Звичайні камери смартфонів можуть стати потужними сенсорами. Людське око здатне сприймати лише три ділянки електромагнітного спектра — червону, зелену та синю (RGB) — у видимому діапазоні. Натомість сенсори камер сучасних смартфонів потенційно є гіперспектральними, тобто кожен піксель може бути чутливим до значно більшої кількості спектральних діапазонів.
Нині науковці запропонували простий спосіб перетворити будь-яку стандартну камеру смартфона на гіперспектральний сенсор — достатньо розмістити у полі зору картку з діаграмою. За словами дослідників, нова технологія, на яку вже подано заявку на патент, може знайти застосування у сфері оборони, безпеки, медицини, криміналістики, сільського господарства, екологічного моніторингу, промислового контролю якості, а також у перевірці якості продуктів харчування та напоїв.
Використовуючи камеру смартфона та спектральну колірну діаграму, дослідники змогли визначити спектр пропускання елітного віскі та підтвердити його автентичність.
«У центрі цієї роботи лежить проста, але потужна ідея — фото ніколи не є просто зображенням», — зазначив Семін Квон, науковий співробітник кафедри біомедичної інженерії Університету Пердью (Вест-Лафайєт, штат Індіана). — «Кожне фото містить приховану спектральну інформацію, яку можна відкрити. Отримуючи її, ми здатні перетворювати повсякденну фотографію на інструмент науки».
Кожна молекула має унікальний спектральний «підпис» — ступінь, із яким вона поглинає або відбиває різні довжини хвиль світла. Висока чутливість до розрізнення кольорів, властива науковим гіперспектральним сенсорам, дозволяє ідентифікувати хімічні речовини за їхніми спектральними характеристиками. Це відкриває широкий спектр можливостей у медичній діагностиці, розрізненні справжнього та фальсифікованого віскі, моніторингу якості повітря, а також у неруйнівному аналізі пігментів в творах мистецтва, зазначив професор біомедичної інженерії Університету Пердью Ян Кім.
Попередні дослідження вже розглядали різні способи відновлення спектральних даних зі звичайних RGB-камер смартфонів. Однак машинні алгоритми, розроблені для цього завдання, зазвичай значною мірою залежать від специфічних даних, на яких вони навчаються. Це обмежує їхню універсальність і робить уразливими до похибок, пов’язаних із відмінностями в освітленні, форматах зображень тощо. Інший напрямок передбачав використання спеціальних апаратних насадок, але вони є дорогими та громіздкими.
У новому дослідженні науковці створили спеціальну колірну референсну діаграму, яку можна надрукувати на картці. Вони також розробили алгоритм, що аналізує фотографії, зроблені смартфоном із цією карткою, та враховує умови освітлення й інші фактори. Такий підхід дає змогу отримувати гіперспектральні дані зі звичайних знімків із точністю 1,6 нанометра у визначенні довжини хвилі видимого світла, що є співставним із результатами наукових спектрометрів.
«Якщо коротко, ця технологія може перетворити звичайний смартфон на кишеньковий спектрометр», — підкреслив Кім.
Нині вчені працюють над застосуванням нової методики в цифровій та мобільній медицині як у розвинених країнах, так і в умовах із обмеженими ресурсами. «Ми щиро раді, що це відкриває шлях до зроблення спектроскопії доступною та недорогою», — додав Квон.
The post Камери смартфонів навчили перевіряти справжність алкоголю. Камери змусили працювати у гіперспектральному режимі appeared first on .