão mais ampla das propriedades da câmera. Isso será feito pelos pesquisadores e por qualquer pessoa que queira fazer upload de dados de calibração para o banco de dados. Eles também continuam a desenvolver acessórios para smartphones iSPEX para melhorar sua capacidade de acessar medições de poluição de água e ar. Isso envolve um algoritmo que avança seu design físico e recupera resultados científicos de seus dados, enquanto usa o método SPECTACLE e banco de dados para combinar dados de diferentes smartphones.