Aerial multispectral imagery for site specific weed management
AGROSUPSPEEAGESTADCT1DOCT; In an agroecological context (French Law on the Future of Agriculture), the reduction of herbicide uses become a crucial issue. It requires developing new technologies allowing a better knowledge of the field. The company AIRINOV, specialized in use of Unmanned Aerial Vehicle (UAV) dedicated to precision agriculture wants to explore a new approach by UAV to localize weed infestation areas. This work aims to develop a method analyzing images acquired by UAV to detect and map weeds in a field. The study is carried out on crops widely grown in France and requiring weed control at a young state of the plant : maize, sunflower and sugar beet. With its on-board sensors …
Chapitre 10: Le désherbage de précision
International audience; Trop longtemps dépendante des seuls herbicides, l'agriculture doit évoluer vers une gestion des plantes adventices, ou " mauvaises herbes ", s'appuyant sur un ensemble de pratiques culturales et de régulations écologiques, avec l'objectif de limiter l'abondance des adventices, de garantir le revenu des agriculteurs, tout en préservant la biodiversité et la qualité de l'environnement. Cet ouvrage explore les moyens et stratégies de gestion durable des communautés adventices faisant appel aux principes de la protection intégrée et à une démarche " agroécologique ".
Développement opérationnel en grandes cultures semées en ligne d’une rampe de pulvérisation grande largeur localisée sur le rang
National audience; Pour réduire l’utilisation des herbicides, une des solutions possibles est de ne traiter que le rang en post-levée et de biner l’inter-rang ensuite. Terres Inovia, en collaboration avec la Coopérative Agricole Lorraine, a mis en place des essais au champ sur colza et tournesol avec la rampe localisée Marechal, dans le but de mettre au point cette technique pour des rampes de grande largeur avec une bonne qualité de pulvérisation sur le rang et un type de guidage adapté à des terres à colza, plus irrégulières que les terres à betterave sur lesquelles la rampe avait été développée. L’objectif est également d’évaluer les efficacités de la technique (satisfaction du désherbag…
L'imagerie multispectrale embarquée pour caractériser la croissance et l'état sanitaire du feuillage de la vigne
Multispectral imaging systems are widely used in remote sensing and applied to viticulture context for the canopy characterization. This technique is not used in proximal sensing, to characterize vineyard foliage. Yet the results of field tests led in fixed position have revealed its capacity to estimate the leaf area. The aim of this project is to assess the suitable of a multispectral imaging system as an embedded sensor for vine foliage characterization. To this end, a multispectral camera acquiring visible and near-infrared images and a Greenseeker RT-100 apparatus providing an NDVI (Normalized Difference Vegetation Index), were installed on a track laying tractor. It was equipped with …
Modélisation de scènes agronomiques pour tester et comparer les performances d'algorithmes de discrimination d'adventices
International audience; Dans le cadre de l’agriculture de précision, l’imagerie s’avère être de plus en plus utilisée commeoutil d’aide à la décision pour une gestion spécifique des intrants dans des parcelles cultivées.Dans ce contexte, nous présentons une modélisation de scènes agronomiques afin d’évaluer etde comparer la précision et la robustesse d’algorithmes de discrimination culture/adventices. Lamodélisation de ces images se décompose en deux parties : la première consiste en la modéli-sation d’une parcelle cultivée en simulant la distribution spatiale des plantes (culture et mauvai-ses herbes), la seconde a pour but de projeter le résultat obtenu à travers un capteur optiquepour si…
Robotics for weed control: I-Weed Robot for a specific spraying
International audience; To preserve environment for a sustainable agriculture, we explore the development of a new autonomous robot, called I-Weed Robot (Intelligent Weed Robot), which aims at reducing herbicides in crop fields (maize, sunflower...). Using a high precision positioning signal (RTK) to locate the robot in the field, a Kaman filter and a proportional-integral-derivative controller (PID controller) allow adjusting the orientation of the robot depending on a predefined trajectory. As for the spraying system, a camera in front of the mobile platform detects weed plants thanks to an image processing based on a crop/weed discrimination algorithm (Hough Transform). At the back a spr…
La combinaison de l’imagerie haute résolution et de la prise de décision pour la gestion des adventices
National audience; Pas de résumé
« On-the-go » multispectral imaging system to characterize the development of vineyard foliage
International audience; In Precision Viticulture, multispectral imaging systems are currently used in remote sensing for vineyard vigor characterization but few are employed in proximal sensing. This work presents the potential of a proximal multispectral imaging system mounted on a track-laying tractor equipped with a Greenseeker RT-100 to provide an NDVI index. The camera acquired visible and near-infrared images which were calibrated in reflectance. Vegetation indices were computed and compared to Greenseeker data. From two of the resulting datasets, a spatio-temporal study of foliage description through both optical systems is presented. This first study assessed the proximal imagery re…
Estimation de l’indice foliaire et de la biomasse du blé et des adventices par imagerie visible et machine learning : vers un nouvel indicateur non destructif de la compétition culture-adventices ?
National audience; Cette étude propose d’estimer précocement par imagerie deux variables clés dans la gestion des cultures et dans la compétition culture-adventices : l’indice foliaire (LAI) et la biomasse aérienne sèche (BM). Une expérimentation a été conduite au champ pendant la phase végétative d’une culture de blé. Pour chaque peuplement (culture de blé, adventices), les taux de couverture du sol par la végétation (TCc, TCw) ont été déduits du traitement d’image basé sur une technique de machine learning. LAI et BM ont été mesurés de façon destructive. Puis, une calibration a été réalisée entre TC et LAI d’une part et entre TC et BM d’autre part. Ce travail pourrait, à terme, faciliter …
12 - Feasability study of a wheatears counting system per vision
Working on a feasibility study of wheatears counting, a colour component texture's analysis method was developed. The agronomic goal is yield prediction before harvest evaluating mean number of wheatears per squared meter according to the field variation knowledge. To this counting system, we evaluate six textural parameters (two statistical parameters and four Haralick features from co-occurrence matrix) on the main colour systems and vegetation indices used in agronomic applications. A new hybrid system provides a representation of wheatears' pictures taken under natural conditions with a better extraction of wheat. A method based on distances measurements (Euclidian, Mahalanobis) allows …
DeepIndices : Une nouvelle approche des indices de télédétection basée sur l'optimisation et l'approximation de fonctions par DeepLearning. Application aux indices de végétation sur des données non calibrées
National audience; L'une des avancées les plus importantes dans le domaine de l'observation de la terre est la découverte des indices spectraux, ils ont notamment prouvé leur efficacité dans la caractérisation des surfaces agricoles, mais ils sont généralement définis de manière empirique. Cette étude basée sur l'intelligence artificielle et le traitement du signal, propose une méthode pour trouver un indice optimal. Et porte sur l'analyse d'images issues d'une caméra multi-spectrale, utilisée dans un contexte agricole pour l'acquisition en champ proche de végétation. À partir de six bandes spectrales, cinq modèles ont été testés et déployés dans un framework d'apprentissage profond. Les pe…
Robotique et imagerie pour le désherbage localisé
National audience; L’agriculture moderne est en train d’évoluer vers des systèmes moins dépendants en pesticides (dont les herbicides restent les pesticides les plus difficiles à réduire) en ayant recours de plus en plus à des outils de précision (capteurs, plateformes mobiles) pour évaluer et prendre en compte la variabilité intra-parcellaire. Dans ce contexte, ces outils se présentent comme des leviers techniques pour une gestion raisonnée des bioagresseurs, et plus particulièrement les adventices. Cela nécessite de caractériser au mieux l’état d’infestation d’une parcelle grâce à des technologies non-invasives et à haut débit d’acquisition comme l’imagerie afin de réaliser un désherbage …
Dispositifs d’imagerie multi-spectrale pour la détection et le contrôle des adventices
National audience; pas de résumé
Intra-row weed detection in wheat at early growing stage using imaging system
AGROSUPSPEEAGESTAD; In the present agroecological context, the reduction of herbicide uses becomes a substantial issue. For weed control and site specific weed management the development of new technologies is required to identify individual plant. Although many crop/weed discrimination methods have been developed, the automatic intra-row weed detection is still a challenge, particularly in wheat. An imaging system is developed to detect black grass in wheat at early growing stage. The technique mimics the method used by a human expert in such conditions. Thus, the hypocotyl diameter was used as distinguishing criterion. For experiments, the seeds of black grass and wheat were sown in recta…
Conception et réalisation d’un dispositif portatif de capteur de rayonnement PAR
National audience; Dans un contexte de changement climatique et de pratiques agricoles tournées vers la préservation desressources, il devient indispensable de suivre précisément la croissance des cultures pour amener une réponserapide en cas de problèmes (stress, bio-agresseurs…). La croissance des plantes repose sur un processusbioénergétique appelé photosynthèse, elle-même stimulée par le rayonnement photosynthétiquement actif (PAR).Combinée au microclimat, cette grandeur devient également un paramètre essentiel dans certains modèles deprédiction. Cependant les coûts ou la complexité des solutions commerciales (capteurs/centrale d’acquisition) sontdes freins pouvant retarder la compréhen…
Analyse des mécanismes impliqués dans la détection automatisée des adventices
EASPEGESTADAGROSUP; L’objectif est de développer des systèmes de proxidétection embarqués sur différentes plateformes aérienne (drone) ou terrestre (robot) dédiés, entre autre, à l’identification et la localisation d’adventices pour établir des cartes de présence d'adventices afin de mettre en oeuvre le désherbage chimique localisé. L’étude présente les premiers résultats obtenus par le drone d’AIRINOV dont la problématique est d’étudier le potentiel de l’imagerie aérienne pour la détection d’adventices. Deux approches ont été étudiées.
Détection non supervisée des adventices par drone : résultats et limites
Dans un cadre de diminution des produits phytosanitaires, l'agriculture de précision est une solution technique pour diminuer l'impact environnemental de l'agriculture sans transformer les systèmes de production actuels. La démocratisation des drones aériens pour l'agriculture permet leur utilisation afin de discriminer culture et adventices au sein de parcelles cultivées. Nous avons développé et testé des algorithmes non supervisés (ne nécessitant pas l’intervention d’un humain) combinant l'information spatiale et spectrale pour réaliser cette discrimination. Cette présentation sera l'occasion de revenir sur les résultats de ces algorithmes et de présenter également les limites rencontrées…
I-Weed robot : un outil pour l'étude de population de plantes adventices
The I-Weed robot is a small autonomous platform that aims to characterize the vegetation in an inter-row maize crop for a spot spraying: spraying is done only where a weed is detected. This article presents how the robot works and aims to experimentally evaluate the ability to map weeds from a WeedSeeker system (Trimble) embedded on the I-Weed robot. The results are compared to those from an imaging system, used as ground truth. After analyzing a confusion matrix, it reveals that the system is able to correctly geotag plants at 75 % and is ready for a spot spraying.
Weed detection by aerial imaging: impact of soil, crop and weed spectral mixing
International audience; This study aims to evaluate spectral information potential of images captured with a UAV, for site specific weed management. The image acquisition chain was modeled in order to compute the digital values of image pixels, according to the field conditions and objects lying on the ground surface projected in the pixels. The object spectra are mixed in the same pixel to estimate the impact of the spatial resolution of the image. The classification potential into crop, weed and soil classes was studied usinf simulations based on the present multispectral sensor characteristics and according to different mixing rates.
I-Weed Robot : un robot autoguidé pour un désherbage localisé
We present the development of an autonomous robot, called I-Weed Robot (Intelligent Weed Robot), which aims at reducing herbicides in crop fields (maize, sunflower…). Using a high precision positioning signal (RTK) to locate the robot in the field, a Kalman filter and a proportional-integral-derivative controller (PID controller) allows adjusting the orientation and the speed of the robot depending on a predefined trajectory. As for the specific spraying system, a commercial system is used (weedseeker, Trimble) where the plant detection is obtained by an optical sensors just before to spray specifically on them. The performance of the guidance algorithm using numerical simulations (virtual …