Equipe agriculture de précision et agroéquipements

Les enjeux de développement durable sont très présents en agriculture dans un contexte de protection de l’environnement, de sécurisation de la filière agroalimentaire et de pérennité économique des exploitations. La parcelle est désormais considérée comme un milieu hétérogène et l’apport d’intrants géré localement par l’utilisation de machines sophistiquées, dotées de capteurs et de systèmes automatisés. Le secteur des agroéquipements a intégré l’agriculture de précision et les technologies de l’information sont appelées à se développer en réponse aux pressions subies par les agriculteurs et les producteurs pour réduire les nuisances environnementales et améliorer la qualité des productions.

L’équipe « Agroéquipements » est constituée d’enseignants-chercheurs d’AgroSup Dijon et est rattachée à l’UMR Agroécologie de Dijon. Nous travaillons sur des techniques innovantes destinées à réduire l’utilisation de produits phytosanitaires. La machine agricole occupe une place centrale : il s'agit de la rendre plus respectueuse de l’environnement grâce aux nouvelles technologies (géo-localisation par satellite, action ponctuelle sur la parcelle, cartographie, systèmes optiques, imagerie…) tout en maintenant ses performances (débit de chantier) et en privilégiant le végétal et ses besoins agronomiques. Ainsi pour mieux prendre en compte cette dimension environnementale, les activités de recherche de notre équipe s’inscrivent à l’interface entre agronomie et sciences et technologies des équipements agricoles.

Nos travaux de recherche sont orientés selon deux axes :

- évaluation des performances environnementales des machines agricoles Crop-Care (pulvérisateurs et épandeur d’engrais),

- conception, réalisation et développement de systèmes innovants (systèmes optiques, imagerie, GPS) embarqués sur des véhicules autonomes (drones, robots, …) pour caractériser la végétation et les peuplements.

Thématiques de recherche du laboratoire

Les orientations scientifiques du laboratoire sont axées sur l'utilisation de l'imagerie pour l'agriculture. Celle-ci peut-être utilisée soit pour le contrôle d'outils agricoles (Thème 1) soit pour caractériser les plantes (Thème 2).

Thème 1 : Performances environnementales des machines agricoles

Contrôle de la répartition de l'engrais sur les distributeurs centrifuges

L'épandage centrifuge, mécaniquement simple, représente près de 85% du marché des techniques d'épandage, en raison de ses avantages économiques non négligeables. Ce processus d'épandage fait néanmoins apparaître des phénomènes physiques complexes, liés entre autres au nombre de paramètres importants à étudier sur un distributeur centrifuge classique.


La maîtrise des opérations d'épandage suppose :

  • une connaissance approfondie du fonctionnement des systèmes « produit, matériel d'application, culture, sol, milieu environnant » fondée plus particulièrement sur l'étude des produits et matériels d'application, et de leurs interactions ;
  • des possibilités de contrôle et de rétroaction sur les matériels d'application, notamment au travers d'outils de perception et de commande.
    De ce fait, et grâce aux acquis des études antérieures, les recherches ont été orientées sur la mise en œuvre d'un ensemble de techniques permettant de caractériser, si possible en temps réel, les paramètres nécessaires au contrôle de l'épandage centrifuge, c'est-à-dire le débit instantané d'engrais, la vitesse d'éjection en sortie de pales et la distribution angulaire du flux massique.


S. Villette (2006) : Estimation de vitesse par analyse d'images acquises en filé : application à la caractérisation de la distribution centrifuge de granulés d'engrais.

Contacts

Sylvain Villette
Mél : sylvain.villette(at)agrosupdijon.fr 

 

 

Thème 2 : Caractérisation des plantes et des sols

Cartographie / carte d'infestation d'adventices : imageur aérien et portatif

Un imageur multispectral a été développé au laboratoire dans le but de cartographier des parcelles cultivées pour obtenir des cartes d'infestation d'adventices.
Dans un premier temps cet imageur (caméra constituée d'une roue à 4 filtres B,V,R,IR) a été embarqué dans un petit avion de modelisme (Thèse JB Vioix - 2004) et actuellement ce prototype est en cours d'optimisation afin de géoréférencer les images acquises.
Le prototype a été aménagé pour être un imageur de terrain portatif et les essais sont réalisés sur les parcelles de l'INRA époisses en collaboration avec l'UMR BGA (INRA/AgroSup Dijon).


Thèse JB. Vioix (2004) : Conception et réalisation d'un dispositif d'imagerie multispectrale embarqué : du capteur aux traitements pour la détection d'adventices.

Contact

Jean-Noël Paoli
Mél : jean-noel.paoli(at)agrosupdijon.fr

 

 

Réflectance des adventices

Toujours dans le but de réaliser des cartes d'infestation d'adventices au sein d'une parcelle, ce travail sur la compréhension des propriétés spectrales et microscopiques des adventices pour d'essayer de classer ou d'identifier les principaux groupes de végétaux par leurs signatures spectrales.

Ce travail sur la spectroscopie des plantes est mené en collaboration avec le Le2i (F. Marzani), l'UMR BGA (L. Assemat-INRA et J.-P. Guillemin-Enesad). Il vient complèter les travaux d'identification des plantes basés sur leurs propriétés spatiales au sein d'une parcelle cultivée.

Contact

Christelle Gée
Mél : christelle.gee(at)agrosupdijon.fr

La pulvérisation spécifique en temps réel

Dans le souci d'une agriculture respectueuse de l'environnement, nous nous sommes intéressés au développement d'un système de vision pour une pulvérisation de précision. L'idée étant de réduire les doses d'herbicides déposées sur une parcelle cultivée (cultures céréalières).

Une caméra monochrome est embarquée à l'avant d'un tracteur. L'image est en temps réelle analysée par un ordinateur afin d'identifier la végétation du reste de la scène puis de séparer les adventices de la culture. Ce traitement est réalisé au moyen d'un filtre de Gabor déterminant la périodicité de la culture. Une fois la carte d'infestation réalisée, chaque electrovanne va être actionnée au bon moment et durant la bonne période. 

Segmentation d'images pour la localisation d'adventices

Thèse de J. Bossu (Document au format pdf - 7,4 Mo) : "Application à la réalisation d'un système de vision pour une pulvérisation spécifique en temps réel" - Université de Bourgogne - soutenue le 4 décembre 2007. 

Contacts

Christelle Gée
Mél :
christelle.gee(at)agrosupdijon.fr
Jérémie Bossu
Mél :
j.bossu@agrosupdijon.fr

Modélisation spatiale et spectrale de scènes agronomiques

La fiabilité des algorithmes (Filtre de Gabor, Transformée de Hough, Transformée en ondelettes) développés au sein du laboratoire pour discriminer la culture des adventices dans les images acquises n'a jamais pu être démontrée.

Une solution est de modéliser spatialement et spectralement une scène agronomique sur laquelle on va pouvoir tester ces algorithmes.
L'avantage de cette méthode est de pouvoir contrôler parfaitement les paramètres initiaux de la parcelle (type de culture, fréquence inter et intra rang, taux d'infestation) mais aussi d'envisager toutes prises d'images de cette parcelle modélisée en utilisant une caméra virtuelle dont les paramètres sont également contrôlables (Rotation, translation, focale, taille du CCD...).

Contacts

Christelle Gée
Mél :
christelle.gee(at)agrosupdijon.fr
Gawain Jones

Mél : gawain.jones(at)agrosupdijon.fr