HydroColor: Water Quality App [Android]

HydroColor は、スマートフォンのデジタル カメラを使用して自然水域の反射率を測定する水質アプリケーションです。この情報を使用して、HydroColor は水の濁度 (0 ～ 80 NTU)、浮遊粒子状物質 (SPM) の濃度 (g/m^3)、および赤色の後方散乱係数 (1/m) を推定できます。重要: HydroColor では、18% のフォトグラファーズ グレー カードを参照として使用する必要があります。グレー カードは写真店やオンラインで広く入手できます。グレー カードの詳細については、サポート Web サイトを参照してください。

HydroColor には、グレー カード イメージ、空のイメージ、水のイメージという 3 つのイメージのコレクションをユーザーに案内する使いやすいインターフェイスがあります。最良の結果を保証するために、HydroColor はデバイスの GPS、ジャイロスコープ、コンパスを利用して、ユーザーがこれらの画像を収集できるように支援します。画像を収集したら、すぐに分析できます。画像の分析において、HydroColor はカメラの RGB カラー チャネルで水域の反射率を計算します。次に、反射率の値を使用して水の濁度を NTU (比濁濁度単位) で求めます。

データは即座に保存され、HydroColor 経由で再度アクセスしたり、HydroColor のデータ フォルダーからコンピューターにダウンロードしたりできます。テキスト ファイルには、緯度、経度、日付、時刻、太陽天頂、太陽方位、電話の向き、電話のピッチ、露出値、RGB 反射率、濁度などの測定に関する追加情報が含まれています。

使い方：

HydroColor はカメラを単純な光センサー (測光器) として使用します。相対光強度は、カメラのピクセル値を露出で正規化することで測定できます。したがって、カメラの 3 つのカラー チャネル (RGB: 赤、緑、青) は、可視スペクトルの 3 つの領域の光強度の尺度を提供します。

水の画像で測定された光の強度は、表面からの空の反射に対して補正されます (空の画像を使用)。補正された水の画像は、水から発せられる光の強度と色を提供します。これは、グレー カード イメージを使用して周囲の照明によって正規化されます。最終製品は、リモートセンシング反射率として知られる、ほぼ照明に依存しない水の反射率の測定値です。海洋学では、衛星を使用して宇宙から同じ積 (リモートセンシング反射率) を計算します。

反射率は、水中の浮遊粒子の量と種類に直接関係します。濁ったもの（浮遊堆積物）が増加すると、光の散乱が大きくなり、水の全体的な反射率が増加します。植物プランクトン (藻類) などの色素を含む粒子は、可視スペクトルの特定の領域の光を吸収します。したがって、RGB チャネルの相対反射率を比較することで、顔料を含む粒子を検出できます。

HydroColor が反射率の測定に使用する方法は、査読済みジャーナル Sensors に掲載されており、オンラインで無料で入手できます (注: この出版物以降、HydroColor はカメラ センサーからの RAW データを使用するように更新されました)。

レーウ、T. Boss, E. ハイドロカラー アプリ: スマートフォンのカメラを使用したリモート センシング反射率と濁度の水上測定。センサー 2018、18、256。https://doi.org/10.3390/s18010256。