HydroColor

HydroColor là một ứng dụng chất lượng nước sử dụng máy ảnh kỹ thuật số của điện thoại thông minh để xác định độ phản chiếu của các vùng nước tự nhiên. Bằng cách sử dụng thông tin này, HydroColor có thể ước tính độ đục của nước (0-80 NTU), nồng độ chất hạt lơ lửng (SPM) (g/m^3) và hệ số tán xạ ngược ở màu đỏ (1/m). QUAN TRỌNG: HydroColor yêu cầu sử dụng thẻ xám của nhiếp ảnh gia 18% làm tài liệu tham khảo. Thẻ màu xám được bán rộng rãi tại các cửa hàng chụp ảnh và trực tuyến. Truy cập trang web hỗ trợ để biết thêm thông tin về thẻ xám.

HydroColor có giao diện dễ sử dụng hướng dẫn người dùng qua bộ sưu tập ba hình ảnh: hình ảnh thẻ màu xám, hình ảnh bầu trời và hình ảnh nước. Để đảm bảo kết quả tốt nhất, HydroColor khai thác GPS, con quay hồi chuyển và la bàn của thiết bị để hỗ trợ người dùng thu thập những hình ảnh này. Sau khi hình ảnh được thu thập, chúng có thể được phân tích ngay lập tức. Trong quá trình phân tích hình ảnh, HydroColor tính toán độ phản xạ của phần nước trong các kênh màu RGB của máy ảnh. Sau đó, nó sử dụng các giá trị phản xạ để xác định độ đục của nước tính bằng NTU (đơn vị đo độ đục nephelometric).

Dữ liệu được lưu ngay lập tức và có thể được truy cập lại thông qua HydroColor hoặc tải xuống máy tính từ thư mục dữ liệu của HydroColor. Tệp văn bản chứa thông tin bổ sung về phép đo bao gồm: vĩ độ, kinh độ, ngày, giờ, thiên đỉnh mặt trời, góc phương vị mặt trời, tiêu đề điện thoại, cường độ điện thoại, giá trị phơi sáng, hệ số phản xạ RGB và độ đục.

Làm thế nào nó hoạt động:

HydroColor sử dụng máy ảnh làm cảm biến ánh sáng đơn giản (quang kế). Cường độ ánh sáng tương đối có thể được đo bằng cách chuẩn hóa các giá trị pixel của máy ảnh theo độ phơi sáng. Do đó, ba kênh màu của camera (RGB: Đỏ, Xanh lục, Xanh lam) cung cấp thước đo cường độ ánh sáng ở ba vùng của quang phổ khả kiến.

Cường độ ánh sáng đo được trong ảnh nước được hiệu chỉnh theo sự phản chiếu của bầu trời khỏi bề mặt (sử dụng ảnh bầu trời). Hình ảnh nước được hiệu chỉnh cung cấp cường độ và màu sắc của ánh sáng phát ra từ nước. Điều này được chuẩn hóa bằng cách chiếu sáng xung quanh bằng hình ảnh thẻ màu xám. Sản phẩm cuối cùng là thước đo phản xạ của nước gần như độc lập với ánh sáng, được gọi là phản xạ viễn thám. Trong hải dương học, các vệ tinh được sử dụng để tính toán cùng một sản phẩm (phản xạ viễn thám) từ không gian.

Độ phản xạ liên quan trực tiếp đến số lượng và loại hạt lơ lửng trong nước. Sự gia tăng độ đục (tức là trầm tích lơ lửng) sẽ gây ra sự tán xạ ánh sáng nhiều hơn và tăng độ phản xạ tổng thể của nước. Các hạt chứa sắc tố, chẳng hạn như thực vật phù du (tảo), sẽ hấp thụ ánh sáng ở những vùng cụ thể của quang phổ khả kiến. Do đó, các hạt chứa sắc tố có thể được phát hiện bằng cách so sánh độ phản xạ tương đối trong các kênh RGB.

Phương pháp mà HydroColor sử dụng để đo độ phản xạ đã được công bố trên tạp chí Sensors được bình duyệt và có sẵn miễn phí trực tuyến (lưu ý: HydroColor đã được cập nhật để sử dụng dữ liệu RAW từ cảm biến máy ảnh kể từ lần xuất bản này):

Leeuw, T.; Boss, E. Ứng dụng HydroColor: Các phép đo độ phản xạ viễn thám và độ đục trên mặt nước bằng máy ảnh điện thoại thông minh. Cảm biến 2018, 18, 256. https://doi.org/10.3390/s18010256.