Sviluppo di una Piattaforma Compatta di Imaging Multispettrale per la Valutazione dello Stato Idrico della Vite e della qualità dell’uva nell’Ambito del Progetto O4A

Recent advances in optical sensing technologies are fostering the development of innovative, affordable tools for precision agriculture, enhancing the monitoring of crop physiological status across spatial and temporal scales. Within the framework of the PRIN2022 O4A project (Optics for Agrifood), an ongoing research initiative, a compact and cost-effective multispectral imaging system is being developed for in-field assessment of grapevine water status and ripening dynamics. O4A aims to design and validate optical sensing solutions tailored to agrifood applications, with particular attention to robustness, portability, and economic sustainability. As a first step toward the final system, a pre-prototype has been developed based on a compact monochromatic camera coupled with a custom multispectral LED illumination unit. The illumination system consists of three arrays, each integrating six wavelengths spanning the visible and near-infrared spectral regions, enabling the acquisition of spectrally resolved images under controlled lighting conditions. The proposed imaging approach operates in the visible–near infrared range and enables the extraction of spectral indices correlated with key indicators of water stress and berry composition. Preliminary laboratory tests have demonstrated promising potential in discriminating different levels of vine water status and grape maturity under controlled conditions, while also confirming the feasibility of the proposed hardware architecture. The project is currently in progress, and its main experimental campaign is scheduled for summer 2026, when field trials will be conducted in vineyards to consolidate calibration models and validate system performance across different environmental conditions. By integrating optical design, sensor optimization, and advanced data analysis, O4A seeks to bridge the gap between laboratory- grade spectroscopy and practical agricultural applications, supporting more informed and sustainable decision-making in viticulture.

I recenti progressi nelle tecnologie di sensing ottico stanno favorendo lo sviluppo di strumenti innovativi ed economicamente sostenibili per l’agricoltura di precisione, migliorando il monitoraggio dello stato fisiologico delle colture a diverse scale spaziali e temporali. Nell’ambito del progetto PRIN 2022 O4A (Optics for Agrifood), attualmente in corso, è in fase di sviluppo un sistema compatto e a basso costo per l’acquisizione di immagini multispettrali destinato alla valutazione in campo dello stato idrico della vite e delle dinamiche di maturazione dell’uva. Il progetto O4A mira a progettare e validare soluzioni di sensing ottico dedicate alle applicazioni agroalimentari, con particolare attenzione alla robustezza, alla portabilità e alla sostenibilità economica. Come primo passo verso la realizzazione del sistema finale, è stato sviluppato un preprototipo basato su una camera monocromatica compatta accoppiata a un sistema di illuminazione multispettrale a LED progettato ad hoc. Il sistema di illuminazione comprende tre serie di LED, ciascuna caratterizzata da sei lunghezze d’onda distribuite nelle regioni del visibile e del vicino infrarosso, consentendo l’acquisizione di immagini a diversa risposta spettrale in condizioni di illuminazione controllata. L’approccio proposto opera nell’intervallo spettrale visibile–vicino infrarosso e permette l’estrazione di indici spettrali correlati a parametri chiave dello stato idrico della pianta e della composizione delle bacche. Le prime prove di laboratorio hanno evidenziato risultati promettenti nella discriminazione di differenti livelli di stress idrico e maturazione dell’uva, confermando al contempo la fattibilità dell’architettura hardware sviluppata. La principale campagna sperimentale è prevista per l’estate 2026, quando verranno effettuate prove in vigneto finalizzate alla calibrazione e validazione del sistema in differenti condizioni ambientali. Integrando progettazione ottica, ottimizzazione dei sensori e tecniche avanzate di analisi dei dati, O4A si propone di colmare il divario tra la spettroscopia di laboratorio e le applicazioni operative in agricoltura, supportando decisioni più informate e sostenibili nella gestione viticola.