画像認識とAIで柑橘の腐敗を選別、防止──愛媛県のスマート農業事例

柑橘類の生産量日本一を誇る愛媛県は、温州ミカンに加え、中晩柑の高級品の生産も盛んだ。

そんな同県にとって悩みの種は、流通段階での腐敗の発生。腐敗を減らすために重要になるのが、農家の目視による選別だ。この部分にAI(人工知能)を取り入れる試みが始まった。

AIにミカンを認識させているところ

筆者の愛媛の実家では、冬になるとミカンを段ボール箱でドカ買いする。そうすると、周りのミカンが食べごろなのに、一つだけ先に腐ってしまうものが必ずと言っていいほど出てくる。

箱買いした温州ミカンなら、緑色に変色したミカンを見ても「ああ、またか」と思う程度で済む。だが、贈答品にするような高級な柑橘となると、わずか一個の腐敗でも、ブランドイメージを大きく損なうことになりかねない。


流通段階の廃棄ロス削減に画像分析とAI

そもそも、みかんのカビが発生する理由はどこにあるのか。

「付着したカビ菌が果皮の傷口から入って、腐敗が発生する。これが柑橘の流通段階の課題です。温州ミカンだと、収穫から店頭に並ぶまでの約14日間で、約10%を廃棄するといわれています」

愛媛県産業技術研究所技術開発部副部長の亀岡啓さんはこう説明する。この長年の悩みを解消すべく、流通段階でのロスを減らす研究が、県を挙げて進められている。抗菌機能のある果実袋や段ボールなどの開発に加え、画像判別とAIを使った選果技術を確立しようとしている。


腐敗の原因は、病気や浮皮(収穫前の高温・多雨により果肉と果皮が離れて実がブカブカする現象)が多い。こうした問題のある柑橘は、産地の共同選果場などに持ち込む前に農家が行う「家庭選別」と呼ばれる段階ではじかれる。

共同選果場で使われる選果機は、大小の選別をしたり、光センサーで糖度や酸度などの選別はするけれども、家庭選別と同様の機能はない。家庭選別は、人の目で判断するものなので、当然ながら精度に個人差が出る。


高齢化と人手不足でニーズが増加

生産現場の高齢化が進む中、熟練者でなくとも選別できるようにできないか、そもそも人手不足なので家庭選別に人手を割かなくても済むようにできないか──といった、機械化や自動化を望む声が寄せられるようになった。

そこで、県とJA全農えひめ、県内の選果機メーカーなどが共同でAI選果の技術開発に乗り出したのだ。

ミカンの向きを変えながら箱の上部に設置した一眼レフカメラで撮影

2018年冬から、柑橘類の研究拠点である県のみかん研究所(宇和島市)の圃場で、「紅まどんな」と温州ミカンの良品と病気などの問題のあるものを収集。それを県の産業技術研究所(松山市)で一眼レフカメラで写真を撮り、データベース化した。撮影した枚数は3000枚以上で、写真の画質をわざと下げたり、色味を変えたりして3万枚まで増やした。

ソウカ病のミカン(愛媛県産業技術研究所提供)

データベースの作成を今後も続けつつ、病気を判別するシステムを構築する。ミカンをカメラの前に置けば、病気のエリアを表示できるよう、パソコンのGPU(画像処理装置)を使って設定している。試験的にカンキツそうか病(表皮が荒れる)、ハナアザミ(表皮が部分的に変色する)、カンキツ黒点病(表皮に黒い斑点ができる)の三つの病気の早生(わせ)ミカンについて、AIを使って判別できるか試したところ、静止状態を撮影すると95%正しく認識できた。

「AIを使うには、少なくとも1万枚の写真が必要で、データが多いほど認識率が上がるのが通例。今後も、どんなデータでも集めたい」

データの蓄積と、システムの構築を進める産業技術研究所技術開発部の菊地敏夫さんはこう話す。


ゆくゆくは選果機にAI搭載の可能性も

愛媛県産業技術研究所の亀岡啓さん(左)と菊地敏夫さん

2019年度から2020年度にかけて、病害の診断ができるプログラムを開発したいという。その後、技術をどう実用化するのか。

「最終形態は、可能であれば、AIを選果機に組み込んでしまう。つまり、家庭選果の機能を選果機に付加する」(菊地さん)

ただし、課題もある。

「選果機の処理能力は高く、1秒間に10個、20個を処理してしまう。AIがこの処理速度に追いつけなければ、選果機とは分離して、一つのシステムとして売っていくことを考えています」(同)

選果機に組み込めず、家庭選果用のシステムつくって販売する場合でも、需要はあるという。県は、AIを使ったシステムや腐敗防止の資材などの組み合わせで「物流段階での果実腐敗を大箱輸送では半減、高級柑橘では“0(ゼロ)”」という目標を掲げる。始まったばかりの開発の今後に期待したい。


【事例紹介】スマート農業の実践事例
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WRITER LIST

  1. 福田浩一
    ふくだこういち。東京農業大学農学部卒。博士(農業経済学)。大学卒業後、全国農業改良普及支援協会に在籍し、普及情報ネットワークの設計・運営、月刊誌「技術と普及」の編集などを担当(元情報部長)。2011年に株式会社日本農業サポート研究所を創業し、海外のICT利用の実証試験や農産物輸出などに関わった。現在は主にスマート農業の実証試験やコンサルなどに携わっている。http://www.ijas.co.jp/
  2. 中村圭佑
    なかむらけいすけ。明治大学農学部卒業後、日本農薬株式会社に約7年勤務。その後、大手経営コンサルティング会社を経て、FOOD BOX(現在登記準備中)を2019年7月に起業。Facebook:https://www.facebook.com/foodboxjp/、Instagram:https://www.instagram.com/foodbox_jp/
  3. 百花繚乱
    趣味は料理、漫画、読書のミドルの男です。商社勤務で全国や海外を転々しているうちに、故郷に哀愁を覚え、約10年前に地元の農業関連会社にとらばーゆ。
  4. さわちん
    2児の父。あるきっかけにより農業のイメージを変えたいと考え、16年間のサラリーマン生活にピリオドを打つことを決意。2020年春、家族で田舎に移住し、新規就農を目指す。自身が「移住×就農のモデルケース」となるために、いろんな方面へ向けて奮闘中。
  5. 藤本一志
    ふじもとかずし。大学・大学院の6年間を通して地域づくりと農業の活動に関わる。1年間のサラリーマン生活の後、学生時代から活動していた地域に移住し、2拠点居住を開始する。移住支援を通じた地域づくり活動に取り組む傍ら、兼業農家として稲作に取り組む。