[其它] 以手機拍照,測量熟豆烘培度

作者: gyboy38 (gyboy)   2023-02-18 11:40:16
烘豆者可能比較會注意到這個議題,
就是熟豆的豆表/粉色的差值,比較常見且科學的方式是用儀器去做量測。
例如市面上常見的CM100,是以NIR光譜分析。
操作方式是熟豆鋪平在容器內,用CM100量豆表的明亮度 ?
再把同一批豆子磨成粉,鋪平在相同容器內,以CM100量測,即為粉色。
剛好朋友有CM100,陸續拿一些自烘的豆子請他協助量測。
發現這個數值還滿有參考價值的,對於烘培的調整很有幫助。
但我買不下去,某天突然想到說不定有APP可以用。
就開始了以下實驗,以及這篇文章,
先說結論,這篇文章不是結果,只是開端。
步驟一、
先用M47的粉杯裝20g熟豆,以手機開強制閃光拍照。
手機是三星S20,拍照的時候用手機將杯口完全遮閉,確保粉杯內全黑。
將粉杯搖一搖再拍,總共拍三張。

再將同樣的20g熟豆磨成粉,刻度是38。
磨完之後搖一搖再拍一次,總共拍三張。

步驟二、
開啟手機內建的編輯軟體,將照片調整成黑白,並裁切成方形。


PS:我一開始沒有調成黑白,發現彩色照片太難分析了。
步驟三、
使用色彩分析APP,我是用Color Grab,
但應該只要能做color mapping的軟體都可以用。
把步驟二的黑白圖檔匯入app,做完mapping之後,
把每一種色號的比例抄下來,我是填寫到excel內。



然後用excel做簡單的計算,就可以算出整體明亮度。
注意,這裡的數字越大越白,越小越黑。
舉例來說,假設一張圖裡面,全白(明亮度100)佔50%、全黑(明亮度0)佔50%,
算出來的整體明亮度就是50

前面有提到本文只是開端,是因為實驗結果與CM100雖然趨勢相同,
但是豆表與粉色差距不夠大,主要是粉色數值偏低,
應該是某些環節需要再調整。
雖然我是學光電半導體,也有上過色彩學,但還是卡關了。
集思廣益,應該能突破這一關,讓這個方法能運作。

這張圖表分別以CM100、手機量測了相同的五鍋自烘豆,都是同一種生豆。
附帶一提,CM100的量測上限值是120,但是APP的上限值是100。
PS: 另一個差異是CM100是將待測物鋪平容器,
用手機拍攝則是取20g熟豆,磨粉也是20g,這樣會造成粉的高度比熟豆低。
作者: hi9060604 (3345678)   2023-02-18 11:50:00
好猛
作者: minipopy0314 (Galaxy)   2023-02-18 11:56:00
可以寫論文了
作者: soulivee (Lyz)   2023-02-18 12:26:00
加油,理論上以現在手機性能應該做得到
作者: janisyu (Janis)   2023-02-18 12:33:00
有做三重複的話可以把標準差列上去?
作者: DLGDAGG (看兩年總算有帳號)   2023-02-18 13:01:00
推認真
作者: INTHEWIND (風中蟾蜍)   2023-02-18 13:05:00
請問不同鏡頭不同系統拍出來的白平衡差異,會影響數值嗎
作者: vi000246 (Vi)   2023-02-18 13:05:00
可是你換手機 這個實驗就不准了要盡量減少設備的誤差
作者: INTHEWIND (風中蟾蜍)   2023-02-18 13:06:00
還有粉杯內壁顏色材質的反光不知道有沒有影響如果能做出來的話真的太棒了我又想到不同的手機,好像可以用色卡或絕對的環境自我校正
作者: soulivee (Lyz)   2023-02-18 14:09:00
應該有矯正色片之類來定標
作者: silver0314 (胤衡)   2023-02-18 14:15:00
如果做標準色卡拍照上傳去校正參數 這大概要做人工智慧了 但感覺是可以試著做看看的題目
作者: gyboy38 (gyboy)   2023-02-18 15:04:00
感謝大家參與討論,我原本也有想到換手機就不能套用。但是有人提到校正、色卡,倒是提供這個問題的解決方向。我去買agtron標準色卡,一樣用我的手機拍起來,轉成黑白紀錄數值。其他人也做一樣的事情,就可以知道拍攝相同的色卡下,不同拍攝設備的明亮度差異多少,在excel把這個值補償進去,類似fitting的概念。
作者: mc3308321 (阿阿阿阿)   2023-02-18 15:09:00
現在手機功能強大,似乎有很多自動校準,大大可以考慮拍照前,在相同亮度下,拿一張白紙為相機做‘’對白‘’,如果可以進設定用進階模式固定對白後的參數,相信能更精準
作者: gyboy38 (gyboy)   2023-02-18 15:11:00
但是以上都是後話,現在瓶頸是在於我目前量測出來的數值,沒辦法跟上CM100,我懷疑是NIR跟CCD的先天差距。mc大提到的問題也是我擔心的,手機偷偷去調整我拍的照片。我再用數位相機試試看回INTHE大,我有試過調成灰階,算出來豆表/豆粉的數值雖然會跟黑白不一樣,但是色差值會相同 (豆表/粉色=色差)
作者: newererw (認識是感情的開始)   2023-02-18 15:31:00
好文
作者: YCL13 (靜默)   2023-02-18 15:33:00
NIR可以分析化學成分,並不是單純只看表面的顏色或明亮度,廠商說的"焦糖化程度"就是指化學成分
作者: newererw (認識是感情的開始)   2023-02-18 15:33:00
拍照的環境不知道是否應該要限制成全黑?軟體要關閉白平衡色溫等等
作者: gyboy38 (gyboy)   2023-02-18 15:44:00
YCL大,NIR只是近紅外線,其實就也是光線(只是人眼看不到),我是認為不太可能分析成分,他所謂的焦糖化,其實就是咖啡豆顏色的深淺程度,分析成分可能要用化學氣相分析那種很猛的儀器了。
作者: YCL13 (靜默)   2023-02-18 15:47:00
如果你不相信我說的,可用"NIR"和"化學分析"當關鍵字看會搜尋到什麼東西PS.如果你google後看不懂的話,我可簡單解釋讓你懂
作者: gyboy38 (gyboy)   2023-02-18 16:17:00
YCL大,感謝您提供的資訊,我剛剛爬文,確實有用NIR檢測食品的技術,我收回剛剛說的話。我想起學生時代,也有用X-ray做材料分析,將X-ray打在半導體材料上,特定材料會吸收特定波長,反射不吸收的波長。不過我對於CM100有使用這樣的技術是存疑,因為需要建模。
作者: YCL13 (靜默)   2023-02-18 16:33:00
X-ray是對所有物質都有用,但NIR只對特定有機化學鍵結有用,所以只要鎖定焦糖相關鍵結的對應波長來分析,建模可能只要3~5個波長的NIR吸收值就夠了,所以相對簡單很多重點在只要能挑焦糖特有的鍵結波長而咖啡豆本身沒有的,那就可以建出還不錯的預測模型了
作者: gyboy38 (gyboy)   2023-02-18 16:51:00
感謝說明,長知識了。我本來以為長波長能量比較低,不容易把材料打出受激輻射,您解釋的很清楚。
作者: EricTao   2023-02-18 20:06:00
應該把同一批豆子拿照片去對照cm100 的結果 然後資料餵給ai吧?
作者: z0160802 (水生活)   2023-02-18 22:18:00
想知道用失重率來評估焙度可靠嗎
作者: soulivee (Lyz)   2023-02-18 22:33:00
回樓上~同一支豆子同一種烘法可以參考~其實豆色粉色也只是"另一種"參考,自己在烘的話,拿下豆溫or時間 來定義也沒甚麼不行,也可以綜合評斷時間指的是發展期
作者: masala (masala.zone)   2023-02-18 22:52:00
推研究精神,好強!
作者: CJhang (Civil Jobs)   2023-02-18 22:53:00
校色卡 採樣色階 選取範圍 應該可以算平均色值吧(?只是CM100是拿近紅外線遮光 日常拍照要固定 色卡跟豆表的吸光與反光率 環境影響 都有點麻煩突然發現網路上有Agtron的RGB可以參考
作者: jnjh312 (Sun)   2023-02-18 23:12:00
手機鏡頭對準位置必須恆定 否則光源在杯內的二次反設也是變因
作者: YCL13 (靜默)   2023-02-18 23:16:00
除了怎麼拍到每次都一樣的照片的操作技術問題外關於顏色分析,個人經驗是這種用RGB或灰階的效果普通,可以考慮先轉到HSI、HSV之類的色彩空間再分析
作者: chiugenius (Lin)   2023-02-19 00:01:00
CM100到底能不能測量焦糖化數值不重要,重要的是烘焙賽是使用這台作為是否扣分的依據,其實測量焦糖化數值也不重要,實務上數值一樣風味卻不一樣的烘焙手法是做的到的

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