Classification of Mineral Waters Based on Digital Images Acquired by Smartphones

Abstract

publicado na web em 25/05/2016 CLASSIFICATION OF MINERAL WATERS BASED ON DIGITAL IMAGES ACQUIRED BY SMARTPHONES. This work describes a new procedure for classification of mineral waters based on digital images acquired by smartphones. Commercial waters from eight mineral springs plus distilled water and tap water were combined with eriochrome T black or murexide and transferred to a cuvette, which was positioned into a light controlled chamber. RGB (Red, Blue and Green) measurements of cuvette images were acquired in real time, using a free smartphone app, and employed as variables for the exploratory analysis. 2D data dispersion along component B for murexide (x axis) and component R for eriochrome T black (y axis) provides the clear visualization of clusters using the raw variables. Hierarchical cluster analysis (HCA) applied to this data confirmed the efficient discrimination of samples providing the characterization of nine clusters for the ten classes of water investigated. The classification of samples based on a k-nearest neighbors (k-NN) modelled to the efficiency rate of 100% for 8 classes and of 94.4% and 50% for the remaining classes, respectively, indicating the adequate performance of the proposed strategy. Considering the facilities to acquire the data, such as low cost instrumentation and reagents, and the rapidity of the procedures, this alternative may be applied for verification of commercial water adulteration.Keywords: smartphone; mineral waters; colorimetry; exploratory analysis. INTRODUÇÃOO uso de imagens digitais como ferramenta para análises químicas tem sido amplamente explorado nos últimos anos.1 Empregandose imagens obtidas por câmeras fotográficas, scanners, webcams ou telefones celulares, conhecidos como smartphones, é possível realizar determinações qualitativas e quantitativas com desempenho adequado, sem a necessidade de instrumentos como espectrofluorímetros ou espectrofotômetros.2-4 De fato, a literatura relata que, utilizando informações simples das imagens, como os valores de cores usualmente baseadas no sistema RGB (do inglês Red, Blue e Green) consegue-se obter resultados analíticos similares àqueles adquiridos com instrumentação já bem estabelecida, caracterizando esta estratégia em uma alternativa de menor custo para a realização de determinadas medidas instrumentais.Ao se considerar as aplicações analíticas que podem ser conduzidas por meio de imagens digitais, merece destaque aquelas que envolvem a identificação de substâncias ou a discriminação/ classificação de amostras baseadas em medidas colorimétricas. 5Neste sentido, arranjos com sensores contendo diferentes reagentes colorimétricos imobilizados sobre filmes poliméricos ou de papel têm sido aplicados com sucesso na resolução de muitos desafios analíticos, como a discriminação de explosivos ou de aminas e a identificação de substâncias de interesse variado como compostos orgânicos voláteis, produtos químicos tóxicos ou aromatizantes do café.6-11 Na maioria destas aplicações, imagens do arranjo de sensores, obtidas a...

PhotoMetrix and colorimetric image analysis using smartphones

“…By evaluating the works that used smartphones for image acquisition and performed the external processing of the acquired data (Figure 1), we can see that these devices are explored in several areas, such as the detection of diseases and markers of diseases causing in the medical field, immunoassay, 18–27 quality control of the environment, 28–39 forensic analysis, 40–42 control and quality of beverages and food, 15,43–64 quality evaluation of pharmaceutical products, 54,65,66 fuel quality control, 67,68 pigments, 69 chemical education, kinetic studies, and chemical receptors 70–77 …”