HydroColor

HydroColor — це програма для визначення якості води, яка використовує цифрову камеру смартфона для визначення коефіцієнта відбиття природних водойм. Використовуючи цю інформацію, HydroColor може оцінити каламутність води (0-80 NTU), концентрацію зважених частинок (SPM) (г/м^3) і коефіцієнт зворотного розсіювання в червоному (1/м). ВАЖЛИВО: HydroColor вимагає використання сірої картки 18% фотографів як еталону. Сірі картки широко доступні у фотомагазинах та в Інтернеті. Відвідайте веб-сайт підтримки, щоб дізнатися більше про сірі картки.

HydroColor має простий у використанні інтерфейс, який веде користувачів через колекцію трьох зображень: зображення сірої картки, зображення неба та зображення води. Щоб забезпечити найкращі результати, HydroColor використовує GPS, гіроскоп і компас пристрою, щоб допомогти користувачам збирати ці зображення. Після того, як зображення зібрано, їх можна негайно проаналізувати. Під час аналізу зображень HydroColor розраховує коефіцієнт відбиття водойми в кольорових каналах RGB камери. Потім він використовує значення коефіцієнта відбиття для визначення каламутності води в NTU (нефелометричні одиниці каламутності).

Дані миттєво зберігаються, і до них можна знову отримати доступ через HydroColor або завантажити на комп’ютер із папки даних HydroColor. Текстовий файл містить додаткову інформацію про вимірювання, зокрема: широту, довготу, дату, час, сонячний зеніт, азимут сонця, курс телефону, кут нахилу телефону, значення експозиції, коефіцієнт відбиття RGB і каламутність.

Як це працює:

HydroColor використовує камеру як простий датчик світла (фотометр). Відносну інтенсивність світла можна виміряти, нормалізувавши значення пікселів камери за експозицією. Тому три кольорові канали камери (RGB: червоний, зелений, синій) забезпечують вимірювання інтенсивності світла в трьох областях видимого спектру.

Інтенсивність світла, виміряна на зображенні води, коригується з урахуванням відбиття неба від поверхні (з використанням зображення неба). Виправлене зображення води забезпечує інтенсивність і колір світла, що виходить від води. Це нормалізується навколишнім освітленням за допомогою зображення сірої картки. Кінцевий продукт є майже незалежним від освітлення показником відбиття води, відомим як відбивна здатність дистанційного зондування. В океанографії супутники використовуються для обчислення того самого продукту (коефіцієнт відбиття дистанційного зондування) з космосу.

Коефіцієнт відбиття безпосередньо залежить від кількості та типу зважених частинок у воді. Збільшення каламутності (тобто зважених відкладень) призведе до більшого розсіювання світла та збільшення загального коефіцієнта відбиття води. Частинки, що містять пігменти, такі як фітопланктон (водорості), будуть поглинати світло в певних областях видимого спектру. Таким чином, частинки, що містять пігмент, можна виявити шляхом порівняння відносного відбиття в каналах RGB.

Метод, який HydroColor використовує для вимірювання коефіцієнта відбиття, опубліковано в рецензованому журналі Sensors і є у вільному доступі в Інтернеті (примітка: після цієї публікації HydroColor оновлено для використання даних у форматі RAW із датчика камери):

Леу, Т.; Босс, Е. Додаток HydroColor: вимірювання дистанційного зондування відбиття та каламутності над водою за допомогою камери смартфона. Sensors 2018, 18, 256. https://doi.org/10.3390/s18010256.