IT201800004498A1 - Apparato e metodo per determinare parametri fisici e chimici di un campione disomogeneo tramite acquisizione ed elaborazione di immagini a colori del campione - Google Patents

Description

Descrizione di invenzione industriale

Apparato e metodo per determinare parametri fisici e chimici di un campione disomogeneo tramite acquisizione ed elaborazione di immagini a colori del campione [0001] L’invenzione riguarda un apparato e un metodo per determinare parametri fisici e chimici di un campione disomogeneo, in particolare di un campione di prodotto o materiale cromaticamente disomogeneo, tramite acquisizione ed elaborazione di immagini a colori del campione.

[0002] E’ noto che l’aspetto cromatico di un materiale o prodotto, quale ad esempio un materiale o prodotto alimentare, dipende dalle proprietà chimiche e fisiche esibite da quest’ultimo e può quindi variare, anche significativamente, in conseguenza di variazioni delle suddette proprietà. Pertanto, una variazione cromatica rispetto ad un colore di riferimento può indicare, ad esempio, la non conformità di un prodotto industriale (ad esempio, una piastrella ceramica) ad uno standard prefissato oppure il raggiungimento di un desiderato grado di maturazione di un prodotto naturale (ad esempio, un prodotto alimentare di origine vegetale).

[0003] E’ possibile analizzare immagini a colori di un prodotto (ad esempio, un prodotto alimentare) utilizzando apparati e metodi colorimetrici al fine di raccogliere informazioni utili sullo stato del prodotto (ad esempio, variazioni di proprietà organolettiche, stato di maturazione e/o di conservazione). In particolare, gli apparati e metodi colorimetrici noti consentono di quantificare le proprietà di riflettanza, trasmittanza o assorbanza di campioni del prodotto.

[0004] Un inconveniente degli apparati e metodi noti è che questi ultimi sono in grado di analizzare solo aree di superficie del campione sostanzialmente ristrette (colorimetri a spot). Un altro inconveniente degli apparati e metodi noti è che questi ultimi possono effettuare una valutazione complessiva del colore per ogni singola porzione di superficie del campione analizzata (sfere integratrici), ma non sono in grado fornire informazioni utili sulla variabilità cromatica locale. In conseguenza dei suddetti inconvenienti, gli apparati e metodi noti non sono idonei all’uso per l’analisi di campioni disomogenei, in particolare campioni di materiali o prodotti cromaticamente disomogenei, sia di origine alimentare che di origine non alimentare.

[0005] L’uva è un esempio di prodotto cromaticamente disomogeneo, i cui colori non possono essere analizzati efficacemente utilizzando i summenzionati apparati e metodi colorimetrici noti. Come è noto, il grado di maturazione dell’uva all’epoca della vendemmia è il primo fattore che influenza la qualità del vino risultante. Sebbene i livelli di zuccheri, pH e acidità siano i parametri più frequentemente usati per monitorare il grado di maturazione dell’uva, anche la composizione fenolica di quest’ultima gioca un ruolo importante nello sviluppo di diverse proprietà sensoriali del vino, quali colore, corpo, struttura, amarezza e astringenza.

[0006] Un viticoltore esperto potrebbe effettuare una prima, grossolana, valutazione del grado di maturazione dell’uva in campo tramite una valutazione visiva. Infatti, gli antociani (o antocianine) sono i pigmenti vegetali responsabili della colorazione (rossoviolacea) delle uve rosse mature e il loro contenuto aumenta col procedere della maturazione. Tuttavia, un evidente inconveniente connesso alla valutazione visiva è che quest’ultima è intrinsecamente soggettiva e quindi scarsamente attendibile e riproducibile. Inoltre, attendibilità e riproducibilità della valutazione visiva sono ulteriormente limitate dal fatto che bacche (acini) aventi differente colorazioni sono generalmente presenti sulla stessa pianta e sullo stesso grappolo.

[0007] Di conseguenza, la determinazione dei parametri fenolici nell’uva viene effettuata utilizzando metodi analitici noti, in particolare analisi spettrofotometriche e cromatografiche. L’esecuzione di queste ultime richiede che il campione da analizzare (bacche di uva) sia preliminarmente omogeneizzato meccanicamente e quindi distrutto.

[0008] Un inconveniente dei metodi analitici noti è che essi richiedono l’uso di dispositivi e apparati costosi (spettrofotometri UV-Vis; sistemi HPLC), che devono essere gestiti da personale idoneamente qualificato e all’interno di laboratori specializzati, nonché l’uso di reattivi chimici, che devono essere successivamente smaltiti in modo idoneo per evitare significative alterazioni quali-quantitative dell’ambiente.

[0009] Un altro inconveniente è che le summenzionate analisi di laboratorio rappresentano un costo aggiuntivo per le aziende viticole ed enologiche e richiedono un tempo di esecuzione non trascurabile, compreso fra le decine di minuti e alcune ore. Inoltre, la necessità di determinare analiticamente i parametri fenolici nell’uva all’interno di laboratori specializzati limita inevitabilmente la possibilità di valutare la maturazione fenolica in campo, ossia direttamente nel vigneto.

[0010] Uno scopo dell’invenzione è migliorare gli apparati e metodi utilizzabili per analizzare il colore di un materiale o prodotto.

[0011] Un altro scopo è rendere disponibili un apparato e un metodo che consentano di analizzare in modo affidabile ed efficiente un’immagine a colori di un campione di materiale o prodotto disomogeneo, in particolare un’immagine a colori di un campione di materiale o prodotto che sia cromaticamente disomogeneo.

[0012] Un ulteriore scopo è rendere disponibili un apparato e un metodo che consentano di determinare parametri fisici e chimici di un campione cromaticamente disomogeneo tramite l’analisi di immagini a colori del suddetto campione.

[0013] Ancora un ulteriore scopo è rendere disponibile un apparato e un metodo che consentano di determinare parametri fisici e chimici definenti il grado di maturazione fenolica di un campione di uva direttamente in campo, ossia nel vigneto, in modo sostanzialmente rapido, senza necessità di impiegare personale qualificato, strumenti costosi e reattivi chimici da smaltire idoneamente dopo l’uso.

[0014] In un primo aspetto dell’invenzione, è previsto un apparato per determinare almeno un parametro fisico e/o almeno un parametro chimico di un campione cromaticamente disomogeneo, come definito nella rivendicazione 1.

[0015] In un secondo aspetto dell’invenzione, è previsto un metodo per determinare almeno un parametro fisico e/o almeno un parametro chimico di un campione cromaticamente disomogeneo, come definito nella rivendicazione 19.

[0016] Grazie a questi aspetti, vengono resi disponibili un apparato e un metodo che consentono di acquisire immagini a colori, in particolare immagini digitali RGB, di un campione di materiale o prodotto cromaticamente disomogeneo, elaborare le suddette immagini mediante una procedura matematica informatizzata e determinare conseguentemente parametri fisici e chimici collegati a specifiche proprietà del materiale o prodotto.

[0017] L’elaborazione delle immagini acquisite è la fase del metodo secondo l’invenzione che consente di estrarre dalle immagini acquisite le informazioni di interesse correlate all’aspetto cromatico (colore) del campione. Più esattamente, questa fase di elaborazione consiste nella costruzione di un modello matematico, in particolare un modello di calibrazione multivariata, che metta in relazione i valori (misurati in laboratorio tramite metodi analitici noti) di parametri fisici e chimici legati al colore con l’immagine del campione acquisita strumentalmente. Ad esempio, nel caso della determinazione del grado di maturazione fenolica dell’uva, i parametri di interesse comprendono il contenuto dei vari tipi di antocianine.

[0018] Seguendo la stessa procedura che è comunemente adottata, ad esempio, nell’analisi spettrofotometrica NIR, i modelli di calibrazione vengono quindi elaborati e validati utilizzando una serie di campioni per i quali i valori dei parametri di interesse siano stati precedentemente determinati. Gli stessi modelli di calibrazione vengono utilizzati per la predizione dei valori dei parametri di interesse su nuovi campioni: per ciascun nuovo campione è possibile acquisire una corrispondente immagine a colori e, applicando il modello di calibrazione, ottenere in tempo reale una stima delle proprietà (fisiche e chimiche) di interesse.

[0019] Il metodo secondo l’invenzione può essere attuato utilizzando uno smartphone di tipo noto come dispositivo di acquisizione di immagini, in combinazione con l’apparato secondo l’invenzione. Infatti, gli smartphone di tipo noto sono equipaggiati con fotocamere digitali che consentono di valutare il campione esaminato con una risoluzione spaziale pari a diversi milioni di pixel. Di conseguenza, è possibile valutare in modo dettagliato campioni cromaticamente disomogenei, poiché ognuno dei differenti colori contenuti nell’immagine del campione è riprodotto da uno o più pixel.

[0020] Come apparirà immediatamente comprensibile ad una persona esperta del ramo, il metodo secondo l’invenzione può essere idoneamente attuato anche utilizzando un dispositivo di acquisizione di immagini diverso dagli smartphone di tipo noto, quale ad esempio una fotocamera digitale non incorporata in uno smartphone oppure una fotocamera digitale incorporata in un tablet di tipo noto. Pertanto, il dispositivo di acquisizione di immagini utilizzabile in combinazione con l’apparato secondo l’invenzione per attuare il metodo secondo l’invenzione è sostanzialmente una fotocamera digitale di tipo noto, che può essere o non essere incorporata in dispositivi di tipo noto quali smartphone e tablet. Il metodo secondo l’invenzione può essere implementato in un codice di un programma eseguibile da un elaboratore elettronico digitale. Il programma può essere immagazzinato in un supporto leggibile da un elaboratore elettronico digitale. Inoltre, il programma può essere caricato o memorizzato sull’elaboratore elettronico digitale. L’elaboratore elettronico digitale può essere provvisto di, o essere collegato a, una fotocamera digitale. Come risulterà chiaro ad una persona esperta del ramo, un elaboratore elettronico digitale provvisto di fotocamera digitale corrisponde, ad esempio, ad uno smartphone o tablet di tipo noto, mentre un elaboratore elettronico digitale collegabile ad una fotocamera digitale corrisponde, ad esempio, ad un elaboratore elettronico digitale portatile di tipo noto.

[0021] L’apparato secondo l’invenzione è stato ideato al fine di controllare e rendere riproducibili condizioni di illuminazione idonee all’acquisizione di immagini digitali (RGB) mediante la summenzionata fotocamera digitale. Come sarà descritto in dettaglio nel seguito, l’apparato secondo l’invenzione è realizzato in forma di camera di acquisizione di immagini, in particolare una camera di acquisizione di immagini a illuminazione controllata, avente forma e dimensioni tali da consentirne un agevole trasporto e utilizzo in situ (camera di acquisizione di immagini portatile).

[0022] Dopo aver posizionato i campioni all’interno della camera di acquisizione di immagini secondo l’invenzione, è possibile fotografare i campioni (ad esempio, tramite la fotocamera digitale di uno smartphone o tablet) ed inviare le immagini digitali acquisite (ad esempio, tramite un’applicazione mobile o app) ad un server remoto, in cui vengono elaborate le immagini e applicati i modelli di calibrazione (precedentemente costruiti) tramite l’uso di un algoritmo (sviluppato dagli Inventori).

[0023] L’algoritmo sfrutta modelli di calibrazione capaci di mettere in relazione l’aspetto cromatico del campione con parametri fisici e chimici di quest’ultimo. Ad esempio, nel caso in cui l’apparato e il metodo secondo l’invenzione siano utilizzati per determinare il grado di maturazione fenolica dell’uva, il colore dei campioni viene analizzato per determinare le quantità di tipi differenti di antociani ed altri parametri chimico-fisici legati alla maturazione, di interesse in campo viticolo-enologico.

[0024] I risultati dell’elaborazione delle immagini acquisite (ossia, i valori dei parametri di colore calcolati sulle immagini acquisite) vengono inviati direttamente dal server allo smartphone (o tablet) e visualizzati sullo schermo di quest’ultimo in tempo reale.

[0025] L’apparato e il metodo secondo l’invenzione possono essere utilizzati efficacemente per prodotti cromaticamente disomogenei, ossia per prodotti le cui immagini a colori non possono essere idoneamente analizzate utilizzando gli apparati e i metodi colorimetrici noti.

[0026] Ad esempio, l’apparato e il metodo secondo l’invenzione possono essere utilizzati per determinare parametri fisici e chimici definenti il grado di maturazione fenolica di un campione di uva direttamente in campo, ossia nel vigneto, evitando il ricorso ad analisi di laboratorio significativamente costose e lunghe, nonché il consumo di reattivi chimici sostanzialmente nocivi e quindi da smaltire idoneamente dopo l’uso.

[0027] Infatti, l’apparato e il metodo secondo l’invenzione consentono al viticoltore di controllare autonomamente le curve di maturazione dell’uva, ossia di determinare l’andamento nel tempo di diversi parametri chimici relativi alla maturazione fenolica dell’uva, senza ricorrere ad analisi di laboratorio. Ciò a sua volta consente di ridurre i costi richiesti per l’esecuzione di analisi chimiche presso laboratori specializzati, nonché i tempi di attesa necessari all’ottenimento dei risultati analitici. In particolare, utilizzando l’apparato e il metodo secondo l’invenzione è possibile quantificare da 10 a 15 parametri analitici differenti (tra i quali: contenuto di antociani totali, contenuto di polifenoli totali, intensità, tonalità e contenuto delle principali antocianidine) in un tempo estremamente ridotto, in particolare un tempo di poche decine di secondi, e direttamente in campo.

[0028] In questo modo, è possibile incrementare la frequenza e il numero dei controlli, anche senza l’impiego di personale specializzato, così da incrementare l’efficienza di produzione. Inoltre, tramite il metodo e l’apparato secondo l’invenzione è possibile identificare aree del vigneto in cui le uve presentano gradi di maturità fenolica differenti, ciò consentendo di vendemmiare in tempi diversi nelle diverse aree del vigneto o di separare idoneamente le uve al momento della raccolta. Ciò è particolarmente utile nel caso di vigneti posizionati in modo tale per cui piante differenti possono usufruire di una differente esposizione al sole (ad esempio, vigneti collinari) e quindi una differente evoluzione della maturazione.

[0029] Va notato che tutto ciò può essere ottenuto dagli utilizzatori (operatori del settore viti-vinicolo quali viticoltori, enologi, tecnici di cantina) in modo semplice e rapido, utilizzando, ad esempio, il proprio smartphone in combinazione con la camera di acquisizione di immagini secondo l’invenzione. Infatti, una volta fotografati i campioni di uva, i dati acquisiti possono essere inviati (ad esempio, tramite app per smartphone) al server remoto, in cui vengono elaborate le immagini e applicati i modelli di calibrazione e da cui i risultati dell’elaborazione delle immagini acquisite vengono inviati direttamente allo smartphone in un tempo estremamente ridotto (poche decine di secondi). Questa procedura può essere ripetuta più volte, effettuando molteplici determinazioni in zone diverse di un vigneto e in tempi di maturazione diversi, il che consente di creare un archivio storico di dati agevolmente consultabile dagli utilizzatori.

[0030] Va inoltre notato che, sebbene in molteplici parti della presente descrizione si faccia riferimento ad un uso specifico dell’apparato e del metodo secondo l’invenzione (determinazione del grado di maturazione fenolica nell’uva), è possibile utilizzare l’apparato e il metodo secondo l’invenzione in campi e per scopi differenti, ossia su materiali o prodotti alimentari differenti dall’uva (ad esempio: determinazione del grado di maturazione di altri prodotti vegetali; determinazione del grado di tostatura nel caffè; determinazione del grado di cottura in prodotti da forno) oppure su materiali o prodotti non alimentari (ad esempio, provini ceramici).

[0031] L’invenzione potrà essere meglio compresa ed attuata con riferimento agli allegati disegni che ne illustrano una forma esemplificativa e non limitativa di attuazione, in cui:

[0032] Figura 1 è una vista schematica prospettica di un apparato secondo l’invenzione;

[0033] Figura 2 è un’ulteriore vista schematica prospettica dell’apparato di Figura 1;

[0034] Figura 3 è una vista schematica prospettica e parzialmente sezionata dell’apparato di Figura 1;

[0035] Figura 4 è una vista schematica prospettica di un elemento mobile, compreso nell’apparato di Figura 1 e non mostrato nelle Figure 1-3;

[0036] Figura 5 è una vista schematica prospettica di un ulteriore elemento mobile, compreso nell’apparato di Figura 1 e non mostrato nelle Figure 1-3;

[0037] Figura 6 è una vista schematica in pianta di un pannello di riferimenti di colore, compreso nell’apparato di Figura 1 e non mostrato nelle Figure 1-3;

[0038] Figura 7 è un grafico mostrante un esempio di colorigramma, ossia un segnale unidimensionale descrivente il contenuto in colore di un’immagine digitale RGB, utilizzabile nel metodo secondo l’invenzione.

[0039] Nella presente descrizione, nonché nelle rivendicazioni allegate, si applicano le definizioni di seguito elencate.

I termini “campione” e “campioni” si riferiscono a campioni di prodotti e materiali e questi ultimi possono essere prodotti e materiali alimentari oppure prodotti e materiali non alimentari.

I termini “campione cromaticamente disomogeneo” e “campioni cromaticamente disomogenei” si riferiscono a campioni di prodotti o materiali cromaticamente disomogenei.

I termini “cromaticamente disomogeneo” e “cromaticamente disomogenei” si riferiscono sia a campioni di materiali e prodotti aventi una colorazione superficiale che è disomogenea in conseguenza di una struttura fisica disomogenea (ad esempio, un materiale costituito da particelle), sia a campioni di materiali e prodotti aventi una struttura fisica sostanzialmente omogenea ma esibenti una colorazione superficiale disomogenea (ad esempio, un prodotto realizzato in forma di lastra compatta, ma colorato in modo irregolare).

Il termine “camera di acquisizione di immagini a illuminazione controllata” definisce una camera di acquisizione di immagini provvista di pareti fisse e/o mobili ed equipaggiata internamente con mezzi di illuminazione, in cui le pareti fisse e/o mobili separano sostanzialmente l’interno della camera dall’ambiente esterno e dalla luminosità ambientale e i mezzi di illuminazione forniscono una illuminazione interna che è controllata, ossia non influenzata dalla luminosità ambientale esterna.

Il termine “dispositivo di acquisizione di immagini” si riferisce ad una fotocamera digitale di tipo noto, che può essere separata da, o incorporata in, un dispositivo elettronico mobile, quale uno smartphone o un tablet.

Il termine “applicazione di tipo desktop” definisce un programma o una pluralità di programmi informatici installati o installabili su un dispositivo elettronico di gestione ed elaborazione di dati, quale un server o un elaboratore elettronico digitale.

Il termine “applicazione mobile” o “app” definisce un programma o una pluralità di programmi informatici installati o installabili su un dispositivo elettronico mobile, quale uno smartphone o un tablet.

Il termine “server” definisce un dispositivo elettronico di gestione ed elaborazione dati, che svolge funzioni di servizio per altri elaboratori elettronici digitali o dispositivi elettronici mobili, quali smartphone e tablet, ad esso collegati o collegabili.

I termini “colorigramma” e “colorigrammi” definiscono segnali unidimensionali descriventi il contenuto in colore di immagini digitali RGB, ottenuti tramite un algoritmo noto.

[0040] Le Figure da 1 a 5 mostrano un apparato 1 secondo l’invenzione, che è utilizzabile per acquisire un’immagine a colori (immagine digitale RGB) di un campione di un materiale o prodotto cromaticamente disomogeneo. Tramite l’analisi della suddetta immagine è possibile determinare almeno un parametro fisico e/o almeno un parametro chimico di interesse del suddetto campione cromaticamente disomogeneo.

[0041] L’apparato 1 comprende una camera di acquisizione di immagini a illuminazione controllata 2, a sua volta comprendente un corpo 3, sagomato sostanzialmente a forma di parallelepipedo e internamente cavo, un elemento a coperchio 10 e un elemento portacampione 12. Sia l’elemento a coperchio 10 che l’elemento porta-campione 12 sono mobili, in particolare mobili in modo scorrevole, secondo due direzioni reciprocamente opposte e parallele F1 e F2 (indicate da corrispondenti frecce in Figura 3). Il corpo 3, l’elemento a coperchio 10 e l’elemento porta-campione 12 sono realizzati in un idoneo materiale rigido, opaco e resistente agli urti, ad esempio un materiale polimerico termoplastico quale acrilonitrile-butadiene-stirene (ABS).

[0042] Il corpo 3 è definito complessivamente da una pluralità di pareti, comprendenti una parete di base 4, una prima parete di estremità 5, una seconda parete di estremità 6 (che, nel seguito della descrizione e nelle rivendicazioni allegate, sono denominate anche “coppia di pareti di estremità 5, 6” oppure “pareti di estremità 5, 6”), una prima parete laterale 7 e una seconda parete laterale 8 (che, nel seguito della descrizione nelle rivendicazioni allegate, sono denominate anche “coppia di pareti laterali 7, 8” oppure “pareti di estremità 7, 8”). La parete di base 4, le pareti di estremità 5, 6 e le pareti laterali 7, 8 sono sagomate a forma di rettangolo. In una versione non raffigurata, il corpo può essere sagomato sostanzialmente a forma di cubo e, in questo caso, le varie pareti sono sagomate a forma di quadrato.

[0043] La prima parete di estremità 5 e la seconda parete di estremità 6 sono reciprocamente opposte e parallele tra loro, così come la prima parete laterale 7 e la seconda parete laterale 8 sono reciprocamente opposte e parallele tra loro. Le pareti di estremità 5, 6 sono disposte trasversalmente alle pareti laterali 7, 8. Le pareti di estremità 5, 6 e le pareti laterali 7, 8 sono disposte trasversalmente alla parete di base 4. La pluralità di pareti del corpo 3 (ossia, la parete di base 4, le pareti di estremità 5, 6 e le pareti laterali 7, 8) definisce complessivamente una camera operativa 11, compresa nella camera di acquisizione di immagini a illuminazione controllata 2.

[0044] I lati delle pareti di estremità 5, 6 e delle pareti laterali 7, 8 che sono opposti, ossia non adiacenti, alla parete di base 4 comprendono corrispondenti bordi liberi 5a, 6a, 7a e 8a. I bordi liberi 5a-8a sono sostanzialmente rettilinei e definiscono complessivamente un’apertura 9, opposta alla parete di base 4 e avente una forma sostanzialmente rettangolare. L’apertura 9 è disposta per ricevere l’elemento a coperchio 10 (che sarà descritto in dettaglio nel seguito). Dopo aver rimosso, parzialmente o totalmente, l’elemento a coperchio 10, un operatore può accedere alla camera operativa 11 attraverso l’apertura 9 ed effettuare, ad esempio, interventi di manutenzione e/o pulizia.

[0045] Nella prima parete di estremità 5, in prossimità dell’adiacente parete di base 4, è realizzata un’apertura di ingresso e uscita 14, che è sostanzialmente sagomata a forma di rettangolo ed è disposta trasversalmente. In particolare, l’apertura di ingresso e uscita 14 si estende parallelamente al bordo libero 5a e parallelamente ad un adiacente lato della parete di base 4. Le dimensioni dell’apertura di ingresso e uscita 14 sono selezionate in modo tale da consentire all’elemento porta-campione 12 (che sarà descritto in dettaglio nel seguito) di essere agevolmente e rapidamente inserito nel, ed estratto dal, corpo 3 della camera di acquisizione di immagini a illuminazione controllata 2. In una faccia interna della prima parete di estremità 5, in prossimità del bordo libero 5a, è ricavata una scanalatura 5d (Figura 2; Figura 3), che si estende parallelamente al bordo libero 5a.

[0046] Nella seconda parete di estremità 6, parallela ed opposta alla prima parete di estremità 5, sono ricavati un intaglio di ingresso e uscita 15 rettilineo, la maggior parte del quale corrisponde al bordo libero 6a, e un’apertura di transito 16, disposta per consentire il passaggio di cavi di alimentazione elettrica (non raffigurati).

[0047] L’intaglio di ingresso e uscita 15 si estende in modo sostanzialmente parallelo alla parete di base 4 del corpo 3 ed è realizzato in modo tale definire (nella seconda parete di estremità 6) due porzioni di estremità 6b, 6c (Figura 2), posizionate in corrispondenza di opposte estremità dell’intaglio di ingresso e uscita 15 (e del bordo libero 6a). Ciascuna delle due porzioni di estremità 6b, 6c è approssimativamente sagomata a forma di L (Figura 2).

[0048] L’apertura di transito 16 è realizzata in prossimità dell’intaglio di ingresso e uscita 15, in una zona della seconda parete di estremità 6 compresa fra l’intaglio di ingresso e uscita 15 e la seconda parete laterale 8. L’apertura di transito 16 è realizzata in forma di foro passante, ad esempio un foro passante avente una sezione trasversale sostanzialmente rettangolare. In versioni non raffigurate, il foro passante può avere una sezione trasversale non rettangolare, ad esempio una sezione trasversale quadrata, rotonda, ellittica o romboidale.

[0049] La seconda parete di estremità 6 comprende inoltre, in prossimità della parete di base 4, una zona di alimentazione elettrica 6d, a cui è fissata una batteria 17 di tipo noto (raffigurata schematicamente con linea tratteggiata in Figura 2). La batteria 17 è fissata in modo amovibile tramite mezzi di fissaggio meccanico di tipo noto (non raffigurati), ad esempio elementi a incastro oppure viti. La batteria 17 può essere una batteria ricaricabile, ad esempio una batteria “power-bank” agli ioni di litio con elettrolita polimerico, avente una capacità di 5.000 mAh (milliAmpere/ora) o superiore. Come mostrato in Figura 2, la zona di alimentazione elettrica 6d è compresa in una faccia esterna della seconda parete di estremità 6 e la batteria 17 è quindi installata esternamente al corpo 3. Dalla batteria 17 si dipartono i cavi di alimentazione elettrica che entrano nella camera operativa 11 attraverso l’apertura di transito 16.

[0050] In versioni non raffigurate, la batteria può essere installata in zone differenti del corpo, ad esempio sulla prima parete di estremità oppure su una delle due pareti laterali. In altre versioni non raffigurate, la batteria può non essere installata sulla superficie esterna del corpo ed essere quindi collegata a quest’ultimo unicamente tramite i cavi di alimentazione elettrica.

[0051] In facce interne della prima parete laterale 7 e della seconda parete laterale 8, in prossimità rispettivamente del bordo libero 7a e del bordo libero 8a, sono ricavate scanalature 7d e 8d, che si estendono parallelamente ai rispettivi bordi liberi 7a e 8a. Complessivamente, la scanalatura 5d (della prima parete di estremità 5) le due scanalature 7d e 8d definiscono una sede scanalata 18 (Figura 2) del corpo 3, che ha una forma in pianta approssimativamente a U (con concavità rivolta verso la seconda parete di estremità 6) ed è disposta per ricevere in modo scorrevole - alternativamente secondo la direzione F1 o F2 - l’elemento a coperchio 10. Inoltre, sempre nelle facce interne della prima parete laterale 7 e della seconda parete laterale 8, in prossimità della parete di base 4, sono comprese due guide longitudinali 7e (Figura 3) e 8e (Figura 1), ciascuna delle quali è realizzata in forma di elemento allungato, sporgente dalla corrispondente parete laterale 7, 8 ed estendentesi parallelamente alla parete di base 4. Come mostrato in Figura 3 (in cui è visibile il corpo 3 privo della seconda parete laterale 8) relativamente alla guida longitudinale 7e, ciascuna delle guide longitudinali 7e, 8e si estende fra l’apertura di ingresso e uscita 14 e un elemento di riscontro 20. Più esattamente, ciascuna delle guide longitudinali 7e, 8e inizia in prossimità dell’apertura di ingresso e uscita 14 e termina in prossimità di una parete di riscontro 22 dell’elemento di riscontro 20.

[0052] In versioni non raffigurate, è presente solo una delle due guide longitudinali oppure ciascuna delle pareti laterali è provvista di più di una guida longitudinale. In altre versioni non raffigurate, le pareti laterali sono prive di guide longitudinali. In ulteriori versioni non raffigurate, le facce esterne delle pareti laterali sono provviste di impugnature (ad esempio, maniglie o pomoli) per facilitare la movimentazione manuale dell’apparato.

[0053] L’elemento di riscontro 20 sporge dalla parete di base 4 e comprende una parete di supporto 21 e la parete di riscontro 22, disposte trasversalmente tra loro e reciprocamente connesse. La parete di riscontro 22 è disposta parallelamente alle prima parete di estremità 5 e ha dimensioni pressoché uguali a quelle dell’apertura di ingresso e uscita 14, mentre la parete di supporto 21 è disposta parallelamente alla parete di base 4. L’elemento di riscontro 20 delimita un alloggiamento 13 dell’elemento porta-campione 12 e supporta un pannello di riferimenti di colore 40, mostrato in Figura 6. L’alloggiamento 13 è disposto per ricevere in modo scorrevole l’elemento porta-campione 12.

[0054] Il pannello di riferimenti di colore 40 è realizzato, ad esempio, in un materiale cartaceo e/o plastificato, è sagomato a forma di rettangolo e ha dimensioni sostanzialmente corrispondenti a quelle della parete di supporto 21. Come sarà spiegato in maggior dettaglio nel seguito, il pannello di riferimenti di colore 40 viene utilizzato nell’apparato e nel metodo secondo l’invenzione per correggere le immagini acquisite nella camera di acquisizione di immagini a illuminazione controllata 2.

[0055] Il pannello di riferimenti di colore 40 comprende una pluralità di riferimenti di colore 40a, realizzati in forma di quadrilateri colorati aventi uguali dimensioni e disposti in file adiacenti. In particolare, nel pannello di riferimenti di colore 40 la pluralità di riferimenti di colore 40a comprende sei riferimenti di colore (quadrilateri colorati) 41 – 46, le cui posizioni nel pannello, le cui tonalità e le cui formule colore secondo il sistema RGB sono mostrate (con riferimento alla Figura 6) nella seguente Tabella 1:

[0056] Tabella 1

[0057] Il pannello di riferimenti di colore 40 di Figura 6 è utilizzabile nell’apparato 1, ad esempio, per determinare il grado di maturazione fenolica dell’uva tramite il metodo secondo l’invenzione. Tuttavia, come apparirà chiaro ad una persona esperta del ramo, è possibile modificare idoneamente il numero, la posizione e/o le tonalità di colore dei riferimenti di colore in base al tipo di immagine a colori da acquisire, correggere ed elaborare, ossia in base al campo di applicazione dell’apparato e del metodo secondo l’invenzione.

[0058] La camera operativa 11 comprende l’alloggiamento 13 (Figura 3), che è realizzato sostanzialmente in accoppiamento di forma con l’elemento porta-campione 12 ed è disposto per ricevere quest’ultimo in modo scorrevole. L’alloggiamento 13 è definito complessivamente da: una faccia interna 4a della parete di base 4, compresa fra l’apertura di ingresso e uscita 14 e la parete di riscontro 22 dell’elemento di riscontro 20; la parete di riscontro 22; porzioni di facce interne della prima parete laterale 7 e della seconda parete laterale 8, adiacenti alla faccia interna 4a e comprendenti le guide longitudinali 7e, 8e. L’alloggiamento 13 comunica con l’esterno, tramite l’apertura di ingresso e uscita 14 (che è parallela ed opposta alla parete di riscontro 22), e con la rimanente porzione della camera operativa 11.

[0059] La camera di acquisizione di immagini a illuminazione controllata 2 è equipaggiata con, ossia comprende, mezzi di illuminazione 19 (mostrati in Figura 3 e raffigurati schematicamente con linea tratteggiata). I mezzi di illuminazione 19 sono installati nelle facce interne delle pareti di estremità 5, 6 e delle pareti laterali 7, 8 in prossimità della sede scanalata 18 e dell’intaglio di ingresso e uscita 15. I mezzi di illuminazione 19 sono di tipo noto e possono comprendere, ad esempio, una striscia LED (SMD 3528 LED 5V USB, temperatura di colore 6500 K), ossia una striscia flessibile comprendente una pluralità di elementi illuminanti di tipo LED. I mezzi di illuminazione 19 sono inseriti in scanalature di alloggiamento (non raffigurate) ricavate nelle facce interne delle pareti di estremità 5, 6 e delle pareti laterali 7, 8, oppure sono fissati in modo amovibile alle suddette facce interne tramite mezzi di fissaggio meccanico di tipo noto (non raffigurati), ad esempio elementi a incastro oppure viti. I mezzi di illuminazione 19 sono alimentati elettricamente dalla batteria 17 tramite i cavi di alimentazione elettrica, che provengono dalla zona di alimentazione elettrica 6d (e quindi dalla batteria 17) ed entrano nella camera operativa 11 attraverso l’apertura di transito 16.

[0060] In una versione non raffigurata, l’apparato secondo l’invenzione può essere collegato (tramite cavo) ad un alimentatore elettrico di tipo noto e quest’ultimo può essere utilizzato in alternativa alla batteria. In altre versioni non raffigurate, i mezzi di illuminazione possono essere installati nelle facce interne delle pareti laterali in posizioni distanziate dalla sede scanalata e/o dall’intaglio di ingresso e uscita. In ulteriori versioni non raffigurate, i mezzi di illuminazione possono essere installati solo su alcune delle facce interne delle pareti laterali o delle pareti di estremità.

[0061] L’elemento porta-campione 12 (Figura 4) è realizzato sostanzialmente in forma di cassetto, avente una forma in pianta sostanzialmente rettangolare e comprendente una porzione contenitrice 12a e una porzione di presa 12b, definenti complessivamente una cavità porta-campione 12c. In una versione non raffigurata, in cui il corpo dell’apparato secondo l’invenzione è sostanzialmente cubico, l’elemento porta-campione è realizzato in forma di cassetto avente una forma in pianta quadrata.

[0062] La porzione contenitrice 12a comprende una coppia di pareti laterali 23, 24, una parete di fondo 25 e una parete di estremità 26. Le due pareti laterali 23, 24 sono reciprocamente parallele ed opposte e sono disposte trasversalmente alla parete di fondo 25 e alla parete di estremità 26. In ciascuna delle due pareti laterali 23, 24 è ricavata una scanalatura di guida 23a, 24a (di cui solo la scanalatura di guida 24a è mostrata in Figura 4), disposta per essere ricevuta in modo scorrevole - alternativamente secondo la direzione F1 o F2 - con la corrispondente guida longitudinale 7e, 8e della prima parete laterale 7 e della seconda parete laterale 8.

[0063] In versioni non raffigurate, è presente solo una delle due scanalature di guide oppure ciascuna delle pareti laterali è provvista di più di una scanalatura di guida. In altre versioni non raffigurate, le pareti laterali sono prive di scanalature di guida.

[0064] La porzione di presa 12b è parallela ed opposta alla parete di estremità 26 ed è realizzata in forma di piastra rettangolare, comprendente una faccia frontale 12d. La porzione di presa 12b ha una dimensione trasversale maggiore (larghezza) e una dimensione trasversale minore (altezza) maggiori rispettivamente della dimensione trasversale maggiore (altezza) e della dimensione trasversale minore (altezza) dell’apertura di ingresso e uscita 14. Conseguentemente, quando l’elemento porta-campione 12 è completamente inserito nell’alloggiamento 13 della camera operativa 11, una porzione periferica di riscontro 12e della porzione di presa 12b è giustapposta alla prima parete di estremità 5 ed è afferrabile da un operatore per estrarre l’elemento porta-campione 12 dall’alloggiamento 13. Inoltre, quando l’elemento porta-campione 12 è completamente inserito nell’alloggiamento 13 della camera operativa 11, la parete di estremità 26 della porzione contenitrice 12a è giustapposta alla parete di riscontro 22 dell’elemento di riscontro 20.

[0065] Da quanto sopra descritto, è chiaro che la cavità porta-campione 12c è definita complessivamente da: la parete di fondo 25, le due pareti laterali 23 e 24, la parete di estremità 26 e una faccia (non raffigurata) della porzione di presa 12b opposta alla faccia frontale 12d e affacciata alla parete di estremità 26.

[0066] In una versione non raffigurata, la porzione di presa ha dimensioni uguali a quelle dell’apertura di ingresso e uscita, non comprendendo quindi la porzione periferica di riscontro, e la faccia frontale della porzione di presa è provvista di un’impugnatura, ad esempio una maniglia o un pomello, per consentire di estrarre l’elemento porta-campione dall’alloggiamento. In un’altra versione non raffigurata, la porzione di presa è provvista sia della porzione periferica di riscontro, sia dell’impugnatura.

[0067] L’elemento a coperchio 10 (Figura 5) funge sostanzialmente da coperchio mobile della camera di acquisizione di immagini a illuminazione controllata 2 ed è sagomato a forma di piastra rettangolare, avente una dimensione trasversale maggiore (lunghezza) più lunga della corrispondente dimensione trasversale maggiore (lunghezza) del corpo 3. In una versione non raffigurata, le dimensioni trasversali maggiori (lunghezze) dell’elemento a coperchio e del corpo sono uguali. L’elemento a coperchio 10 comprende un’estremità di riscontro 10a e una porzione di alloggiamento 10b, estendentesi per la maggior parte della dimensione trasversale maggiore dell’elemento a coperchio 10. La porzione di alloggiamento 10b (sostanzialmente idonea a ricevere uno smartphone) è definita da un elemento a telaio 10c, approssimativamente sagomato a forma di U (con concavità opposta all’estremità di riscontro 10a). L’elemento a telaio 10c comprende un segmento intermedio 10e e due segmenti laterali 10f, 10g, dei quali il segmento intermedio 10e è interposto trasversalmente rispetto ai due segmenti laterali 10f, 10g, che sono reciprocamente paralleli. Ciascun segmento 10e-10g ha una sezione trasversale approssimativamente sagomata a forma di L (Figura 5), così da consentire ad un dispositivo di acquisizione di immagini avente una forma sostanzialmente piatta, quale ad esempio uno smartphone, di essere inserito e posizionato idoneamente nella porzione di alloggiamento 10b. Nella porzione di alloggiamento 10b è compresa una finestra 10i, sagomata a forma di quadrilatero. La finestra 10i è realizzata come un foro passante, in prossimità del segmento intermedio 10e dell’elemento a telaio 10c. Tramite la finestra 10i, la porzione di alloggiamento 10b è posta in comunicazione con la camera operativa 11 quando l’elemento a coperchio 10 chiude superiormente la camera di acquisizione di immagini a illuminazione controllata 2.

[0068] Come apparirà chiaro ad una persona esperta del ramo, la forma e le dimensioni della finestra 10i, nonché la zona della porzione di alloggiamento 10b in cui la finestra 10i è ricavata, possono essere modificate e idoneamente selezionate in base al tipo di dispositivo di acquisizione di immagini da utilizzare in combinazione con l’apparato 1. Conseguentemente, in versioni non raffigurate dell’apparato secondo l’invenzione, la finestra può essere realizzata in una zona centrale della porzione di alloggiamento oppure presso un’estremità della porzione di alloggiamento che è opposta al segmento intermedio dell’elemento a telaio. Inoltre la finestra può avere una forma differente da quella sopra descritta ed essere, ad esempio, ovale o rotonda.

[0069] L’estremità di riscontro 10a e la porzione di alloggiamento 10b sono circondate da una porzione di bordo 10d, realizzata in accoppiamento di forma con la sede scanalata 18 e con l’intaglio di ingresso e uscita 15. In questo modo, un operatore può inserire manualmente l’elemento a coperchio 10 attraverso l’intaglio di ingresso e uscita 15 e far scorrere la porzione di bordo 10d nella sede scanalata 18, alternativamente secondo la direzione F1 o F2, così da chiudere o aprire la camera operativa 11. In particolare, movimentando l’elemento a coperchio 10 secondo la direzione F1 fino a portare l’estremità di riscontro 10a a contatto con la prima parete di estremità 5, è possibile chiudere la camera operativa 11 e realizzare all’interno di quest’ultima, tramite i mezzi di illuminazione 19, condizioni ottimali di illuminazione controllata.

[0070] La porzione di alloggiamento 10b è disposta per ricevere e mantenere idoneamente in posizione un dispositivo di acquisizione di immagini (non raffigurato) di tipo noto, ad esempio uno smartphone. Quest’ultimo può essere inserito nella porzione di alloggiamento 10b, in modo che la fotocamera digitale dello smartphone sia rivolta verso la finestra 10i, e fatto scorrere nell’elemento a telaio 10c fino a portare una sua estremità a riscontro con il segmento intermedio 10e. Quando l’elemento a coperchio 10 è stato inserito nella camera operativa 11, attraverso l’intaglio di ingresso e uscita 15, e fatto scorrere completamente nella sede scanalata 18 così da chiudere la camera operativa 11, lo smartphone potrà essere utilizzato per acquisire immagini a colori di un campione desiderato, inserito all’interno della camera operativa 11 tramite l’elemento portacampione 12.

[0071] In base a quanto descritto, nell’apparato 1, e quindi nella camera di acquisizione di immagini a illuminazione controllata 2, è possibile identificare: una porzione di inserimento e rimozione campione 2a, corrispondente sostanzialmente a, e dunque comprendente, l’elemento porta-campione 12 e l’alloggiamento 13 della camera operativa 11; una porzione di acquisizione di immagini 2b, corrispondente sostanzialmente a, e dunque comprendente, l’elemento a coperchio 10 e la porzione di camera operativa 11 compresa fra l’alloggiamento 13 e l’elemento a coperchio 10.

[0072] In uso, l’apparato 1 viene posizionato in modo che la parete di base 4 sia a contatto con una superficie di appoggio (non raffigurata), che può essere, ad esempio, una porzione di tavolo, di pavimento o di terreno. Ad esempio, quando l’apparato 1 è utilizzato per la determinazione del grado di maturazione fenolica dell’uva, la superficie di appoggio può comprendere una porzione del terreno di un vigneto. In questa posizione, la parete di base 4, l’elemento a coperchio 10 e la porzione contenitrice 12a dell’elemento portacampione 12 sono paralleli alla superficie di appoggio, ossia sono sostanzialmente orizzontali se la superficie di appoggio è orizzontale, mentre le pareti di estremità 5, 6 e le pareti laterali 5-8 sono disposte trasversalmente alla superficie di appoggio, ossia sono sostanzialmente verticali se la superficie di appoggio è orizzontale.

[0073] Nella posizione dell’apparato 1 sopra descritta, per utilizzare l’apparato 1 l’operatore si posiziona di fronte, o di lato, alla prima faccia di estremità 5, in modo da poter movimentare manualmente l’elemento porta-campione 12 e l’elemento a coperchio 10. L’operatore fa scorrere l’elemento a coperchio 10 nella sede scanalata 18 secondo la direzione F1 per chiudere l’apertura 9, ossia per chiudere (superiormente) la camera operativa 11 e fa scorrere l’elemento a coperchio 10 nella sede scanalata 18 secondo la direzione F2 per rendere accessibile, ossia per aprire, la camera operativa 11. L’operatore fa scorrere l’elemento porta-campione 12 nell’alloggiamento 13 secondo la direzione F2 (ossia, verso l’interno del corpo 3) per inserire un campione (precedentemente posizionato nella cavità porta-campione 12c) nella camera operativa 11 e fa scorrere l’elemento portacampione 12 nell’alloggiamento 13 secondo la direzione F1 (ossia, verso l’esterno del corpo 3) per rimuovere il campione dalla camera operativa 11.

[0074] Sebbene la configurazione della porzione di alloggiamento 10b mostrata in Figura 5 è particolarmente idonea ad alloggiare uno smartphone, una persona esperta del ramo è agevolmente in grado modificare la suddetta configurazione per consentire di alloggiare altri tipi di dispositivi di acquisizione di immagini noti, quali ad esempio un tablet o una fotocamera digitale. Ad esempio, è possibile modificare le dimensioni dell’elemento a telaio 10c e/o variare la forma o le dimensioni dei segmenti 10e-10g in modo da consentire ad un dispositivo di acquisizione di immagini, differente da uno smartphone, di essere ricevuto nella porzione di alloggiamento 10b.

[0075] Il corpo 3 è sagomato e dimensionato in modo tale che la distanza tra l’obiettivo del dispositivo di acquisizione di immagini (smartphone, tablet o fotocamera digitale) e la parete di fondo 25 dell’elemento porta-campione 12 (e quindi tra il campione e l’obiettivo) consenta di mettere a fuoco le immagini del campione in modo idoneo. Il corpo 3 è inoltre sagomato e dimensionato in modo tale che, quando la camera operativa 11 è chiusa completamente (dall’alto) dall’elemento a coperchio 10, l’elemento porta-campione 12 è completamente inserito nell’alloggiamento 13 e il dispositivo di acquisizione di immagini è idoneamente posizionato nella porzione di alloggiamento 10b, il campo dell’immagine acquisibile dal dispositivo includa unicamente il campione contenuto nell’elemento portacampione 12 e il pannello di riferimenti di colore 40.

[0076] Al fine di esemplificare le dimensioni che l’apparato secondo l’invenzione può avere e con riferimento alla versione dell’apparato 1 mostrata nelle Figure 1-5, nella seguente Tabella 2 sono riportate alcune dimensioni relative al corpo 3, all’elemento a coperchio 10 e all’elemento porta-campione 12:

[0077] Tabella 2

[0078] Va notato che le dimensioni riportate nella Tabella 2 sono relative ad una versione dell’apparato 1 utilizzabile in combinazione con uno specifico dispositivo di acquisizione di immagini, ossia uno smartphone LG G4 (Processore 1.8 GHZ 6 Core, Ram 3 GB, 16 Megapixel). Tuttavia, una persona esperta del ramo è chiaramente e agevolmente in grado di modificare le dimensioni di cui alla Tabella 2, in funzione del tipo di dispositivo di acquisizione di immagini da utilizzare in combinazione con l’apparato 1.

[0079] Ad esempio, la Tabella 2 mostra che la dimensione trasversale maggiore (lunghezza) del corpo è inferiore alla corrispondente dimensione trasversale maggiore (lunghezza) dell’elemento a coperchio (160 mm contro 206.7 mm). Ciò è necessario al fine di posizionare in modo corretto l’obiettivo della fotocamera digitale dello smartphone LG G4 rispetto alla finestra 10i e quindi rispetto alla porzione di inserimento e rimozione campione 2a della camera di acquisizione di immagini a illuminazione controllata 2. E’ tuttavia chiaro che, utilizzando un dispositivo di acquisizione di immagini differente (ad esempio, dimensionalmente differente) dal summenzionato modello di smartphone, l’obiettivo del dispositivo di acquisizione di immagini può essere correttamente posizionato anche in una versione dell’apparato 1 in cui il corpo e l’elemento a coperchio hanno uguale dimensione trasversale maggiore (lunghezza).

[0080] Va notato che, al fine di attuare in modo efficace il metodo secondo l’invenzione, è necessario poter usufruire di un’illuminazione controllata e costante. Ciò implica che, nelle immagini acquisite da campioni differenti, eventuali differenze di colore devono essere dovute unicamente alle differenti proprietà fisiche e chimiche dei campioni, e non a differenti condizioni di luminosità in fase di acquisizione delle immagini. L’apparato 1 secondo l’invenzione soddisfa efficacemente questo requisito, in quanto consente di controllare completamente l’illuminazione del campione escludendo la variabilità connessa alla luce naturale dell’ambiente. Inoltre, grazie al pannello di riferimenti di colore 40, incorporato nell’apparato 1 e utilizzato nel metodo secondo l’invenzione per correggere le immagini RGB acquisite (come sarà spiegato più in dettaglio nel seguito), è possibile compensare efficacemente eventuali variazioni delle condizioni di illuminazione artificiale all’interno dell’apparato 1. Queste eventuali variazioni possono essere causate, ad esempio, da funzionamento anomalo e/o fenomeni di invecchiamento dei mezzi di illuminazione 19.

[0081] Il metodo secondo l’invenzione è un metodo per determinare almeno un parametro fisico e/o almeno un parametro chimico di interesse in un campione di materiale o prodotto cromaticamente disomogeneo tramite acquisizione ed elaborazione di immagini a colori del campione. Nel metodo secondo l’invenzione è possibile individuare le seguenti fasi principali:

a) Acquisire tramite un dispositivo di acquisizione di immagini un’immagine digitale RGB del campione, posto all’interno di una camera di acquisizione di immagini a illuminazione controllata (ossia, posto all’interno dell’apparato 1 secondo l’invenzione);

b) Elaborare l’immagine digitale RGB acquisita, ossia correggere l’immagine acquisita, convertire tramite algoritmo l’immagine acquisita e corretta in un corrispondente segnale unidimensionale (colorigramma) descrivente il contenuto in colore dell’immagine (ossia codificante le informazioni relative al colore dell’immagine), applicare un modello di calibrazione multivariata, ossia confrontare il segnale unidimensionale con un modello di calibrazione multivariata specifico per l’almeno un parametro fisico e/o l’almeno un parametro chimico di interesse, e ottenere tramite questo confronto valori stimati di tali parametri.

[0082] Il modello di calibrazione multivariata da utilizzare varia in base al parametro fisico o chimico di interesse ed è generabile tramite una procedura comprendente le seguenti fasi:

- Acquisire (tramite l’uso dell’apparato 1) una pluralità di immagini digitali RGB da una corrispondente pluralità di campioni di un prodotto o materiale (cromaticamente disomogeneo) di interesse;

- Analizzare i campioni, dei quali sono state acquisite le immagini utilizzando metodi e apparati analitici noti, così da determinare i valori dell’almeno un parametro fisico e/o dell’almeno un parametro chimico di interesse;

- Elaborare la pluralità di immagini digitali RGB acquisite, ossia correggere le immagini acquisite e convertire tramite algoritmo le immagini corrette in una corrispondente pluralità di segnali unidimensionali (colorigrammi) descriventi il contenuto in colore della pluralità di immagini;

- Correlare matematicamente la pluralità di segnali unidimensionali con i valori dell’almeno un parametro fisico e/o dell’almeno un parametro chimico di interesse determinati analiticamente, così da ottenere Il modello di calibrazione multivariata.

[0083] Nel seguito sono descritte in dettaglio le varie fasi del metodo secondo l’invenzione, con particolare riferimento al modo in cui viene utilizzato l’apparato 1 secondo l’invenzione in combinazione con un dispositivo di acquisizione di immagini di tipo noto, ossia una smartphone.

[0084] Va notato che, sebbene a scopo esemplificativo sia descritto l’uso dello smartphone, la persona esperta del ramo può utilizzare un altro idoneo dispositivo di acquisizione di immagini, ad esempio fotocamera digitale o tablet, adattando o modificando opportunamente l’apparato 1 precedentemente descritto.

[0085] Lo smartphone viene messo in funzione e inserito (dall’operatore) nella porzione di alloggiamento 10b dell’elemento a coperchio 10, in modo tale che la fotocamera digitale dello smartphone sia rivolta verso la finestra 10i. L’elemento a coperchio 10 viene quindi movimentato (in particolare, movimentato in modo scorrevole) manualmente nella sede scanalata 18 del corpo 3 secondo la direzione F1, così da chiudere superiormente la camera operativa 11.

[0086] In alternativa, l’operatore può prima inserire l’elemento a coperchio 10 nel corpo 3 e successivamente inserire lo smartphone nella porzione di alloggiamento 10b.

[0087] L’elemento porta-campione 12 viene aperto, ossia movimentato (in particolare, movimentato in modo scorrevole) manualmente nell’alloggiamento 13 secondo la direzione F1, e un campione di materiale o prodotto cromaticamente disomogeneo da analizzare (ad esempio, un campione costituito da bacche di uva di cui si desidera determinare il grado di maturazione fenolica) viene posto nella cavità porta-campione 12c. L’elemento porta-campione 12 viene quindi chiuso, ossia movimentato (in particolare, movimentato in modo scorrevole) nell’alloggiamento 13 secondo la direzione F2.

[0088] In alternativa, l’operatore può estrarre completamente l’elemento porta-campione 12 dal corpo 3, inserire il campione nella cavità porta-campione 12c e quindi inserire nuovamente l’elemento porta-campione 12 nel corpo 3.

[0089] Inserendo completamente l’elemento a coperchio 10 e l’elemento porta-campione 12 nel corpo 3 della camera di acquisizione di immagini a luminosità controllata 2, la camera operativa 11 viene separata dall’ambiente esterno e quindi dalla luminosità ambientale. E’ quindi possibile mettere in funzione i mezzi di illuminazione 19 e realizzare all’interno della camera operativa 11 condizioni di luminosità idonee ad acquisire immagini del campione tramite lo smartphone.

[0090] L’operatore avvia un’applicazione mobile (o app), che è stata precedentemente installata sullo smartphone e consente di acquisire un’immagine digitale RGB (fotografia a colori) del campione ed inviare i dati relativi all’immagine acquisita, o dati di input, ad un server remoto, presso il quale i dati vengono elaborati. Nel server remoto è installato un programma che consente di ricevere ed elaborare i dati relativi all’immagine acquisita, ossia: correggere l’immagine, convertire tramite algoritmo l’immagine in un colorigramma, applicare il modello di calibrazione multivariata adatto al tipo di campione e specifico per i parametri fisici e chimici di interesse, ottenere tramite questo confronto valori stimati dei suddetti parametri. L’invio dei dati può avvenire utilizzando procedure note, ossia tramite una connessione a una rete dati mobile o una connessione a una rete dati wireless. I dati di input inviati al server possono comprendere anche data e orario del campionamento, ossia data e orario in cui sono state acquisite le immagini, nonché dati per geolocalizzare il sito di campionamento (coordinate GPS).

[0091] In una versione del metodo, l’apparato 1 è utilizzato in combinazione con un dispositivo di acquisizione di immagini diverso dallo smartphone, in particolare un tablet, l’applicazione mobile può essere installata sul tablet e la fotocamera digitale di quest’ultimo può essere utilizzata per l’acquisizione di immagini del campione. L’invio dei dati al server può avvenire connettendo il tablet a una rete dati mobile o a una rete dati wireless.

[0092] In un’altra versione del metodo, l’apparato 1 è utilizzato in combinazione con una fotocamera digitale non incorporata in un dispositivo elettronico mobile (smartphone o tablet). La fotocamera digitale può essere collegata tramite connessione cablata ad un elaboratore elettronico digitale, in particolare un elaboratore elettronico digitale portatile, che a sua volta può inviare i dati da elaborare al server, ad esempio utilizzando una connessione ad una rete wireless di tipo noto. In questa versione del metodo, sull’elaboratore elettronico digitale portatile è installata una applicazione di tipo desktop, equivalente alla applicazione mobile per smartphone o tablet e utilizzabile per gestire il funzionamento della fotocamera digitale tramite l’elaboratore elettronico digitale portatile.

[0093] In una ulteriore versione del metodo, i dati relativi all’immagine acquisita sono elaborati direttamente nel dispositivo di acquisizione di immagini. Ciò può essere ottenuto utilizzando uno smartphone o un tablet, in cui sono installati sia l’applicazione mobile per l’acquisizione delle immagini, sia il programma per elaborare i dati relativi all’immagine acquisita. Analogamente, se si utilizza la fotocamera digitale non incorporata in un dispositivo elettronico mobile e collegata ad un elaboratore elettronico digitale, l’applicazione di tipo desktop per l’acquisizione delle immagini e il programma per elaborare i dati relativi all’immagine acquisita sono installati nell’elaboratore elettronico digitale.

[0094] In questo modo è possibile acquisire le immagini RGB dei campioni ed elaborare le immagini direttamente sul dispositivo di acquisizione di immagini, eliminando o minimizzando il tempo di attesa tra l’invio dei dati di input al server e la ricezione dei dati di output dal server. Inoltre, elaborare le immagini direttamente sul dispositivo di acquisizione di immagini risulta utile qualora l’operatore stia utilizzando l’apparato e il metodo secondo l’invenzione in campo (ad esempio, per determinare il grado di maturazione fenolica dell’uva) e la rete wireless non sia idoneamente accessibile (connessione wireless intermittente, lenta, limitata o assente) nella zona in cui si trova l’operatore (ad esempio, un vigneto). Le immagini così acquisite ed elaborate e i risultati ottenuti (valori dei parametri fisici e/o chimici di interesse) possono essere scaricati in un secondo tempo su un server di archiviazione, a cui il dispositivo di acquisizione di immagini può essere collegato tramite una connessione cablata o wireless.

[0095] Nel server remoto (oppure sullo smartphone o tablet) l’immagine digitale RGB del campione viene elaborata. La prima fase di elaborazione consiste nella correzione dell’immagine, che è sostanzialmente una procedura di calibrazione richiesta al fine di ridurre al minimo eventuali variazioni, dovute ad esempio a variazioni del dispositivo di acquisizione di immagini, ed è effettuata sulla base della pluralità di riferimenti di colore compresi nel pannello di riferimenti di colore posizionato nella camera operativa dell’apparato secondo l’invenzione. In particolare, se viene utilizzato il pannello di riferimenti di colore 40 di Figura 6, la pluralità di riferimenti di colore 40a comprenderà sei riferimenti di colore 41 – 46.

[0096] Una prima fase della procedura di correzione consiste nel selezionare gli m riferimenti di colore (quadrilateri colorati) inclusi nel pannello di riferimenti di colore. Dopodiché, ciascun riferimento di colore selezionato viene suddiviso in n gruppi di pixel, in modo tale da tenere conto di una possibile variabilità spaziale inclusa nei quadrilateri colorati. Per ciascun gruppo di pixel, vengono calcolati i valori mediani dei canali di colore RGB (Rosso, Verde e Blu) e i valori mediani vengono memorizzati in una matrice. Quest’ultima ha quindi dimensioni pari a {(m × n), 3}, dove m è il numero di aree selezionate, n è il numero di gruppi di pixel e 3 è il numero dei canali di colore RGB.

[0097] Per ciascun canale di colore (c), viene calcolato un modello di regressione tra il vettore mediano (ossia, il vettore numerico avente dimensioni pari a {(m × n), 1}, che corrisponde alla colonna della suddetta matrice dei valori mediani relativa al canale di colore c) estratto da un’immagine standard del pannello di riferimenti di colore presa come master (M) e il corrispondente vettore mediano (ossia, il vettore mediano relativo al medesimo canale di colore c) del pannello di riferimenti di colore dell’immagine acquisita (A) nell’apparato 1, secondo la seguente equazione (1):

M (c) = b0 (c) b1 (c) × A (c) b2 (c) × A<2 >(c) … bx (c) × A<x>(c) (1) in cui b0, b1, b2…bx sono i coefficienti di regressione del polinomio di grado x calcolati per il canale di colore c.

[0098] I coefficienti di regressione calcolati a partire dai riferimenti di colore vengono usati per standardizzare ciascun pixel dell'immagine acquisita, secondo la seguente equazione (2):

imgcorr (i, c) = b0 (c) b1 (c) × imgorig (i, c) b2 (c) × [imgorig (i, c)]<2>…+ bx (c) × [imgorig (i, c)]<x >(2) in cui:

imgcorr (i, c) è l’i-esimo pixel del canale di colore c dell’immagine corretta,

imgorig (i, c) è il corrispondente i-esimo pixel del canale di colore c dell’immagine originale,

b0, b1, b2…bx sono i coefficienti di regressione calcolati mediante l’equazione (1).

Il grado x del polinomio è definito sulla base della significatività statistica dei coefficienti b.

[0099] L’immagine corretta viene quindi convertita in un segnale unidimensionale descrivente il contenuto in colore dell’immagine (colorigramma) tramite un algoritmo (descritto in dettaglio nell’Esempio 1). L'algoritmo per la creazione dei colorigrammi consiste essenzialmente nel calcolo delle curve di distribuzione di frequenza di una serie di parametri relativi al colore, estratti da ciascuna immagine RGB. Le curve di distribuzione di frequenza vengono poi unite in sequenza e ad esse sono aggiunti ulteriori parametri statistici derivati da modelli basati sull’analisi delle componenti principali (PCA), calcolati sull'immagine RGB. In questo modo, la matrice tridimensionale di dati corrispondente all'immagine RGB, avente dimensioni {r, c, 3} (dove r è il numero di righe di pixel, c è il numero di colonne di pixel e 3 è il numero di canali, cioè i valori di R, G e B di ciascun pixel) viene ridotta a un segnale unidimensionale (colorigramma) con dimensioni {1 × 4900}. Pertanto, data una serie di n immagini, si ottiene una corrispondente matrice di colorigrammi con dimensioni {n × 4900}, che può essere quindi analizzata mediante appropriate tecniche di analisi multivariata.

[0100] Dopo aver convertito l’immagine acquisita nel corrispondente segnale unidimensionale descrivente il contenuto in colore dell’immagine, viene applicato un modello di calibrazione multivariata (elaborato secondo la procedura precedentemente descritta) in grado di prevedere il valore relativo al parametro chimico o fisico di interesse del campione in esame.

[0101] Ad esempio, se l’apparato e il metodo secondo l’invenzione sono utilizzati per la determinazione del grado di maturazione fenolica di uva appartenente ad una specifica varietà (vitigno), verrà utilizzato il modello di calibrazione multivariata ottenuto da campioni di uva della suddetta varietà. I parametri fisici dell’uva misurabili tramite l’apparato e il metodo secondo l’invenzione comprendono: intensità e tonalità (del colore), densità ottiche a 420 nm, 520 nm e 620 nm, purezza rosso. I parametri chimici dell’uva misurabili tramite l’apparato e il metodo secondo l’invenzione comprendono: antocianidine (delfinidina-3-glucoside, cianidina-3-glucoside, petunidina-3-glucoside, peonidina-3-glucoside, malvidina-3-glucoside, malvidina-3-acetilglucoside, malvidina-3-cumaroilglucoside), flavonoidi totali e antociani totali.

[0102] I dati prodotti nel server e relativi al parametro chimico o fisico di interesse, o dati di output, vengono inviati (tramite rete mobile o rete wireless) al dispositivo di acquisizione di immagini mobile o all’elaboratore elettronico digitale portatile collegato alla fotocamera digitale e visualizzati sullo schermo tramite l’applicazione mobile (sullo schermo dello smartphone o tablet) o l’applicazione desktop (sullo schermo dell’elaboratore elettronico digitale portatile collegato alla fotocamera digitale). L’elaborazione dei dati relativi alle immagini (dati di input) e la produzione e invio dei risultati (dati di output) all’operatore avvengono in un tempo estremamente ridotto. Come precedentemente descritto, in una versione del metodo secondo l’invenzione è possibile elaborare i dati relativi all’immagine acquisita direttamente nel dispositivo di acquisizione di immagini (in caso di impiego di smartphone o tablet) o nell’elaboratore elettronico digitale portatile collegato al dispositivo di acquisizione di immagini (fotocamera digitale).

[0103] I dati di output (parametri fisici e chimici di interesse) possono essere visualizzati sullo schermo sia in formato tabella che in formato mappa. La mappa visualizzata mostra i siti di campionamento e la distribuzione spaziale dei valori misurati, ossia i valori misurati per i parametri fisici e chimici di interesse nei diversi siti di campionamento. Nella distribuzione spaziale i valori dei parametri possono essere indicati da numeri o scale cromatiche. I dati dei parametri fisici e chimici di interesse acquisiti, oltre che essere visualizzati in tempo pressoché reale dall’operatore, possono essere memorizzati nel server, così da creare un archivio di dati consultabili in remoto anche a distanza di tempo e utilizzabili per effettuare ulteriori indagini o verifiche.

[0104] Ad esempio, qualora l’apparato e il metodo secondo l’invenzione siano utilizzati per determinare il grado di maturazione fenolica dell’uva, gli operatori del settore viticolo ed enologico, accedendo al server da remoto, possono visualizzare e confrontare i risultati di campionamenti effettuati in vigneti, annate viticole e varietà di uva differenti.

[0105] A scopo di esemplificare l’invenzione, ma senza con ciò limitare l’ambito di applicazione e attuazione di quest’ultima, sono descritti di seguito: un algoritmo utilizzabile nel metodo secondo l’invenzione per generare colorigrammi da immagini digitali RGB acquisite da campioni (Esempio 1); risultati di modelli di calibrazione utilizzabili per determinare il grado di maturazione fenolica dell’uva tramite l’apparato e il metodo secondo l’invenzione (Esempio 2); applicazione del metodo e dell’apparato secondo l’invenzione per valutare il grado di tostatura in campioni di caffè tostato (Esempio 3).

[0106] Esempio 1 - Algoritmo utilizzabile per generare colorigrammi da immagini digitali RGB acquisite da campioni

[0107] L’algoritmo utilizzato nel metodo secondo l’invenzione per elaborare le immagini digitali RGB acquisite tramite l’apparato secondo l’invenzione è stato sviluppato dagli Inventori e pubblicato per la prima volta in:

Automated Evaluation of Food Colour by Means of Multivariate Image Analysis Coupled to a Wavelet-Based Classification Algorithm, Anal. Chim. Acta, 2004, 515, 3-13. Pertanto, in aggiunta alla descrizione che segue, e che è sufficientemente chiara e completa da consentire ad una persona esperta del ramo di comprendere l’uso dell’algoritmo nel metodo secondo l’invenzione, eventuali ulteriori dettagli sull’algoritmo sono resi disponibili nella summenzionata pubblicazione.

[0108] L’algoritmo è stato progettato per estrarre dall’immagine RGB informazioni su parametri fisici e chimici, esprimenti specifiche proprietà del campione e correlabili all’aspetto cromatico di quest’ultimo. Ad esempio, se il metodo secondo l’invenzione è utilizzato per determinare il grado di maturazione fenolica dell’uva, i parametri di interesse comprendono, in particolare, il contenuto di antociani e polifenoli totali, il contenuto delle principali antocianidine, intensità e tonalità del colore. Tuttavia, va sottolineato come l’uso dell’algoritmo nel metodo secondo l’invenzione sia indipendente dal materiale o prodotto analizzato, poichè le variabili più rilevanti per ottenere informazioni sui campioni analizzati sono selezionate automaticamente, senza ipotesi a priori basate sulla natura del campione sotto esame.

[0109] L’algoritmo converte un’immagine (acquisita, ad esempio, tramite l’apparato secondo l’invenzione) in un segnale unidimensionale, denominato colorigramma dagli Inventori. Il colorigramma può essere considerato come una “impronta digitale” del colore dell’immagine acquisita e quindi del campione considerato. Il colorigramma permette di quantificare in maniera oggettiva l’aspetto cromatico (colore) del campione, codificandone tutti gli aspetti che risultano visibili nell’immagine.

[0110] Va notato che è possibile applicare ai colorigrammi altri algoritmi noti che effettuano una selezione di variabili, quali ad esempio: iPLS (L. Nørgaard, A. Saudland, J. Wagner, I.P. Nielsen, L. Munck, S.B. Engelsen, Interval partial least-squares regression (iPLS): a comparative chemometric study with an example from near-infrared spectroscopy, Appl. Spectrosc., 2000, 54, 413-419), GA-PLS (R. Leardi, Application of genetic algorithm–PLS for feature selection in spectral data sets, J. Chemom., 2000, 14, 643-655), WPTER (M. Cocchi, R. Seeber, A. Ulrici, WPTER: wavelet packet transform for efficient pattern recognition of signals, Chemom. Intell. Lab. Syst., 2001, 57, 97-119), WILMA (M. Cocchi, R. Seeber, A. Ulrici, Multivariate calibration of analytical signals by WILMA (Wavelet Interface to Linear Modelling Analysis), J. Chemom., 2003, 17, 512-527), sPLS-DA (K.A. Lê Cao, S. Boitard, P. Besse, Sparse PLS discriminant analysis: biologically relevant feature selection and graphical displays for multiclass problems, BMC bioinformatics, 2011, 12, 253–269).

[0111] Tramite la selezione di variabili effettuata dai suddetti algoritmi (o da altri algoritmi con funzioni analoghe) è possibile estrarre un numero limitato di variabili significative per ciascun parametro (fisico o chimico) in esame, consentendo di valutare uno o più parametri di interesse in modo estremamente rapido e accurato. Ciò consente di utilizzare l’apparato e il metodo secondo l’invenzione in situ e ottenere risultati sostanzialmente in tempo reale.

[0112] Nelle immagini digitali RGB ogni pixel è definito dai valori di intensità di tre canali di colore: rosso (R, a λ ≈ 630 nm), verde (G, a λ ≈ 545 nm) e blu (B, a λ ≈ 435 nm). Le lunghezze d’onda λ sopra indicate corrispondono approssimativamente alla risposta spettrale dell’occhio umano. Va sottolineato che, quando ci si riferisce a un’immagine RGB sono implicitamente intesi anche tutti gli spazi colore che possono essere derivati dallo spazio RGB, come il sistema HSI (tinta, saturazione e intensità). Mentre la codifica RGB è generalmente utilizzata per l'acquisizione e la visualizzazione delle immagini, il sistema HSI è più rappresentativo del modo in cui gli esseri umani percepiscono i colori ed è talvolta convenientemente utilizzabile anche per l'elaborazione delle immagini.

[0113] L’algoritmo che consente di convertire immagini digitali RGB nei corrispondenti colorigrammi è stato scritto in un ambiente per il calcolo numerico e l'analisi statistica di tipo noto, ossia MATLAB, e comprende i passaggi di seguito descritti.

[0114] L’immagine RGB (acquisita utilizzando l’apparato 1 secondo l’invenzione e corretta secondo la procedura precedentemente descritta) può essere considerata come matrice di dati tridimensionale avente dimensioni {r, c, 3}, dove r è il numero di righe di pixel, c è il numero di colonne di pixel e 3 è il numero di canali, cioè i valori di R, G e B di ciascun pixel.

[0115] La matrice tridimensionale viene convertita in una matrice bidimensionale di dimensioni {(r × c), 3}, che riporta i pixel nelle righe e i canali R, G e B nelle colonne.

[0116] La matrice bidimensionale viene ampliata aggiungendo una serie di colonne, corrispondenti ai parametri calcolati per ciascun pixel a partire dai valori di R, G e B. In particolare:

- la colonna 4 riporta i valori di Luminosità (L), cioè la somma dei valori R G B di ogni pixel;

- le colonne 5-7 riportano i rapporti tra ogni canale (R, G, B) e L (luminosità), che sono definiti come "colori relativi": rosso relativo (rR), verde relativo (rG) e blu relativo (rB); - le colonne 8-10 riportano i valori di tinta (H), saturazione (S) e intensità (I), ottenuti convertendo i dati RGB nello spazio colore HSI mediante un’opportuna funzione di conversione (di tipo noto).

[0117] Dopo i passaggi suddetti, la matrice bidimensionale raggiunge dimensioni pari a {(r × c), 10} ed è ulteriormente ampliata sfruttando una rappresentazione alternativa dell'immagine acquisita, che è ottenuta proiettando i valori RGB dell’immagine originale nello spazio delle componenti principali. Questa procedura rappresenta una trasformazione in uno spazio cromatico alternativo.

[0118] In particolare, si utilizza una tecnica statistica di tipo noto, ossia l’Analisi delle Componenti Principali (PCA), che viene applicata alla matrice RGB bidimensionale in modo da ottenere tre modelli: un primo modello (PCA_RAW) è calcolato sui dati tal quali (cioè non pre-trattati), un secondo modello (PCA_MNCN) viene calcolato sui dati centrati rispetto alla media e un terzo modello (PCA_AUTO) viene calcolato sui dati autoscalati. Poiché il numero di variabili della matrice è uguale a 3, ciascun modello PCA presenterà 3 componenti principali.

[0119] La matrice bidimensionale viene quindi ampliata aggiungendo le seguenti colonne:

- le colonne 11-13 riportano i tre vettori degli scores di PCA_RAW;

- le colonne 14-16 riportano i tre vettori degli scores di PCA_MNCN;

- le colonne 17-19 riportano i tre vettori degli scores di PCA_AUTO.

[0120] La matrice bidimensionale raggiunge così dimensioni {(r × c), 19} e per ciascuna delle 19 colonne ottenute viene calcolata la corrispondente funzione di distribuzione, di lunghezza pari a 256 punti.

[0121] La prima parte del colorigramma è ottenuta unendo in sequenza le 19 curve di distribuzione di frequenza, che portano alla costruzione di un vettore di lunghezza pari a (19 × 256) = 4864 punti.

[0122] La seconda parte del colorigramma è ottenuta unendo in sequenza i valori dei vettori dei loadings ottenuti da PCA (3 valori per ciascun vettore dei loadings × 3 componenti principali = 9 punti) e degli autovalori delle 3 componenti principali (3 punti), per ciascuno dei 3 modelli PCA (PCA_RAW, PCA_MNCN e PCA_AUTO). Questa procedura porta alla costruzione di un vettore di lunghezza pari a [(9 3) × 3] = 36 punti.

[0123] Il colorigramma completo è quindi generato unendo in sequenza le summenzionate prima parte e seconda parte, così da ottenere un vettore di lunghezza pari a (4864 36) = 4900 punti, che descrive le proprietà di colore dell'immagine.

[0124] Figura 7 mostra un esempio di colorigramma in cui tutti i picchi sono stati numerati. La descrizione del colorigramma di Figura 7 è riportata nella seguente Tabella 3:

[0125] Tabella 3

[0126] Esempio 2 – Risultati di modelli di calibrazione utilizzabili per determinare il grado di maturazione fenolica dell’uva tramite l’apparato e il metodo secondo l’invenzione [0127] Utilizzando l’apparato e il metodo secondo l’invenzione, in combinazione con un dispositivo di acquisizione di immagini di tipo noto (smartphone), immagini di campioni di uva delle varietà Ancellotta e Lambrusco Salamino sono state acquisite ed elaborate in modo da produrre informazioni di interesse correlate al colore dei campioni. Sono stati calcolati vari modelli matematici, basati su tecniche di selezione di variabili e calibrazione multivariata, per mettere in relazione i valori di parametri legati al colore misurati in laboratorio con le immagini acquisite dei campioni.

[0128] Per tutti i campioni sono stati analizzati 15 parametri (fisici e chimici), elencati nella Tabella 4 di seguito riportata:

[0129] Tabella 4

[0130] I 15 parametri sono stati determinati utilizzando metodi e apparati noti, ossia metodiche analitiche di riferimento utilizzate nei laboratori specializzati, in particolare spettroscopia UV-Vis e cromatografia liquida ad alte prestazioni (HPLC). I modelli sono stati elaborati utilizzando una parte dei campioni dai quali sono state acquisite le immagini, denominata “set di calibrazione” (Cal), e validati utilizzando un “set di predizione” (Pred), comprendente le immagini dei campioni rimanenti. Confrontando i valori ottenuti in predizione con i valori reali ottenuti in laboratorio è stato quindi possibile validare i modelli, stimandone l’efficacia e l’affidabilità.

[0131] Le prestazioni dei modelli di calibrazione sono state espresse mediante il coefficiente di determinazione (R<2>), calcolato sia sul set di calibrazione (R<2 >Cal) che sul set esterno di predizione (R<2 >Pred). R<2 >è particolarmente utile per confrontare direttamente i modelli calcolati su diversi parametri, in quanto non dipende dalla scala di misura del parametro considerato. Il suo valore può variare tra 0 e 1 in calibrazione e può assumere valori negativi in predizione (qualora il modello abbia prestazioni molto scadenti).

[0132] Le prestazioni dei modelli sono inoltre state espresse in termini di errore quadratico medio (RMSE), calcolato sia in calibrazione (RMSEC) che in predizione (RMSEP). RMSE rappresenta la deviazione media riscontrata tra i valori misurati sperimentalmente ed i corrispondenti valori previsti dal modello ed è espressa nelle medesime unità di misura del parametro di interesse. Va sottolineato che i valori di R<2 >e RMSE sono influenzati sia dal contributo dell’errore del modello di calibrazione, che dall’errore sperimentale associato alla determinazione analitica del parametro sperimentale di interesse.

[0133] Nella Tabella 4 sono riassunti i risultati dei vari modelli ottenuti per i campioni delle due varietà di uva testate (Ancellotta e Lambrusco Salamino; annata 2016). Si può osservare che per l’uva di varietà Ancellotta sono stati ottenuti modelli soddisfacenti per la predizione di tutti i parametri, ad eccezione del parametro “Densità ottica a 620 nm”. Il motivo per cui questo parametro non viene predetto in modo soddisfacente è che il valore di assorbanza dei campioni a 620 nm, corrispondente alla determinazione spettrofotometrica eseguita in laboratorio per questo parametro, ha valori estremamente bassi, vicini alla linea di base del segnale spettrale.

[0134] I risultati ottenuti sono soddisfacenti anche per l’uva di varietà Salamino, ad eccezione dei parametri “Intensità” e “Flavonoidi totali”. Va notato che i flavonoidi sono una grande famiglia di composti polifenolici idrossilati: il gruppo principale è costituito dagli antociani (pigmenti di colore rosso porpora), mentre molti altri flavonoidi non sono particolarmente colorati, come i flavonoli (pigmenti di colore giallo pallido) e i flavanoli (pigmenti incolori, che diventano bruni in caso di ossidazione). Pertanto, le immagini digitali RGB sono più adatte a prevedere con precisione il contenuto di antociani, che aumenta durante la maturazione influenzando notevolmente il colore rosso-violaceo dell'uva.

[0135] In generale, ad eccezione dei tre summenzionati parametri, l’errore associato alla predizione di parametri fisici e chimici di interesse tramite l’uso dell’apparato e del metodo secondo l’invenzione è limitato e comunque assolutamente compatibile con le esigenze degli operatori in campo viticolo ed enologico. Come apparirà chiaro ad una persona esperta del ramo, utilizzando l’apparato e il metodo secondo l’invenzione è possibile realizzare modelli di calibrazione idonei anche per varietà di uva rossa differenti dalle varietà Ancellotta e Lambrusco Salamino. Inoltre, in maniera analoga a quanto viene fatto con apparati e metodi analitici noti, ad esempio nella spettrofotometria NIR, i dati acquisiti durante l’uso routinario del metodo e dell’apparato secondo l’invenzione potranno essere utilizzati anche per aggiornare i modelli di calibrazione, così da rendere questi ultimi meno influenzabili dalla variabilità annuale dei parametri di interesse dell’uva.

[0136] Esempio 3 – Applicazione del metodo e dell’apparato secondo l’invenzione per valutare il grado di tostatura in campioni di caffè tostato

[0137] E’ noto che il colore è una proprietà fondamentale del caffè, in quanto è un indicatore del processo di tostatura. I vari tipi di caffè vengono infatti identificati sia dal tipo di miscela che dal colore esibito dalla miscela dopo il processo di tostatura. Più in dettaglio, tipi differenti di caffè sono differenziabili tra loro in base alla ricetta, ossia in base alla specifica miscela di varietà differenti di caffè in rapporti variabili. Ogni ricetta viene sottoposta ad uno specifico protocollo di tostatura, in cui i parametri relativi a tempo e temperatura sono ben definiti. Di conseguenza, le varie ricette hanno un differente colore e quest’ultimo deve essere controllato per ogni lotto di produzione, al fine di verificare che il lotto di produzione sia conforme alle specifiche produttive.

[0138] Nell’industria della torrefazione, il colore della ricetta viene misurato utilizzando un colorimetro dedicato. Il risultato della misurazione è denominato “indice di colore” e, in breve, rappresenta una misura di riflettanza del campione in un ristretto intervallo di lunghezze d’onda comprese nell’infrarosso. Ogni ricetta ha un indice di colore atteso ed è valutata come conforme alle specifiche aziendali nel caso in cui il valore di indice di colore misurato sul campione dopo macinatura sia compreso in un intervallo pari al valore dell’indice di colore atteso ± 4 unità.

[0139] Tuttavia, i colorimetri noti consentono di misurare l’indice di colore solo su aree ristrette del campione, non consentendo quindi di valutare eventuali disomogeneità sulla superficie del campione, che possono causare errori di misura. Inoltre, il colorimetro è uno strumento analitico da banco, che viene posizionato in un laboratorio dedicato all’interno dello stabilimento di produzione. Pertanto, per effettuare il controllo della conformità dei lotti di caffè dopo la tostatura l’operatore è costretto a prelevare un’idonea quantità di campione e portare il campione nel laboratorio per eseguire l’analisi.

[0140] Conseguentemente, è stata valutata sperimentalmente la possibilità di utilizzare l’apparato e il metodo secondo l’invenzione per rendere disponibile un sistema di misura del colore del caffè tostato riproducibile ed efficiente, basato sull’elaborazione di immagini digitali RGB acquisite da campioni di diverse tipologie di caffè tostato macinato.

[0141] Le immagini sono state acquisite dai campioni (analizzati anche con un colorimetro di tipo noto) utilizzando l’apparato secondo l’invenzione e quindi elaborate applicando il metodo secondo l’invenzione. Le immagini acquisite tramite l’apparato 1 in combinazione con un dispositivo di acquisizione di immagini di tipo noto (smartphone) sono state corrette e quindi convertite tramite algoritmo in colorigrammi. Sono stati quindi calcolati modelli matematici di calibrazione, in particolare modelli di calibrazione multivariata, per mettere in relazione il valore di indice di colore misurato con il colorimetro con le immagini dei campioni acquisite tramite l’apparato secondo l’invenzione. Le immagini acquisite sono state suddivise in un set di calibrazione (Cal), utilizzato per il calcolo dei modelli, ed in un set di validazione (Pred), utilizzato per la validazione dei modelli stessi. Sono stati calcolati numerosi modelli di calibrazione per identificare le proprietà di colore delle immagini acquisite maggiormente correlate con l’indice di colore dei campioni di caffè.

[0142] Le prestazioni dei modelli sono state espresse in termini di errore quadratico medio (RMSE), come nel precedente Esempio 2. I valori di RMSE sono stati calcolati sia in calibrazione (RMSEC) che in predizione (RMSEP). Inoltre, le prestazioni dei modelli sono state espresse anche in termini di coefficiente di determinazione (R<2>), calcolato sia in calibrazione (R<2 >Cal) che in predizione (R<2 >Pred). Nella seguente Tabella 5 sono riportati i risultati del modello di calibrazione migliore:

[0143] Tabella 5

[0144] Si può notare che sono stati ottenuti risultati molto soddisfacenti, in quanto l’errore del modello di calibrazione è inferiore rispetto alle tolleranze aziendali (indice di colore atteso ± 4 unità).

[0145] I suddetti risultati rendono possibile la sostituzione del colorimetro con un sistema basato sull’apparato e metodo secondo l’invenzione per valutare l’indice di colore del caffè tostato macinato. In questo modo, l’operatore può valutare il colore delle diverse tipologie di caffè tostato macinato direttamente presso la linea di produzione, senza la necessità di portare i campioni in laboratorio. Le immagini digitali RGB acquisite e i risultati ottenuti possono essere memorizzati in un server aziendale, così da creare un archivio di dati consultabili in remoto anche a distanza di tempo e utilizzabili per effettuare ulteriori indagini o verifiche. Va inoltre notato che, sebbene i risultati sopra esposti siano stati ottenuti utilizzando l’apparato 1 in combinazione con uno smartphone, è chiaramente possibile sostituire lo smartphone con altro dispositivo (un tablet o una semplice fotocamera digitale).

[0146] Da quanto descritto ed esemplificato in precedenza, si può affermare che il metodo e il dispositivo secondo l’invenzione consentono di superare efficacemente gli inconvenienti della tecnica nota e di ottenere molteplici vantaggi. Sono inoltre possibili varianti e/o aggiunte a quanto sopra descritto e/o a quanto illustrato nei disegni allegati.

[0147] Ad esempio, sebbene nella versione dell’apparato 1 descritta con riferimento alle Figure 1-5 l’elemento porta-campione 12 e l’elemento a coperchio 10 siano movimentati manualmente, è possibile equipaggiare l’apparato 1 con mezzi di azionamento di tipo noto. I mezzi di azionamento possono comprendere, ad esempio, attuatori lineari a cremagliera o a vite senza fine, opportunamente dimensionati e posizionati fra il corpo 3 e l’elemento porta-campione 12 e/o l’elemento a coperchio 10. Gli attuatori possono essere alimentati dalla batteria 17.

[0148] Sebbene nella versione dell’apparato 1 descritta con riferimento alle Figure 1-5 l’elemento a coperchio 10 sia movimentato in modo scorrevole, è possibile realizzare una versione dell’apparato 1 in cui l’elemento a coperchio è incernierato sul corpo 3, in corrispondenza di una pareti di estremità 5, 6 oppure di una delle pareti laterali 7, 8.

[0149] Inoltre, sebbene nella versione dell’apparato 1 descritta con riferimento alle Figure 1-5 l’elemento porta-campione 12 venga aperto e chiuso in corrispondenza della prima parete di estremità 5, è possibile realizzare una versione alternativa dell’apparato 1 in cui l’elemento porta-campione 12 sia apribile e chiudibile lateralmente rispetto al corpo 3, cioè sia apribile e chiudibile in corrispondenza di una delle pareti laterali 7, 8.

[0150] E’ inoltre possibile realizzare una versione dell’apparato 1 in cui l’elemento portacampione 12 e l’elemento a coperchio 10 sono ambedue apribili e chiudibili mediante scorrimento nella medesima direzione F1 o F2.

Claims (36)

1. RIVENDICAZIONI 1. Apparato (1) per determinare almeno un parametro fisico e/o almeno un parametro chimico di un campione di un materiale o prodotto cromaticamente disomogeneo, comprendente una camera di acquisizione di immagini a illuminazione controllata (2), detta camera di acquisizione di immagini a illuminazione controllata (2) comprendendo una porzione di inserimento e rimozione campione (2a) e una porzione di acquisizione di immagini (2b).
2. 2. Apparato (1) secondo la rivendicazione 1, in cui detta camera di acquisizione di immagini a illuminazione controllata (2) comprende mezzi di illuminazione (19) disposti per fornire una illuminazione interna non influenzata dalla luminosità ambientale esterna.
3. 3. Apparato (1) secondo la rivendicazione 1, oppure 2, in cui detta camera di acquisizione di immagini a illuminazione controllata (2) comprende un corpo (3) internamente cavo, detto corpo (3) comprendendo una pluralità di pareti (4, 5, 6, 7, 8) definenti complessivamente una camera operativa (11) provvista di un’apertura (9).
4. 4. Apparato (1) secondo la rivendicazione 3, quando dipendente dalla rivendicazione 2, in cui detti mezzi di illuminazione (19) sono compresi in detta camera operativa (11).
5. 5. Apparato (1) secondo la rivendicazione 3, oppure 4, in cui detta pluralità di pareti (4, 5, 6, 7, 8) comprende una parete di base (4), un coppia di pareti di estremità (5, 6) e una coppia di pareti laterali (7, 8).
6. 6. Apparato (1) secondo la rivendicazione 5, quando dipendente dalla rivendicazione 4, in cui detti mezzi di illuminazione (19) sono installati in facce interne di dette pareti di estremità (5, 6) e di dette pareti laterali (7, 8).
7. 7. Apparato (1) secondo la rivendicazione 5, oppure 6, in cui detta pluralità di pareti (4, 5, 6, 7, 8) comprende una pluralità di bordi liberi (5a, 6a, 7a, 8a) definenti complessivamente detta apertura (9) e in cui detta apertura (9) è opposta a detta parete di base (4).
8. 8. Apparato (1) secondo una delle rivendicazioni da 3 a 7, in cui detta porzione di inserimento e rimozione campione (2a) comprende un elemento porta-campione (12) disposto per ricevere detto campione e un alloggiamento (13), detto alloggiamento (13) essendo ricavato in detta camera operativa (11) ed essendo disposto per ricevere in modo scorrevole detto elemento porta-campione (12) .
9. 9. Apparato (1) secondo una delle rivendicazioni da 3 a 8, in cui detta porzione di acquisizione di immagini (2b) comprende un elemento a coperchio (10) e una porzione di detta camera operativa (11) compresa fra detto alloggiamento (13) e detto elemento a coperchio (10), detto elemento a coperchio (10) essendo disposto per consentire a detta camera operativa (11) di essere alternativamente aperta o chiusa.
10. 10. Apparato (1) secondo la rivendicazione 9, quando dipendente dalla rivendicazione 7 oppure dalle rivendicazioni 8 o 9 quando dipendenti dalla rivendicazione 7, in cui detto elemento a coperchio (10) è ricevuto in modo scorrevole in una sede scanalata (18) ricavata in detto corpo (3).
11. 11. Apparato (1) secondo una delle rivendicazioni da 3 a 10, in cui detta camera di acquisizione di immagini a illuminazione controllata (2) comprende un pannello di riferimenti di colore (40), detto pannello di riferimenti di colore (40) essendo posizionato all’interno di detta camera operativa (11).
12. 12. Apparato (1) secondo la rivendicazione 11, quando dipendente dalla rivendicazione 8, oppure da una delle rivendicazioni da 9 a 11 quando dipendenti dalla rivendicazione 8, in cui detto pannello di riferimenti di colore (40) è posizionato su un elemento di riscontro (20) delimitante detto alloggiamento (13).
13. 13. Apparato (1) secondo una delle rivendicazioni da 8 a 12, in cui detto elemento portacampione (12) è realizzato in forma di cassetto.
14. 14. Apparato (1) secondo una delle rivendicazioni da 9 a 13, in cui detto elemento a coperchio (10) comprende una porzione di alloggiamento (10b) disposta per ricevere un dispositivo di acquisizione di immagini.
15. 15. Apparato (1) secondo la rivendicazione 14, quando dipendente dalla rivendicazione 3, oppure da una delle rivendicazioni da 4 a 13 quando dipendenti dalla rivendicazione 3, in cui, in detta porzione di alloggiamento (10b), è ricavata una finestra (10i) disposta per mettere in comunicazione detta porzione di alloggiamento (10b) con detta camera operativa (11).
16. 16. Apparato (1) secondo una delle rivendicazioni da 2 a 15, comprendente una batteria (17) disposta per alimentare elettricamente detti mezzi di illuminazione (19).
17. 17. Uso dell’apparato (1) secondo una delle rivendicazioni da 1 a 16 per determinare almeno un parametro fisico e/o almeno un parametro chimico di un campione di un materiale o prodotto cromaticamente disomogeneo.
18. 18. Uso dell’apparato (1) secondo la rivendicazione 17, in cui detto campione di un materiale o prodotto cromaticamente disomogeneo è un campione di uva e in cui detto almeno un parametro fisico e/o detto almeno un parametro chimico sono correlati al grado di maturazione fenolica di detta uva.
19. 19. Metodo per determinare almeno un parametro fisico e/o almeno un parametro chimico di un campione di un materiale o prodotto cromaticamente disomogeneo, comprendente le seguenti fasi: - Posizionare detto campione all’interno di un apparato (1) comprendente una camera di acquisizione di immagini ad illuminazione controllata (2), in detta camera di acquisizione di immagini ad illuminazione controllata (2) essendo compresa una camera operativa (11) separabile dall’ambiente esterno e dalla luminosità ambientale e disposta per ricevere detto campione; - Acquisire un’immagine digitale RGB di detto campione utilizzando un dispositivo di acquisizione di immagini; - Elaborare detta immagine digitale RGB acquisita; detto elaborare comprendendo correggere detta immagine digitale RGB acquisita, convertire detta immagine digitale RGB acquisita e corretta in un corrispondente segnale unidimensionale descrivente il contenuto in colore di detta immagine, applicare un modello di calibrazione multivariata a detto segnale unidimensionale, detto modello di calibrazione multivariata essendo specifico per detto almeno un parametro fisico e/o detto almeno un parametro chimico, detto applicare comprendendo confrontare detto segnale unidimensionale con detto modello di calibrazione multivariata, e ottenere valori stimati di detto almeno un parametro fisico e/o detto almeno un parametro chimico tramite detto confrontare.
20. 20. Metodo secondo la rivendicazione 19, in cui detto posizionare comprende: - Movimentare un elemento porta-campione (12) di detta camera di acquisizione di immagini ad illuminazione controllata (2) in un alloggiamento (13) di detta camera operativa (11) secondo una direzione (F1), così da estrarre detto elemento portacampione (12) da detta camera operativa (11); - Inserire detto campione in detto elemento porta-campione (12); - Movimentare nuovamente detto elemento porta-campione (12) secondo una ulteriore direzione (F2), detta ulteriore direzione (F2) essendo parallela e opposta a detta direzione (F1), così da trasferire detto elemento porta-campione (12) e detto campione all’interno di detta camera operativa (11).
21. 21. Metodo secondo la rivendicazione 20, comprendente chiudere un’apertura (9) di detta camera di acquisizione di immagini ad illuminazione controllata (2) utilizzando un elemento a coperchio (10), in modo da separare detta camera operativa (11) da detto ambiente esterno e detta luminosità ambientale.
22. 22. Metodo secondo la rivendicazione 21, comprendente posizionare detto dispositivo di acquisizione di immagini in una porzione di alloggiamento (10b) compresa in detto elemento a coperchio (10), detto posizionare essendo effettuato prima o dopo di detto chiudere detta apertura (9).
23. 23. Metodo secondo la rivendicazione 22, comprendente mettere in funzione mezzi di illuminazione (19) compresi in detta camera operativa (11), così da realizzare all’interno di detta camera operativa (11) condizioni di luminosità idonee a detto acquisire un’immagine digitale RGB di detto campione.
24. 24. Metodo secondo una delle rivendicazioni da 19 a 23, in cui detto correggere comprende utilizzare un pannello di riferimenti di colore (40) compreso in detta camera operativa (11).
25. 25. Metodo secondo una delle rivendicazioni da 19 a 24, in cui detto convertire detta immagine digitale RGB acquisita in un corrispondente segnale unidimensionale comprende utilizzare un algoritmo.
26. 26. Metodo secondo una delle rivendicazioni da 19 a 25, in cui detto elaborare detta immagine digitale RGB acquisita è effettuato internamente a detto dispositivo di acquisizione di immagini oppure in un elaboratore elettronico digitale o server collegato a detto dispositivo di acquisizione di immagini.
27. 27. Metodo secondo la rivendicazione 26, in cui detto elaboratore elettronico digitale o server è collegato a detto dispositivo di acquisizione di immagini tramite una connessione selezionata dal gruppo costituito da: connessione cablata, connessione a rete dati mobile e connessione a rete dati wireless.
28. 28. Metodo secondo una delle rivendicazioni da 19 a 27, comprendente inoltre generare detto modello di calibrazione multivariata tramite una procedura comprendente le seguenti fasi: - Acquisire una pluralità di immagini digitali RGB da una corrispondente pluralità di campioni di detto prodotto o materiale cromaticamente disomogeneo; - Analizzare detta pluralità di campioni utilizzando metodi e apparati analitici noti, così da determinare una pluralità di valori di detto almeno un parametro fisico e/o detto almeno un parametro chimico; - Elaborare detta pluralità di immagini digitali RGB acquisite, detto elaborare comprendendo correggere dette immagini acquisite e convertire dette immagini corrette in una corrispondente pluralità di segnali unidimensionali, detti segnali unidimensionali descrivendo il contenuto in colore di dette immagini; - Correlare matematicamente detta pluralità di segnali unidimensionali con detta pluralità di valori determinati analiticamente di detto almeno un parametro fisico e/o detto almeno un parametro chimico, così da ottenere detto modello di calibrazione multivariata.
29. 29. Metodo secondo una delle rivendicazioni da 19 a 28, comprendente inoltre archiviare in un server o in un elaboratore elettronico digitale dati ottenuti acquisendo detta immagine digitale RGB e/o dati ottenuti elaborando detta immagine digitale RGB acquisita.
30. 30. Metodo secondo una delle rivendicazioni da 19 a 29, in cui detto campione di un materiale o prodotto cromaticamente disomogeneo è un campione di uva e in cui detto almeno un parametro fisico e/o detto almeno un parametro chimico sono correlati al grado di maturazione fenolica di detta uva.
31. 31. Metodo secondo la rivendicazione 30, in cui in cui detto almeno un parametro fisico è selezionato dal gruppo costituito da: intensità del colore, tonalità del colore, densità ottica a 420 nm, densità ottica a 520 nm, densità ottica a 620 nm e purezza rosso.
32. 32. Metodo secondo la rivendicazione 30, in cui in cui detto almeno un parametro chimico è selezionato dal gruppo costituito da: antocianidine, flavonoidi totali e antociani totali.
33. 33. Programma comprendente un codice per attuare il metodo secondo le rivendicazioni da 19 a 32 quando detto programma viene eseguito in un elaboratore elettronico digitale.
34. 34. Supporto leggibile da un elaboratore elettronico digitale e contenente un programma secondo la rivendicazione 33.
35. 35. Elaboratore elettronico digitale nel quale è stato caricato o memorizzato un programma secondo la rivendicazione 33.
36. 36. Elaboratore elettronico digitale secondo la rivendicazione 35, detto elaboratore elettronico digitale essendo provvisto di, o collegato a, una fotocamera digitale.