Aunque los teléfonos inteligentes y otras cámaras de consumo se utilizan 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 cualquier persona pueda calibrar estas cámaras sin ningún equipo especializado. ayudando a los aficionados, estudiantes de ciencias y científicos profesionales para adquirir datos útiles con cualquier cámara de consumo.

"El bajo costo de las cámaras de consumo las hace ideales para proyectos que implican una implementación a gran escala, seguimiento 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. "Nuestro método de calibración estandarizado facilitará que cualquiera use una cámara de consumidor 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 y base de datos estandarizados, llamado SPECTACLE (catálogo y técnica de calibración de equipos fotográficos estandarizados), que se puede utilizar 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 utilicen.

"SPECTACLE incluye muchos métodos de bricolaje, que encontramos proporcionó 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 su Universidad de Leiden. sus colegas estaban desarrollando métodos de ciencia ciudadana para medir la calidad óptica del agua utilizando un complemento para teléfonos inteligentes llamado iSPEX (espectropolarímetro para exploración planetaria), originalmente se desarrollaron 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 el monitoreo óptico de aguas costeras, Lagos y Estuarios), un proyecto financiado por la Comisión Europea destinado a crear soluciones sostenibles para medir la calidad óptica del agua.

"Para usar las cámaras de los teléfonos inteligentes para medir la calidad del agua, debemos comprenderlas bien porque cada fabricante y cada dispositivo tiene 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 facilitará mucho a otros desarrolladores ya nosotros el uso de estas cámaras con fines científicos ".

Aunque los métodos de calibración para cámaras de consumo se han desarrollado anteriormente, 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 el sensor de la cámara, conocido como datos RAW, ni controlar muchos ajustes 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 ambos sistemas operativos para realizar mediciones utilizando datos RAW y procesarlos en el teléfono, que simplemente no era posible hace unos años, —dijo Burggraaff.

Bricolaje frente a métodos de laboratorio

Para probar los nuevos métodos de calibración, los investigadores los compararon con métodos establecidos utilizando varias cámaras. Ellos encontraron, por ejemplo, que el método de bricolaje para medir cómo la lente distribuye la luz en el sensor, conocido como campo plano, coincidir dentro del 5 por ciento de los resultados del método estándar que requiere una esfera integradora en una configuración de laboratorio. El método de bricolaje implicaba pegar papel en la cámara y adquirir imágenes del sol o la pantalla de una computadora.

También probaron las curvas de respuesta espectral de la cámara de un teléfono inteligente con el iSPEX adjunto y pudieron lograr resultados dentro del 4 por ciento del método de medición profesional. lo que requiere un monocromador caro y difícil de operar. La calibración de una sola cámara puede llevar medio día con un monocromador, pero el método de bricolaje requería simplemente tomar una sola foto de una hoja 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 luz, conocidas como curvas de respuesta espectral, fueron muy similares entre la mayoría de las cámaras, excepto por algunos dispositivos que mostraron diferencias que podrían influir en la forma en que las cámaras detectan y reproducen los colores, incluso cuando se toman imágenes de la misma escena exacta ".

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, así como cualquier persona que desee cargar sus datos de calibración en la 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 se utilizan los métodos y la base de datos de SPECTACLE para combinar datos de diferentes teléfonos inteligentes.