Calcolare l'indice di maturazione delle olive col cellulare

Le immagini digitali sono comunemente utilizzate per monitorare i processi basati sulle variazioni di colore, grazie alla loro semplicità e alla facilità di acquisizione.

Un'immagine digitale è formata da un insieme di piccole unità di informazione chiamate pixel. Ogni pixel è definito da due coordinate spaziali (xey) con informazioni sul colore associate, rappresentate in uno spazio colore tridimensionale, tipicamente Rosso, Verde e Blu (RGB). Ciò significa che qualsiasi colore può essere rappresentato da una combinazione lineare di questi tre colori base. Inoltre, le immagini possono essere archiviate in vari formati di file, come JPEG o PNG, e possono essere facilmente condivise o trasferite digitalmente. Anche se le immagini che utilizzano il formato JPEG vengono compresse in modo con perdita, alcune informazioni sui pixel vengono perse nel processo e quelle che utilizzano PNG sono senza perdita; ciò non pregiudica il risultato finale in quanto in queste immagini il rumore non è significativo e anche con una compressione con perdita l'informazione di interesse viene conservata.

Uno di questi processi è la maturazione delle olive, che è caratterizzata da cambiamenti nella composizione chimica, nelle proprietà sensoriali e può essere seguita da cambiamenti nell'aspetto fisico, soprattutto nel colore.

Il colore delle olive è influenzato principalmente dalla concentrazione e dalla distribuzione di vari antociani, clorofille e carotenoidi nella buccia e nella polpa, che evolvono durante il processo di maturazione. La maturazione delle olive è un processo complesso e dinamico che avviene durante le fasi finali dello sviluppo del frutto, ed è caratterizzato non solo da cambiamenti di colore ma da una serie di cambiamenti nell'aspetto fisico, nella composizione chimica e nelle proprietà sensoriali dell'oliva. Questi cambiamenti sono influenzati da diversi fattori ambientali e genetici, tra cui la temperatura, l'esposizione alla luce, l'irrigazione e la cultivar dell'olivo.

Indice di maturità delle olive con il cellulare

Il metodo di riferimento per quantificare il grado di maturazione delle olive è l'Indice di Maturità (MI).

L'Indice di Maturità (MI) è un parametro comune per quantificare la maturità delle olive e, quindi, per determinarne lo stadio di maturazione. Questo indice si basa sulla percezione di esperti formati, che assegnano un valore di colore compreso tra 0 e 7 a ogni singolo frutto di un insieme di olive campionate casualmente. L'MI è infine ottenuto facendo una media dei valori di colore assegnati ad ogni singola oliva dell'insieme studiato. Poiché l'IM è un parametro basato esclusivamente sul colore, si prevede che il colore catturato sulle immagini digitali delle olive sia correlato al loro IM; e un metodo per valutare l'IM basato su questo potrebbe essere un modo migliore per effettuare l'analisi poiché è più oggettivo e riproducibile. Sono state proposte metodologie per valutare automaticamente l'IM delle olive basate sulla spettroscopia infrarossa e su immagini digitali. Alcuni di essi si basano sullo studio dei pixel delle singole olive uno per uno, assegnando loro un valore nella scala dei colori per calcolare l'MI. Questi approcci presentano l'inconveniente di dover eseguire l'immagine delle olive separatamente o di dover implementare un algoritmo di riconoscimento automatico della forma o eseguire una separazione manuale delle olive prima di acquisire l'immagine dell'intero set di olive. Altri autori hanno analizzato la percentuale di olive nere in un'immagine collettiva applicando una strategia k-nearest-neighbours sui singoli pixel.

Uno studio di ricercatori spagnoli ha proposto una metodologia basata sui sistemi analitici basati su istogrammi di colore assistiti dalla chemometria (CACHAS) per valutare automaticamente l'indice di maturazione delle olive sulla base degli istogrammi di colore R, G e B derivati da immagini digitali.

Gli istogrammi dei colori R, G e B possono essere derivati dalla singola immagine RGB acquisita sull'insieme di olive selezionate casualmente senza la necessità di separare i singoli frutti, in questo modo l'intera popolazione di olive nel campione è rappresentata nel segnale analitico e viene considerata l’eterogeneità del campione. Inoltre, gli istogrammi così ottenuti possono essere utilizzati direttamente come input multivariati per applicare diverse tecniche chemiometriche. Come primo passo, è stato utilizzato un approccio esplorativo che applica l’analisi delle componenti principali (PCA) per studiare le tendenze dei dati. Quindi, è stata applicata la risoluzione della curva multivariata come metodo non supervisionato orientato a modellare l'evoluzione e il cambiamento di colore delle olive associato al processo di maturazione basato sull'uso di istogrammi di colore ottenuti in funzione del tempo di maturazione. Infine, è stato applicato un modello di regressione parziale dei minimi quadrati per valutare il potenziale di stima quantitativa dell'indice di maturità a partire dalle informazioni contenute negli istogrammi di colore dei campioni analizzati. Le metodologie proposte consentono di valutare lo stadio di maturazione delle olive (e potenzialmente di altri frutti) utilizzando le immagini acquisite da qualsiasi utente, rendendo l'approccio facilmente trasferibile per scopi di routine reali e fornendo un metodo veloce e in situ per controllare la coltivazione e la lavorazione delle olive , a vantaggio sia degli agricoltori che dei consumatori.La metodologia si è dimostrata facilmente trasferibile per analisi di routine e in grado di controllare la maturazione delle olive.

Lo studio conferma inoltre l'elevato potenziale delle immagini digitali per comprendere il processo di maturazione delle olive (e potenzialmente di altri frutti) e per prevedere la MI con una soddisfacente accuratezza, fornendo un'alternativa oggettiva e riproducibile all'ispezione visiva di esperti addestrati.