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Development of a smartphone-based device for nutritional diagnosis of apple trees

Research Project

Project/Area Number 19K06306
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 41040:Agricultural environmental engineering and agricultural information engineering-related
Research InstitutionHirosaki University

Principal Investigator

YE Xujun  弘前大学, 農学生命科学部, 准教授 (10708168)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 張 樹槐  弘前大学, 農学生命科学部, 教授 (90261429)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywordsリンゴ / 栄養診断 / スマートデバイス / 非破壊計測 / 画像処理
Outline of Research at the Start

品質の良いリンゴを生産するためには、圃場や樹体の栄養状態に応じた最適な施肥管理技術の重要性が益々認識されていて、その中で特に、樹体の窒素や葉緑素の測定管理が高品質果実の安定生産にとって欠かせないものとなっている。現状でも、それらが樹体栄養診断のための指標の一つとして用いられているが、慣行の化学分析や最新の分光計測やリモートセンシングによる方法ともに費用や時間がかかるため、圃場レベルでの実施がほとんど行われていない。そこで本研究は、実用化に向けたリンゴ樹の栄養診断法の再構築および、それを実装したスマートフォン連携型簡易測定デバイスシステムの開発を目指すものとする。

Outline of Final Research Achievements

In this study, we developed a simple device system with specific wavelength LED lights for nutrition diagnosis of apple trees. First, we identified multiple narrow-band wavelengths suitable for apple tree nutrition diagnosis by hyperspectral imaging, and then constructed an apple tree nutrition diagnosis model based on them. Next, we developed a new small-type and low-cost simple device with the selected specific wavelength LEDs for practical use and developed a software that works with the simple device. By integrating the device and the software, we finally developed a PC- and smartphone-based device system that can be easily applied to diagnosis of apple trees. If the implementation technology of this system is further established in the future, it can be potentially applied to apple tree nutrition diagnosis in practice.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

実用化に向けたリンゴ樹の栄養診断法の再構築および、それを実装したハードウェアとソフトウェアの統合的開発により、スマートフォン連携型簡易デバイスシステムの技術開発に学術的意義がある。また開発したデバイスシステムを用いて、リンゴ園の精密管理の実現に資する栄養診断を行って、リンゴ園内における樹体毎のニーズに応じた施肥作業が可能となり、環境負荷の低減、樹体の生産持続性の向上および管理作業の省力化が図れる点で社会的意義が高い。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2021 2020 2019

All Journal Article (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results) Presentation (5 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Rapid and non-destructive assessment of nutritional status in apple trees using a new smartphone-based wireless crop scanner system2020

    • Author(s)
      Xujun Ye, Shiori Abe, Shuhuai Zhang, Hiroyuki Yoshimura
    • Journal Title

      Computers and Electronics in Agriculture

      Volume: 173 Pages: 105417-105417

    • DOI

      10.1016/j.compag.2020.105417

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 果樹栄養状態評価のための低コスト特定波長LEDライト付小型カメラの開発2021

    • Author(s)
      叶 旭君,盛 繁星,張 樹槐
    • Organizer
      第79回農業食料工学会年次大会講演会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] スペクトルイメージングの農産物生産および品質管理における体系的研究2021

    • Author(s)
      叶 旭君
    • Organizer
      第79回農業食料工学会年次大会学会賞表彰式受賞記念講演
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 低コスト LED 照明付小型カメラによる果樹栄養状態の非破壊的推定2020

    • Author(s)
      盛 繁星・叶 旭君・張 樹槐
    • Organizer
      農業食料工学会東北支部研究発表会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 小型分光センサを利用した低コスト IoT システムの開発2020

    • Author(s)
      上田 翔・叶 旭君・張 樹槐
    • Organizer
      農業食料工学会東北支部研究発表会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] リンゴ樹の簡易栄養状態測定装置開発の可能性2019

    • Author(s)
      叶 旭君,阿部汐里,張 樹槐
    • Organizer
      農業食料工学会東北支部2019年次大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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