“校准做法改进了高端智能手机相机的科学研究”

虽然高端智能手机和其他昂贵的摄像头经常用于科学应用，但比较和组合来自不同设备的数据并不容易。 新的易用标准化方法使大部分人无需专用设备即可校准这些摄像机，业余爱好者、理科学生和专业科学家都可以使用任何客户摄像机获取有用的数据。

荷兰莱顿大学研究小组负责开发校准方法的olivier burggraaff说，使用高级摄像机的低价作为大规模引进、自主监控和市民科学相关项目的理想选择。 我们标准化的校准方法使任何人都可以更容易地使用成本高昂的照相机检测空气体中的气溶胶传播粒子，并测量污染。

在光学学会( osa )期刊optics express上，许多组织的研究小组提出了一种新的标准化校准方法和数据目录( spectacle )，可用于高端智能手机、数码单反相机和无人机相机 使用该数据库，客户可以校准数据，以便其他人可以从照相机中使用。

研究发现，spectacle包括多个独特的方法( diy )，其效果与需要高端实验室设备的专业方法大致相同。 burggraaff先生说。

改善市民科学

标准化方法的开发是为了满足burggraaff和他的莱顿大学的诉求。 同事们正在开发测量光学水质的市民科学方法，采用高端智能手机附件ispex(planetary exploration的spectropolarimeter )，最初是测量空气体污染 这一附加组件使高端智能手机摄像头能够测量额外的光学新闻，如高光谱和偏振数据。 spectacle和ispex是monocle (沿海水域、湖泊和河口光学监测多尺度观测互联网)的一部分，由欧洲委员会资助制定可持续的光学水质测量处理方案。

要使用高端智能手机相机测量水质，各制造商和各设备都有自己的优势，所以我们需要好好了解它们。 burggraaff先生说。 spectacle收集了多个现有的校准方法，并首次应用于客户的摄像机。 这样，其他开发者和我们就很容易将这些照相机用于科学目的。

以前开发了客户摄像机的校准方法，但这些努力经常受到软件访问不足和有关设备的可用新闻的阻碍。 例如，直到最近，都可以从照相机传感器直接访问数据(称为原始数据)，也可以控制聚焦和曝光等多个照相机设定。 但是，新版本的ios和安卓都允许两种版本。

作为spectacle的一部分，开发了两个操作系统的框架，使用原始数据进行测量，并通过手机解决这些数据。 这在几年前是不可能的。 burggraaff先生说。

diy和实验室的方法

为了测试新的校准方法，研究人员使用了一些摄像机，将它们与既定方法进行了比较。 例如，研究发现，用于测量镜头如何在传感器上分布光的diy方法(称为平面防护)与实验室设定中需要积分球的标准方法结果的5%一致。 diy的方法包括给照相机贴标签，获取太阳的图像和计算机的画面。

他们还测试了带有ispex的高端智能手机相机的光谱响应曲线，可以在专业测量方法的4%范围内得到结果，需要价格昂贵且难以操作的单色机。 虽然用单色仪校准单个照相机可能需要半天的时间，但diy的方法只是在阳光下拍摄打印纸。

我们测试了多个摄像机，发现它们之间有兴趣的差异和相似之处，burggraaff说。 例如，大多数照相机对不同波长的光的响应(称为光谱响应曲线)都非常相似，只有少数设备表明，即使在精确成像时，也可能影响照相机的感知和颜色再现。 同样的场景。

研究人员计划将spectacle的方法应用于越来越多的摄像机，以嵌入数据库并更广泛地了解摄像机的属性。 这由研究者和希望将校正数据放入数据库的人进行。 他们为了提高水和空气体污染测量能力，继续开发ispex的高端智能手机附件。 它包括一种推进物理设计并从其数据中检索科学结果的算法，利用spectacle的方法和数据库将来自各种高端智能手机的数据组合在一起。