Χρησιμοποιώντας την αναγνωριστική ικανότητα της ανθρώπινης ίριδας, για την καλύτερη πρόβλεψη της έναρξης τρύγου μέσω της IRIS – GRAPE μεθόδου ανάλυσης
Η απόφαση για το πότε θα ξεκινήσει ο τρύγος των σταφυλιών εξαρτάται από πολλούς παράγοντες, με τον πιο σημαντικό να είναι η φυσικοχημική ωρίμανση των ραγών (ολικά διαλυτά στερεά – Ο.Δ.Σ, φαινολικά συστατικά, σάκχαρα, οξέα, τανίνες, ανθοκυάνες κ.α.). Οι οινοποιοί, μπορούν να έχουν μια καλή εικόνα σχετικά με το ποια είναι η κατάλληλη στιγμή να τρυγήσουν, προβαίνοντας σε δειγματοληψία σταφυλιών,.καθώς επίσης και στη χρήση διαθλασίμετρων, τα οποία μετρούν τη συγκέντρωση σακχάρων στο χυμό, κατευθείαν στον αμπελώνα. Μπορούν επίσης να υπολογίσουν τις τιμές pH και ολικής ογκομετρούμενης οξύτητας στο εργαστήριο,.ώστε να πάρουν περισσότερες πληροφορίες για τη φυσικοχημική ωριμότητα των σταφυλιών.
Καθώς είναι γνωστό ότι κατά τη διάρκεια της ωρίμανσης των σταφυλιών το χρώμα των ραγών μεταβάλλεται (συγκεκριμένα στα κόκκινα σταφύλια),.οι ερευνητές θεωρούν ότι είναι δυνατός ο προσδιορισμός της ποιότητας των σταφυλιών (και συνεπώς ένας πιο ακριβής χρονικός προσδιορισμός της έναρξης του τρύγου), που να βασίζεται στην ανάλυση εικόνων στο ορατό φάσμα. Ορισμένες μελέτες έχουν δείξει συσχετισμούς ανάμεσα σε εικόνες ορατού φάσματος και στα επίπεδα ανθοκυανών,.ολικών φαινολών, φλαβονοειδών, αντιοξειδωτικής δραστηριότητας κ.τ.λ., σε χυμούς φρούτων όπως βατόμουρων. Θεωρητικά, το ίδιο μπορεί να είναι δυνατό και με τα σταφύλια.
Η συνήθης μέθοδος χρησιμοποίησης εικόνων ορατού φάσματος για την ανάλυση φυσικοχημικών χαρακτηριστικών,.περιλαμβάνει τη λήψη μέσων τιμών pixel για την ερυθρή, την πράσινη και τη μπλε περιοχή. Ένα βασικό πρόβλημα με αυτή τη μέθοδο, είναι ότι πιθανές χρωματικές αποκλίσεις στους καρπούς δεν θα φανούν,.κάτι που θα ήταν προβληματικό εάν χρησιμοποιούνταν για λόγους προσδιορισμού του βαθμού ωριμότητας, καθώς τα σταφύλια όπως και άλλα φρούτα,.υφίστανται μία σχετικά παρατεταμένης διάρκειας αλλαγή στο χρώμα πριν φτάσουν στην πλήρη ωριμότητά τους. Επιπλέον, στις φωτογραφίες σταφυλιών, μπορεί να υπάρξουν περιοχές μεγαλύτερου ‘‘θορύβου’’ στην pixel ανάλυσή τους, συγκεκριμένα στο κέντρο των ραγών,.όπου υπάρχει μεγαλύτερη αντανάκλαση της LED ακτινοβολίας από το φλας της μηχανής, η οποία μπορεί να οδηγήσει σε λιγότερο ακριβείς pixel τιμές ανάλυσης.
Μια νέα έρευνα, που δημοσιεύτηκε στις αρχές του 2020 στο περιοδικό Computer and Electronics in Agriculture,.έχει στόχο να αξιολογήσει μία νέα τεχνική ανάλυσης εικόνων του ορατού φάσματος και τον τρόπο που σχετίζεται με την ωρίμανση των σταφυλιών. Με όνομα IRIS – GRAPE, αυτή η καινούργια μέθοδος εστιάζει στις εικόνες σταφυλιών, όπως θα εστίαζε και η ίριδα του ανθρώπινου ματιού.
Η ίριδα του ανθρώπινου ματιού είναι το κυκλικό χρωματισμένο σημείο,.η πολυπλοκότητα χρώματος της οποίας διαφέρει από άνθρωπο σε άνθρωπο και έτσι είναι σε θέση να χρησιμοποιηθεί στη βιομετρική αναγνώριση των ατόμων. Η κόρη που βρίσκεται στο κέντρο του ματιού, δεν χρησιμοποιείται σε αυτήν την ανάλυση,.καθώς δεν περιέχει χρώμα και έτσι θα ήταν αναποτελεσματική στην αναγνώριση.
Οι εικόνες ορατού φάσματος σταφυλιών είναι παρόμοιες με τις εικόνες του ανθρώπινου ματιού – φανταστείτε το σταφύλι να αναπαριστά την ίριδα,.την κεντρική αντανάκλαση της LED ακτινοβολίας από την φωτογραφική μηχανή να αναπαριστά την κόρη του ματιού και το φόντο της εικόνας το σκληρό χιτώνα. Η IRIS – GRAPE τεχνολογία χρησιμοποιεί παρόμοιες τεχνικές όπως η βιομετρική αναγνώριση στους ανθρώπους και τις εφαρμόζει στην απεικόνιση ορατού φάσματος του σταφυλιού.
Η παραπάνω έρευνα στοχεύει να αναλύσει τις εικόνες ορατού φάσματος των σταφυλιών,.χρησιμοποιώντας την IRIS – GRAPE μέθοδο, συγκρίνοντας τα αποτελέσματα με τις χημικές αναλύσεις των σταφυλιών.
Στη συγκεκριμένη έρευνα χρησιμοποιήθηκαν οι ποικιλίες Syrah και Cabernet Sauvignon από την κοιλάδα του São Francisco στη Βραζιλία. Οι καρποί συλλέχθηκαν 6 φορές κατά τη διάρκεια της καλλιεργητικής περιόδου αναπαριστώντας τα διαφορετικά στάδια ωρίμανσης. Κατόπιν, τραβήχτηκαν φωτογραφίες των σταφυλιών και πραγματοποιήθηκε χημική ανάλυση ολικών διαλυτών στερεών, ολικών ανθοκυανών και κίτρινων φλαβονοειδών. Επίσης, πραγματοποιήθηκε ανάλυση εικόνας με δύο διαφορετικές μεθόδους,.πρώτα με την παραδοσιακή μέθοδο ανάλυσης ορατού φάσματος, και στη συνέχεια με την καινούργια IRIS – GRAPE μέθοδο ανάλυσης.
Επιπλέον, πραγματοποιήθηκε πολλαπλή παλινδρόμηση στα δεδομένα της εικόνας,.ώστε να δημιουργηθεί ένα υπολογιστικό μοντέλο το οποίο τελικά να προβλέπει τα χαρακτηριστικά ποιότητας των σταφυλιών.(και έτσι να συγκρίνονται για την ακρίβειά τους με τα πραγματικά δεδομένα της χημικής ανάλυσης).
Η έρευνα συνοπτικά έδωσε τα εξής συμπεράσματα:
• Τόσο για το Syrah όσο και για το Cabernet Sauvignon, η IRIS – GRAPE μέθοδος προέβλεψε καλύτερα τα ολικά διαλυτά στερεά, τις ολικές ανθοκυάνες και τα κίτρινα φλαβονοειδή,.σε σχέση με την κλασική μέθοδο ανάλυσης εικόνας, ενώ είχε και σημαντικά χαμηλότερο μέσο τετραγωνικό σφάλμα.
• Το μοντέλο πρόβλεψης των ολικών ανθοκυανών που βασίστηκε στην IRIS – GRAPE μέθοδο είχε μεγαλύτερη ακρίβεια σε σχέση με το μοντέλο πρόβλεψης για τα ολικά διαλυτά στερεά, της ίδιας μεθόδου.
Συνολικά, φαίνεται ότι η IRIS – GRAPE μέθοδος για την ανάλυση εικόνων σταφυλιών,.μπορεί να είναι μια βιώσιμη μέθοδος προσδιορισμού της ωριμότητας σταφυλιών και τελικά να συμβάλλει στον αποτελεσματικότερο προσδιορισμό της ημερομηνίας έναρξης τρύγου. Δεδομένου ότι η συγκεκριμένη μέθοδος δοκιμάζεται για πρώτη φορά σε σταφύλι,.είναι απαραίτητο να ερευνηθεί περισσότερο, παρόλα αυτά, τα αποτελέσματα αυτής της αρχικής μελέτης είναι ελπιδοφόρα.
Για τις δύο ερυθρές ποικιλίες σταφυλιών που εξετάστηκαν, αυτή η μέθοδος ανάλυσης ήταν καλύτερη από άλλες πιο παραδοσιακές τεχνικές ανάλυσης εικόνας,.λειτουργώντας ως ένα εν δυνάμει πρόγραμμα για μελλοντικές ηλεκτρονικές συσκευές που θα μπορούσαν εύκολα να χρησιμοποιηθούν στον αμπελώνα,.δίνοντας αξιόπιστες μετρήσεις χωρίς να τραυματίζουν τα σταφύλια.
Θα είχε ενδιαφέρον να δούμε την εφαρμογή της τεχνολογίας που χρησιμοποιεί η IRIS – GRAPE μέθοδος ανάλυσης στον έλεγχο και άλλων ποικιλιών σταφυλιού, όπως είναι οι λευκές ποικιλίες. Θα ήταν αποτελεσματική σε αυτήν την περίπτωση; Καθώς είναι γνωστό ότι τα λευκά σταφύλια υφίστανται μικρή αλλαγή στο χρώμα τους κατά τη διάρκεια της ωρίμανσής τους,.όχι τόσο εμφανή όσο στα ερυθρά σταφύλια. Θεωρητικά, αν μπορούσαμε να χρησιμοποιήσουμε το ίδιο λογισμικό για να αναγνωρίσουμε χαρακτηριστικά άτομα,.ακόμα και εκείνα με ελαφρώς χρωματιστά μάτια, τότε θα μπορούσαμε να το χρησιμοποιήσουμε και με ποικιλίες λευκών σταφυλιών. Και εδώ περισσότερη έρευνα κρίνεται απαραίτητη.
Σε ότι αφορά το κόστος, οι ερευνητές υποστηρίζουν ότι το κόστος της συγκεκριμένης ανάλυσης είναι σημαντικά φτηνότερο σε σχέση με πιο παραδοσιακές μεθόδους φασματομετρίας,.επομένως η ανάπτυξη συσκευής που να μπορεί να χρησιμοποιήσει αυτό το πρόγραμμα θα ήταν ωφέλιμη όχι μόνο για την ακρίβεια των αποτελεσμάτων αλλά και για οικονομικούς λόγους.
Η τεχνολογία της IRIS – GRAPE μεθόδου ανάλυσης για την ακριβέστερη πρόβλεψη του χρόνου έναρξης τρύγου,.έχει σίγουρα σημαντικές προοπτικές και ελπίζουμε να πραγματοποιηθεί περισσότερη έρευνα σε αυτόν τον τομέα,.ώστε να αναπτυχθεί μια φιλική προς το χρήστη συσκευή χειρός που να μπορεί να χρησιμοποιηθεί εύκολα στον αμπελώνα.