農業市場におけるハイパースペクトルイメージング サイズと展望 2024-2032

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市場動向

市場牽引要因

世界的な食品安全への懸念の高まり

食品安全は現在、世界的な主要な懸念事項の一つです。農作物の品質監視の不備が、食品安全問題の深刻化の一因となっています。検出は通常、化学分析を組み合わせた無作為検査によって行われますが、必然的に検出時間が長くなり、結果の精度が低下します。そのため、不適切な農作物の品質検査は、食中毒の発生を大幅に増加させています。

ハイパースペクトルイメージング技術は、世界的な食料不安の問題に対処し、食中毒の発生を減らすために、農作物の健康状態を監視するために使用されています。農作物の生理機能や健康状態の変化は、その反射特性を変える可能性があります。さらに、ハイパースペクトルイメージングは​​これらの小さな変化を検知し、病気、栄養不足、水ストレスなど、様々な要因から生じる植物ストレスなどの状態を特定することができます。したがって、ハイパースペクトルイメージングは​​世界的な食料不安への適切な解決策であり、食中毒の発生を抑制することで市場の成長を促進することができます。

従来型農業における農作物の不作の増加

農作物の不作、つまり収穫の失敗とは、予想よりも収穫量が減少することです。農作物の不作は多くの問題を引き起こし、主にサプライチェーンの混乱を引き起こします。農家にとっては期待された収穫量が得られず、大規模な農作物の不作は国の経済に影響を及ぼします。農作物の不作は、悪天候、予測不可能な気象条件、不適切な農業慣行、害虫、病気など、様々な理由で発生します。

世界的な大規模農作物の不作の増加は、農業市場におけるハイパースペクトルイメージングの世界的な推進力となることが期待されています。ハイパースペクトルイメージングと同様に、作物の土壌に存在する病原体や害虫を継続的に監視・検出することで、作物の健康状態を適切に維持することができます。植物の健康状態に関する情報を入手することで、植物の健康状態を維持・改善し、作物の不作のリスクを低減するための適切な措置を講じることができ、市場の成長を促進できます。

市場の制約

設備費の高さ

設備費は、あらゆる技術機器の成長、開発、導入において重要な役割を果たします。農業において、技術ソリューションは主に収量の増加と作物の不作のリスク低減に用いられています。ハイパースペクトルイメージングは​​、幅広い業界で利用されている技術です。しかし、農業におけるこの技術の導入は依然として低く、ハイパースペクトルイメージングの導入が遅れている理由の一つは、設備費の高さです。

ハイパースペクトルイメージング機器は、ハードウェアとソフトウェアの両方のセグメントに分類されます。ハードウェア機器は、カメラ、スキャナー、センサー、画像処理プロセッサで構成されています。この技術は比較的新しいものであり、農業業界に幅広いソリューションを提供するため、ハードウェアコストは高額です。特に、農家がこれらの技術に投資する資金を持たない発展途上国では、この技術の導入において大きな障害となる可能性があります。そのため、ハイパースペクトルイメージング機器の高コストは、予測期間中の市場成長を抑制する可能性があります。

市場機会

精密農業への重点の高まり

農家が作物の健全性や資源管理に関する意思決定を行うためには、農業技術を駆使した高度なツールの開発が不可欠です。ハイパースペクトルイメージングソリューションは、基本的なRGB情報以上の情報を必要とする精密農業において多くの進歩をもたらしました。さらに、精密農業におけるハイパースペクトルイメージングは​​、農家が除草剤や殺虫剤などの資源を効率的に使用し、作物の現在の生育段階や健全性に関する情報を提供するのに役立ちます。

精密農業とは、ハイテクセンサーと分析ツールを用いて作物の収穫量を向上させ、経営判断を支援する科学です。データソースに関わらず、精密農業の目標は常に同じです。それは、農家の事業運営を効率化することです。こうした支援は様々な形で提供されますが、結果として必要なリソースの削減につながる場合が多いです。したがって、農業分野におけるハイパースペクトルイメージングソリューションの開発と普及が進むにつれて、精密農業は飛躍的に発展するでしょう。これは、農業分野が抱える既存の課題に対処するために非常に必要とされているものです。

セグメント分析

世界の農業におけるハイパースペクトルイメージング市場は、製品と用途別にセグメント化されています。

製品別に見ると、世界市場はカメラ、人工光源、画像処理装置、その他に分類されます。

カメラセグメントは最大の市場シェアを占めており、予測期間中に11.75%のCAGR（年平均成長率）を示すと予想されています。カメラは、農業においてハイパースペクトルイメージングを実現するために必要な主要な機器です。ハイパースペクトルイメージングカメラは、植物の特性を捉えてストレスレベルを測定する上で重要な役割を果たします。主に、ハイパースペクトルイメージングカメラは、可視光線、紫外線、近赤外線のスペクトル範囲をスキャンできます。これらのカメラは、優れた画質と低歪みを実現しながら、微細な植物特性を測定します。さらに、ハイパースペクトルイメージングカメラには、ラインスキャンカメラとエリアスキャンカメラの2種類があります。ラインスキャンカメラは1次元リニアセンサーを搭載しており、毎秒40,000ラインを超える高フレームレートを実現できるため、組立ラインでのオンライン検査に適しています。欠陥認識やパターン認識のための人工知能（AI）と組み合わせることで、高速な収集速度により人工知能ベースの欠陥認識・分類タスクが可能になり、検査システムの重要な部分となります。

スペクトルイメージングアプリケーションに使用される光源は、一般的に照明光源と励起光源の2つのカテゴリに分けられます。広帯域光は一般的に反射画像や透過画像を伝送するための照明光源として使用され、狭帯域光は一般的に励起光源として使用されます。したがって、照明はハイパースペクトルイメージングシステムの重要な部分です。肉眼と比較して、視覚系は光のレベルと質の影響を受けます。照明装置によって生成された光は、検査対象物を照らします。したがって、照明システムの性能は画質に大きく影響し、システム全体の精度と効率に重要な役割を果たします。

用途別に見ると、世界市場は収量推定、作物病害モニタリング、不純物検出、ストレス検出、植生マッピングなどに分類されます。

ストレス検出セグメントは最も高い市場シェアを占めており、予測期間中に11.09%のCAGR（年平均成長率）を示すと予測されています。ハイパースペクトルイメージングが作物の状態と健全性に関する貴重なデータを提供できるかどうかは、電磁放射（EMR）と葉の相互作用と関係性に左右されます。EMRは吸収、透過、または反射されます。植生の内部および外部の物理的構造もこれに影響を及ぼしますが、EMRに最も影響を与えるのは様々な光合成色素です。

さらに、干ばつは作物の収量と最終的な生育を予測する上で重要です。畑作物における水関連の圧力を早期に検知することで、生産者は灌漑地域を特定し、水、エネルギー、そして時間を節約できます。また、早期検知により、干ばつストレスによる収量損失が発生する前に、作物に水を供給することも可能になります。圧力レベルが上昇すると、最終的には光合成色素の変化として現れます。赤色波長の反射率が緑色波長の反射率と一致するまで増加すると、クロロシスという一般的な症状を引き起こし、典型的な黄色になります。人間の目に変化が現れるずっと前に、ハイパースペクトルイメージングは​​これらの変化をはるかに早期に検知することができます。

土壌汚染は、作物の不作を引き起こす深刻な問題の一つです。土壌中の不純物の存在は、植物の栄養に問題を引き起こし、収量品質を低下させます。ハイパースペクトル衛星画像は、土壌汚染の検知とマッピングのための強力なツールとなる可能性があります。一般的に、土壌には少量の汚染物質しか存在しないため、反射スペクトル全体への寄与はごくわずかです。この微量の不純物を検出するために、スペクトル分離技術が用いられます。ハイパースペクトルイメージング装置の空間分解能が粗いため、複数の異なるスペクトルが同時に捕捉され、それらの分離誤差が生じる可能性があります。スペクトルサンプル数が多い場合、共通視野内であっても異なるスペクトルが分離される可能性があります。

地域別分析

北米が世界市場を席巻

地域別に見ると、農業におけるハイパースペクトルイメージングの世界市場は、北米、南米、ヨーロッパ、英国、中国、アジア太平洋、中東・アフリカに分かれています。

北米は、農業におけるハイパースペクトルイメージングの世界市場において最も重要なシェアを占めており、予測期間中に12.96%のCAGR（年平均成長率）を示すことが予想されています。北米は、農業におけるハイパースペクトルイメージングの成長と発展をリードする地域の一つです。北米地域における農業におけるハイパースペクトルイメージングの高成長は、同地域の高い技術開発と、農業に高額投資の機器を導入するポテンシャルに起因しています。ハイパースペクトルイメージングは​​、植物の健康状態を常時監視することで、北米の農業生産性を向上させることができます。

さらに、農業におけるハイパースペクトルイメージングによる収穫量検出機能は、生産量の予測を可能にします。これにより、地域の自家消費と世界への輸出のための食料需要を満たす栽培が可能になります。さらに、Surface Optics Corporation、Corning Incorporated、Headwall Photonics, Inc.など、多くの大手ハイパースペクトルイメージング機器プロバイダーが北米地域で事業を展開しており、地域市場の成長を牽引しています。

中国は予測期間中に11.29%の年平均成長率（CAGR）を示すと予測されています。中国は世界有数の大国であり、人口規模でも世界最大の国です。人口が多いため、食料需要も高くなっています。中国は耕作地が深刻な不足に悩む発展途上国であるため、中国の農業は常に労働集約型です。しかしながら、農業生産量と効率性を向上させるために、歴史を通じて様々な手法が開発・活用されてきました。中国における技術進歩は非常に著しく、これが中国農業におけるハイパースペクトルイメージングのより広範な導入において重要な役割を果たすことが期待されています。

過去10年間、南米地域の農業活動は成長し、巨大な農産物輸出国へと発展しました。この地域の主要な農産物は、コーヒー、砂糖、大豆、キャッサバ、米、トウモロコシ、綿花、食用豆、小麦です。さらに、この地域の農業発展は、精密農業市場と新技術の導入を促進しています。中国における精密農業市場の導入拡大により、農業市場におけるハイパースペクトルイメージングは​​予測期間中に成長する見込みです。

ヨーロッパは、2010年以降、他の大陸と共に技術力の向上に努めてきました。技術進歩の加速により、特にドイツやフランスなどの国々において、この地域は着実に成長しています。さらに、ヨーロッパは世界でも食の安全と安心を重視している地域の一つです。農業におけるハイパースペクトルイメージングは​​、農作物の収穫量を増加させ、不作のリスクを低減することができます。これは、この地域の農業市場におけるハイパースペクトルイメージングの成長を牽引する要因となっています。

中東・アフリカでは、ほとんどの人が農村部に居住し、農業関連活動で生計を立てています。この地域の人口の大部分が農業で生計を立てているため、農業市場におけるハイパースペクトルイメージングの活用範囲は広くなっています。この地域は、食料需要の高まりと、水やその他の天然資源の枯渇という問題に直面しています。ハイパースペクトルイメージングは​​農作物の収穫量増加に役立ち、中東・アフリカ地域での導入が期待されています。

アジア太平洋諸国は、急速な技術発展を背景に、農業の生産性と効率性を向上させるため、農業のデジタル化に投資しています。インドは世界第2位の人口を擁する国であり、国民の40%が農業に従事しています。さらに、この地域の農業部門は地域全体のGDPに大きく貢献しており、2008年から2019年にかけて驚異的な成長を記録しました。そのため、アジア太平洋地域は農業分野におけるハイパースペクトルイメージングに大きな可能性を秘めています。

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農業市場におけるハイパースペクトルイメージングのトップ競合他社

1. Analytik Ltd.
2. BaySpec Inc.
3. Cubert GmbH
4. FluroSat
5. Gamaya
6. Corning Incorporated
7. HAIP Solutions GmbH
8. ImpactVision Inc.
9. Inno-spec GmbH
10. INO
11. Imec
12. Malvern Panalytical Ltd
13. Surface Optics Corporation
14. Resonon Inc.
15. Teledyne Flir LLC.

最近の開発状況

• 2022年7月 最先端地球画像技術のパイオニアとして台頭するPixxel社は、オーストラリアのクラウドベース・アグリテック企業DataFarming社と提携しました。Pixxel社のハイパースペクトル・データセットを活用することで、DataFarming社は、マルチスペクトル画像と比較して、数万の生産者の作物の健全性を、新たな速度と高解像度で監視できるようになります。

• 2022年11月 Pixxel社は、ISROの極軌道衛星打ち上げロケット（PSLV）を用いて、スリハリコタ宇宙港から3機目のハイパースペクトル衛星「Anand」の打ち上げを予定していました。この衛星の画像は、害虫の発生を検知し、森林火災の地図を作成し、土壌ストレスや炭化水素流出を特定することができます。