Everyone

Thomas Leeuw

Lollipop

HydroColor is een applicatie voor waterkwaliteit die de digitale camera van een smartphone gebruikt om de reflectie van natuurlijke waterlichamen te bepalen. Met behulp van deze informatie kan HydroColor de troebelheid van het water (0-80 NTU), de concentratie zwevende deeltjes (SPM) (g/m^3) en de terugverstrooiingscoëfficiënt in het rood (1/m) schatten. BELANGRIJK: HydroColor vereist het gebruik van een grijskaart van 18% voor fotografen als referentie. Grijskaarten zijn overal verkrijgbaar bij fotografiewinkels en online. Bezoek de ondersteunende website voor meer informatie over grijze kaarten.

HydroColor heeft een eenvoudig te gebruiken interface die gebruikers door de verzameling van drie afbeeldingen leidt: een grijskaartafbeelding, een luchtafbeelding en een waterafbeelding. Om de beste resultaten te garanderen, maakt HydroColor gebruik van de GPS, de gyroscoop en het kompas van het apparaat om gebruikers te helpen bij het verzamelen van deze afbeeldingen. Nadat de beelden zijn verzameld, kunnen ze onmiddellijk worden geanalyseerd. Bij de analyse van de beelden berekent HydroColor de reflectie van het waterlichaam in de RGB-kleurkanalen van de camera. Vervolgens gebruikt het de reflectiewaarden om de troebelheid van het water in NTU (nefelometrische troebelheidseenheden) te bepalen.

De gegevens worden direct opgeslagen en kunnen opnieuw worden geopend via HydroColor of worden gedownload naar een computer vanuit de gegevensmap van HydroColor. Het tekstbestand bevat aanvullende informatie over de meting, waaronder: breedtegraad, lengtegraad, datum, tijd, zenit van de zon, azimut van de zon, richting van de telefoon, toonhoogte van de telefoon, belichtingswaarden, RGB-reflectie en troebelheid.

Hoe het werkt:

HydroColor gebruikt de camera als eenvoudige lichtsensor (fotometer). De relatieve lichtintensiteit kan worden gemeten door de pixelwaarden van de camera te normaliseren op basis van de belichting. Daarom bieden de drie kleurkanalen van de camera (RGB: rood, groen, blauw) een maatstaf voor de lichtintensiteit in drie gebieden van het zichtbare spectrum.

De lichtintensiteit gemeten in het waterbeeld wordt gecorrigeerd voor luchtreflectie vanaf het oppervlak (met behulp van het luchtbeeld). Het gecorrigeerde waterbeeld geeft de intensiteit en kleur weer van het licht dat uit het water komt. Dit wordt genormaliseerd door de omgevingsverlichting met behulp van het grijskaartbeeld. Het eindproduct is een vrijwel verlichtingsonafhankelijke maatstaf voor de reflectie van het water, bekend als teledetectiereflectie. In de oceanografie worden satellieten gebruikt om hetzelfde product (remote sensing reflectantie) vanuit de ruimte te berekenen.

De reflectie is direct gerelateerd aan de hoeveelheid en het type zwevende deeltjes in het water. Een toename van de troebelheid (dat wil zeggen zwevende sedimenten) zal een grotere verstrooiing van licht veroorzaken en de algehele reflectie van het water vergroten. Deeltjes die pigmenten bevatten, zoals fytoplankton (algen), zullen licht absorberen in specifieke delen van het zichtbare spectrum. Pigmenthoudende deeltjes kunnen dus worden gedetecteerd door de relatieve reflectie in de RGB-kanalen te vergelijken.

De methode die HydroColor gebruikt om reflectie te meten is gepubliceerd in het peer-reviewed tijdschrift Sensors en is gratis online beschikbaar (opmerking: HydroColor is sinds deze publicatie bijgewerkt om RAW-gegevens van de camerasensor te gebruiken):

Leeuw, T.; Boss, E. De HydroColor-app: metingen boven water van reflectie en troebelheid op afstand met behulp van een smartphonecamera. Sensoren 2018, 18, 256. https://doi.org/10.3390/s18010256.

HydroColor is een applicatie die een digitale camera gebruikt om de waterkwaliteit te meten

HydroColor: Water Quality App

Nieuwste versie van HydroColor: Water Quality App

Andere versies