CA2315357A1 - Dispositif d'analyse non destructive de plantes et vehicule comportant un tel dispositif embarque - Google Patents
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Abstract
La présente invention a pour objet un dispositif d'analyse non destructive de plantes et un véhicule comportant un tel dispositif embarqué. Dispositif comprenant une unité (3) d'émission d'un faisceau d'excitation laser calibré (6), une unité (4) de mesure et de prise d'images de la fluorescence émise par la ou les plante(s) (2) irradiée(s) et une unité de traitement numérique, de stockage et d'édition ou de visualisation des images recueillies, associée à une unité informatique de commande et de gestion du fonctionnement du dispositif, caractérisé en ce que l'unité d'émission (3) fournit au moins deux longueurs d'ondes d'excitation laser et en ce que l'unité (4) de mesure et de prise d'images comporte des moyens (7, 8, 9) pour former, à partir d'un même faisceau de fluorescence (6') émis par la ou les plante(s) (2), simultanément ou successivement, au moins deux faisceaux secondaires, ayant chacun une longueur d'onde propre et constituant chacun une image de fluorescence au niveau d'un capteur matriciel (10), sur la totalité de la surface de ce dernier ou sur une partie de la surface de ce dernier, distincte pour chaque faisceau secondaire.
Description
_ WO 99/32876 PCT/FR98/OZ811 Dispositif d'analyse non destructive de plantes et véhicule comportant un tel dispositif embarqué .~
La présente invention concerne le domaine de (étude de la végétation, plus particulièrement des plantes, dans le domaine forestier et de l'agriculture, et a pour objet un dispositif d'analyse non destructive de plantes, ainsi qu'un véhicule d'analyse comportant un tel dispositif embarqué.
En vue d'optimiser fexploitatlon des surfaces agricoles et forestières, il est primordial de pouvoir déterminer les facteurs limitatifs de la croissance des plantes et de détecter le plus tôt possible l'apparition de facteurs nuisibles.
Ainsi, en vue d'étudier et de quantifier (influence de carences, de stress hydriques ou de maladies d'origine parasitaire sur la végétation, divers types d'analyses sont actuellement connus et généralement effectués en laboratoire après prélèvement d'échantillons sur les plantes à étudier.
Toutefois, ces analyses hors limites ne permettent pas de prendre en compte l'environnement de la plante concernée, nécessitent des préldvcments et des conditionnements complexes et fastidieux, n'autorisent (étude que de certaines parties de plante (pour des plantes de grande taille) ou de certaines plantes périphériques d'un champ, peuvent aboutir à la destruction de la plante concernée et ne fournissent pas de résultats immédiats in situ susceptibles d'orienter, sur place, les analyses ultérieures par la sélection de certaines plantes ou parties de plantes, en fonction des résultats antérieurs.
I,e besoin d'une analyse non destructive, effectuée à distance et opérée sur les plantes telles qu'elles. se présentent dans leurs milieux naturels (alimentation exposition au vent et au soleil, orientation et analogues), se fait sentir depuis de nombreuses années.
Par ailleurs, on connaît le principe de la mesure par fluorescence qui consiste à acquérir de façon optique (image de la fluorescence de la végétation, notamment des feuilles, induite par une excitation lumineuse brève, provenant d'un faisceau laser projeté sur cette dernière.
ll existe déjà à ce jour quelques dispositifs qui permettent d'effectuer des mesures pour extraire des informations par la méthode de la fluorescence induite dans la végétation.
Ainsi, on connaît par exemple - par le document "Plant Efficiency Analyser" de HANSATECH, le principe général de la mesure par fluorescence sur des plantes, ainsi que les résultats qui peuvent en être retirés. De plus, ce document présente un appareil
La présente invention concerne le domaine de (étude de la végétation, plus particulièrement des plantes, dans le domaine forestier et de l'agriculture, et a pour objet un dispositif d'analyse non destructive de plantes, ainsi qu'un véhicule d'analyse comportant un tel dispositif embarqué.
En vue d'optimiser fexploitatlon des surfaces agricoles et forestières, il est primordial de pouvoir déterminer les facteurs limitatifs de la croissance des plantes et de détecter le plus tôt possible l'apparition de facteurs nuisibles.
Ainsi, en vue d'étudier et de quantifier (influence de carences, de stress hydriques ou de maladies d'origine parasitaire sur la végétation, divers types d'analyses sont actuellement connus et généralement effectués en laboratoire après prélèvement d'échantillons sur les plantes à étudier.
Toutefois, ces analyses hors limites ne permettent pas de prendre en compte l'environnement de la plante concernée, nécessitent des préldvcments et des conditionnements complexes et fastidieux, n'autorisent (étude que de certaines parties de plante (pour des plantes de grande taille) ou de certaines plantes périphériques d'un champ, peuvent aboutir à la destruction de la plante concernée et ne fournissent pas de résultats immédiats in situ susceptibles d'orienter, sur place, les analyses ultérieures par la sélection de certaines plantes ou parties de plantes, en fonction des résultats antérieurs.
I,e besoin d'une analyse non destructive, effectuée à distance et opérée sur les plantes telles qu'elles. se présentent dans leurs milieux naturels (alimentation exposition au vent et au soleil, orientation et analogues), se fait sentir depuis de nombreuses années.
Par ailleurs, on connaît le principe de la mesure par fluorescence qui consiste à acquérir de façon optique (image de la fluorescence de la végétation, notamment des feuilles, induite par une excitation lumineuse brève, provenant d'un faisceau laser projeté sur cette dernière.
ll existe déjà à ce jour quelques dispositifs qui permettent d'effectuer des mesures pour extraire des informations par la méthode de la fluorescence induite dans la végétation.
Ainsi, on connaît par exemple - par le document "Plant Efficiency Analyser" de HANSATECH, le principe général de la mesure par fluorescence sur des plantes, ainsi que les résultats qui peuvent en être retirés. De plus, ce document présente un appareil
-2-permettant de mesurer sur une feuille l'émission lumineuse produite suite à
l'excitation par des diodes électroluminescentes, la mesure s'effectuant sur uri petite surface par une photodiode ;
- par le document J. Plant Physiol., Vol. 148, pages 632 à 637, 1996, "Remote Fluorescence Measurements of Vegetation Spectrally Resolved and by Mufti-Colour Fluorescence Imaging", JONAS JOHANSSON & al., un dispositif de mesure à distance par fluorescence laser et de recueil d'images produites par fluorescence à différentes longueurs d'onde. Dans ce document, la fluorescence est mesurée de façon globale quelle que soit la zone d'intér6t dans l'image par l'interposition d'un spectrophotom8tre qui balaye les différentes longueurs d'ondes successivement et une seconde voie permet l'acquisition de deux images simultanées à deux fréquences différentes.
- par le document Aust. J. Plant Physiol., 1994, 22, pages 277 à 284, "Quantitative Mapping of Leaf Photosynthesis using Chlorophyll Fluorescence Imaging", Bernard Genty et al., on connaît un dispositif de mesure par fluorescence de la photosynthèse d'une feuille, après prélèvement et en dehors de son environnement, par un dispositif de mesure en laboratoire, le système décrit n'étant pas adapté pour une mesure globale in situ.
Toutefois, les dispositifs connus précités ne fournissent pas suffisamment d'informations pour permettre une analyse précise et l'établissement d'un diagnostic après une unique séance de mesure, et aucun de ces dispositifs connus n'est adapté pour effectuer, avec le même dispositif, une mesure globale in situ et une mesure sur un élément particulier échantillonné.
De plus, aucun de ces dispositifs ne permet de s'affranchir totalement de la luminosité parasite, ni des parasites générés par son mode de commande.
Enfin, aucun de ces dispositifs connus ne propose un dispositif de structure simple et aisément transportable pour des mesures in situ.
L'invention a notamment pour but de pallier un ou plusieurs des inconvénients des dispositifs connus précités.
A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'analyse non destructive de plantes, et plus généralement de végétaux, par mesure de la fluorescence induite sous excitation laser, comprenant une unité d'émission d'un faisceau d'excitation laser calibré, une unité de mesure et de prise d'images de la fluorescence émise par la ou les plantes) imadiée(s) et une unité de traitement numérique, de stockage et d'édition ou de visualisation des images recueillies, associée à une unité informatique de commande et de gestion du fonctionnement du dispositif, dispositif caractérisé en ce que l'unité d'émission fournit au moins WO 99132876 PCT/FIt98I~Z811
l'excitation par des diodes électroluminescentes, la mesure s'effectuant sur uri petite surface par une photodiode ;
- par le document J. Plant Physiol., Vol. 148, pages 632 à 637, 1996, "Remote Fluorescence Measurements of Vegetation Spectrally Resolved and by Mufti-Colour Fluorescence Imaging", JONAS JOHANSSON & al., un dispositif de mesure à distance par fluorescence laser et de recueil d'images produites par fluorescence à différentes longueurs d'onde. Dans ce document, la fluorescence est mesurée de façon globale quelle que soit la zone d'intér6t dans l'image par l'interposition d'un spectrophotom8tre qui balaye les différentes longueurs d'ondes successivement et une seconde voie permet l'acquisition de deux images simultanées à deux fréquences différentes.
- par le document Aust. J. Plant Physiol., 1994, 22, pages 277 à 284, "Quantitative Mapping of Leaf Photosynthesis using Chlorophyll Fluorescence Imaging", Bernard Genty et al., on connaît un dispositif de mesure par fluorescence de la photosynthèse d'une feuille, après prélèvement et en dehors de son environnement, par un dispositif de mesure en laboratoire, le système décrit n'étant pas adapté pour une mesure globale in situ.
Toutefois, les dispositifs connus précités ne fournissent pas suffisamment d'informations pour permettre une analyse précise et l'établissement d'un diagnostic après une unique séance de mesure, et aucun de ces dispositifs connus n'est adapté pour effectuer, avec le même dispositif, une mesure globale in situ et une mesure sur un élément particulier échantillonné.
De plus, aucun de ces dispositifs ne permet de s'affranchir totalement de la luminosité parasite, ni des parasites générés par son mode de commande.
Enfin, aucun de ces dispositifs connus ne propose un dispositif de structure simple et aisément transportable pour des mesures in situ.
L'invention a notamment pour but de pallier un ou plusieurs des inconvénients des dispositifs connus précités.
A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'analyse non destructive de plantes, et plus généralement de végétaux, par mesure de la fluorescence induite sous excitation laser, comprenant une unité d'émission d'un faisceau d'excitation laser calibré, une unité de mesure et de prise d'images de la fluorescence émise par la ou les plantes) imadiée(s) et une unité de traitement numérique, de stockage et d'édition ou de visualisation des images recueillies, associée à une unité informatique de commande et de gestion du fonctionnement du dispositif, dispositif caractérisé en ce que l'unité d'émission fournit au moins WO 99132876 PCT/FIt98I~Z811
-3-deux longueurs d'ondes d'excitation laser et en ce que l'unité de mesure et de prise d'images comporte des moyens pour former, à partir d'un même faisceau vd fluorescence émis par la ou les plante(s), simultanément ou successivement, au moins deux faisceaux secondaires, ayant chacun une longueur d'onde propre et constituant chacun une image de fluorescence au niveau d'un capteur màtriciel, sur la totalité de la surface de ce dernier (acquisition successive d'images) ou sur une partie de la surface de ce dernier, distincte pour chaque faisceau secondaire (acquisition simultanée d'images).
L'invention a également pour objet un véhicule d'analyse in situ de plantes et, plus généralement de végétaux, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un dispositif d'analyse tel que mentionné ci-dessus, monté de manière orientable et inclinable sur une potence télescopique.
L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif, et expliqué avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels la figure I est une we schématique d'un dispositif d'analyse selon l'invention ;
la figure 2 est une we schématique de la boucle de synchronisation faisant partie du dispositif représenté à la figure 1 ;
la figure 3 est une we schématique montrant les différents éléments constitutifs du dispositif selon (invention ;
les figures 4A et 4B sont des wes en élévation latérale d'un véhicule d'analyse selon l'invention, avec le dispositif d'analyse respectivement dans une position d'analyse externe et dans une position d'analyse d'un échantillon à
l'intérieur du véhicule faisant également partie de l'invention ;
les figures 5 à 11 représentent des images obtenues au moyen du dispositif d'analyse selon l'invention par fluorescence induite dans des parties de plantes, et, les figures 12 à 14 représentent des exemples d'organigrammes d'algorithmes d'exécution de certaines fonctions du dispositif d'analyse selon l'invention.
Comme le montrent les figures 1 et 3 des dessins annexés, le dispositif d'analyse non destructive de plantes, et plus généralement de végétaux, par mesure de la fluorescence induite sous excitation laser, comprend une unité
d'émission 3 d'un faisceau d'excitation laser 6 calibré, une unité 4 de mesure et de prise d'images de la fluorescence émise par la ou les plantes) 2 irradiées) et une unité de traitement numérique, de stockage et d'édition ou de visualisation des _ WO 99/32876 PCT/FR98/02811
L'invention a également pour objet un véhicule d'analyse in situ de plantes et, plus généralement de végétaux, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un dispositif d'analyse tel que mentionné ci-dessus, monté de manière orientable et inclinable sur une potence télescopique.
L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif, et expliqué avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels la figure I est une we schématique d'un dispositif d'analyse selon l'invention ;
la figure 2 est une we schématique de la boucle de synchronisation faisant partie du dispositif représenté à la figure 1 ;
la figure 3 est une we schématique montrant les différents éléments constitutifs du dispositif selon (invention ;
les figures 4A et 4B sont des wes en élévation latérale d'un véhicule d'analyse selon l'invention, avec le dispositif d'analyse respectivement dans une position d'analyse externe et dans une position d'analyse d'un échantillon à
l'intérieur du véhicule faisant également partie de l'invention ;
les figures 5 à 11 représentent des images obtenues au moyen du dispositif d'analyse selon l'invention par fluorescence induite dans des parties de plantes, et, les figures 12 à 14 représentent des exemples d'organigrammes d'algorithmes d'exécution de certaines fonctions du dispositif d'analyse selon l'invention.
Comme le montrent les figures 1 et 3 des dessins annexés, le dispositif d'analyse non destructive de plantes, et plus généralement de végétaux, par mesure de la fluorescence induite sous excitation laser, comprend une unité
d'émission 3 d'un faisceau d'excitation laser 6 calibré, une unité 4 de mesure et de prise d'images de la fluorescence émise par la ou les plantes) 2 irradiées) et une unité de traitement numérique, de stockage et d'édition ou de visualisation des _ WO 99/32876 PCT/FR98/02811
-4-images recueillies, associée à une unité informatique de commande et de gestion du fonctionnement du dispositif 1.
Conformément à l'invention, l'unité d'émission 3 fournit au moins deux longueurs d'ondes d'excitation laser et l'unité 4 de mesure et de prise d'images comporte des moyens 7, 8, 9 pour former, à partir d'un même faisceau de fluorescence 6' émis par la ou les plantes) 2, simultanément ou successivement, au moins deux faisceaux secondaires, ayant chacun une longueur d'onde propre et constituant chacun une image de fluorescence au niveau d'un capteur matriciel 10, sur la totalité de la surface de ce dernier (acquisition successive d'images) ou sur une partie de la surface de ce dernier, distincte pour chaque faisceau secondaire (acquisition simultanée d'images).
Les multiples infonmations fournies par cette acquisition parallèle ou successive d'images dans des conditions extérieures identiques, mais en mettant en oeuvre des paramètres d'irradiation laser et de traitement du faisceau optique en retour différents pour chaque image, permettent, par comparaison avec des données ou des images de référence (recueillies lors de tests d'étalonnage et de calibrage préalables) ou par comparaisons mutuelles entre elles (par exemple rapport des intensités aux différentes longueurs d'ondes en provenance de la végétation), d'analyser l'état de la végétation étudiée et de diagnostiquer, d'évaluer et de quantifier l'état de stress, les carences, les invasions parasitaires ou autres éventuelles déficiences de ladite végétation.
Selon un premier mode de réalisation de l'invention, le moyen 8 de la figure 1 comprend plusieurs filtres interférentiels (au moins deux et préférentiellement quatre) montés sur un porte-filtre en forme de disque dont le mouvement en rotation motorisé, contr8lé par l'unité informatique de commande et de gestion, amène lesdits filtres dans Ie trajet lumineux du faisceau de fluorescence 6'.
Selon un second mode de réalisation de l'invention, adapté à une acquisition simultanée d'images, le moyen 8 comprend des éléments pour diviser le faisceau de fluorescence 6' en au moins deux, préférentiellement quatre, faisceaux secondaires de longueurs d'onde distinctes dont chacun est dirigé
vers une zone du capteur matriciel 10 qui lui est spécialement affectée.
Ces faisceaux secondaires sont donc, simultanément ou successivement, traités chacun par un des filtres interférentiels 8 et les images recueillies par l'unité 4 précitée sont, par exemple, prises à quatre longueurs d'onde différentes qui correspondent aux maxima de la fluorescence bleue-verte à
440 nm et 520 nm (F440 et F520) et de la fluorescence chlorophyllienne à 690 nm _ WO 99/32876 PCT/FR98/02811
Conformément à l'invention, l'unité d'émission 3 fournit au moins deux longueurs d'ondes d'excitation laser et l'unité 4 de mesure et de prise d'images comporte des moyens 7, 8, 9 pour former, à partir d'un même faisceau de fluorescence 6' émis par la ou les plantes) 2, simultanément ou successivement, au moins deux faisceaux secondaires, ayant chacun une longueur d'onde propre et constituant chacun une image de fluorescence au niveau d'un capteur matriciel 10, sur la totalité de la surface de ce dernier (acquisition successive d'images) ou sur une partie de la surface de ce dernier, distincte pour chaque faisceau secondaire (acquisition simultanée d'images).
Les multiples infonmations fournies par cette acquisition parallèle ou successive d'images dans des conditions extérieures identiques, mais en mettant en oeuvre des paramètres d'irradiation laser et de traitement du faisceau optique en retour différents pour chaque image, permettent, par comparaison avec des données ou des images de référence (recueillies lors de tests d'étalonnage et de calibrage préalables) ou par comparaisons mutuelles entre elles (par exemple rapport des intensités aux différentes longueurs d'ondes en provenance de la végétation), d'analyser l'état de la végétation étudiée et de diagnostiquer, d'évaluer et de quantifier l'état de stress, les carences, les invasions parasitaires ou autres éventuelles déficiences de ladite végétation.
Selon un premier mode de réalisation de l'invention, le moyen 8 de la figure 1 comprend plusieurs filtres interférentiels (au moins deux et préférentiellement quatre) montés sur un porte-filtre en forme de disque dont le mouvement en rotation motorisé, contr8lé par l'unité informatique de commande et de gestion, amène lesdits filtres dans Ie trajet lumineux du faisceau de fluorescence 6'.
Selon un second mode de réalisation de l'invention, adapté à une acquisition simultanée d'images, le moyen 8 comprend des éléments pour diviser le faisceau de fluorescence 6' en au moins deux, préférentiellement quatre, faisceaux secondaires de longueurs d'onde distinctes dont chacun est dirigé
vers une zone du capteur matriciel 10 qui lui est spécialement affectée.
Ces faisceaux secondaires sont donc, simultanément ou successivement, traités chacun par un des filtres interférentiels 8 et les images recueillies par l'unité 4 précitée sont, par exemple, prises à quatre longueurs d'onde différentes qui correspondent aux maxima de la fluorescence bleue-verte à
440 nm et 520 nm (F440 et F520) et de la fluorescence chlorophyllienne à 690 nm _ WO 99/32876 PCT/FR98/02811
-5-et 740 nm (Fb90 et F740), le faisceau b du laser d'excitation émettant avantageusement dans l'ultraviolet préférentiellement de 380 nm à 390~nm, et dari's le vert, préférentiellement de 560 nm à 600 nm.
L'excitation dans le vert permettra, d'une part, une plus grande profondeur de pénétration et, d'autre part, une excitation plus directe de la chlorophylle, alors que l'excitation bleue fournira non seulement des informations sur Ia fluorescence bleue et verte mais également sur l'efficacité de transfert de l'énergie vers les chloroplastes.
En vue d'améliorer le rapport signal fluorescent efficace / bruit de lumière ambiante, il est prévu que les dunes des séquences d'ouverture de l'ensemble 9 [obturateur / intensificateur de lumière) faisant partie de l'unité 4 de mesure et de prise d'images et les durées des impulsions laser de l'unité 3 d'émission soient corrélées entre elles et que les fonctionnements du capteur matriciel 10, du dispositif laser 3' de l'unité d'émission 3 et de (ensemble 9 obturateur / intensificateur de lumière soient synchronisés entre eux par l'intermédiaire d'un circuit d'asservissement en boucle correspondant.
Cette disposition permet de s'affranchir des perturbations électromagnétiques induites habituellement au niveau des capteurs matriciels optiques 10 de type à CCD (circuit à couplage de charges) par les fronts de commutation des impulsions de tension commandant le tube intensificateur de lumière adjâcent auxdits capteurs.
A titre d'exemple, le temps d'ouverture de (ensemble obturateur /
intensificateur de lumière peut être avantageusement d'environ 30 nanosecondes pour une largeur à mi-hauteur des impulsions laser de 10 nanosecondes.
Comme le montre la figure 2 des dessins annexés, le circuit de synchronisation ou d'asservissement en boucle est constitué, d'une part, par un générateur de signaux en salves 11, déclenché par la caméra à CCD formant le capteur matriciel 10 et contr8lé par l'unité informatique de commande et de gestion, d'autre part, par une ligne à retard 12 réglable assurant la transmission desdits signaux en salves, notamment vers l'entrée de déclenchement du dispositif laser 3' et, enfin, un module 13 de déclenchement de l'ensemble 9 [obturateur /
intensiflcateur de lumière), recevant les signaux en salves transmis par la ligne à
retard 12 avec un décalage temporel déterminé par rapport au dispositif laser 3', ledit décalage étant fonction de la distance entre le dispositif 1 et la ou les plantes) ou zone de végétation à analyser, éventuellement mesurée à l'aide d'un télémètre.
L'excitation dans le vert permettra, d'une part, une plus grande profondeur de pénétration et, d'autre part, une excitation plus directe de la chlorophylle, alors que l'excitation bleue fournira non seulement des informations sur Ia fluorescence bleue et verte mais également sur l'efficacité de transfert de l'énergie vers les chloroplastes.
En vue d'améliorer le rapport signal fluorescent efficace / bruit de lumière ambiante, il est prévu que les dunes des séquences d'ouverture de l'ensemble 9 [obturateur / intensificateur de lumière) faisant partie de l'unité 4 de mesure et de prise d'images et les durées des impulsions laser de l'unité 3 d'émission soient corrélées entre elles et que les fonctionnements du capteur matriciel 10, du dispositif laser 3' de l'unité d'émission 3 et de (ensemble 9 obturateur / intensificateur de lumière soient synchronisés entre eux par l'intermédiaire d'un circuit d'asservissement en boucle correspondant.
Cette disposition permet de s'affranchir des perturbations électromagnétiques induites habituellement au niveau des capteurs matriciels optiques 10 de type à CCD (circuit à couplage de charges) par les fronts de commutation des impulsions de tension commandant le tube intensificateur de lumière adjâcent auxdits capteurs.
A titre d'exemple, le temps d'ouverture de (ensemble obturateur /
intensificateur de lumière peut être avantageusement d'environ 30 nanosecondes pour une largeur à mi-hauteur des impulsions laser de 10 nanosecondes.
Comme le montre la figure 2 des dessins annexés, le circuit de synchronisation ou d'asservissement en boucle est constitué, d'une part, par un générateur de signaux en salves 11, déclenché par la caméra à CCD formant le capteur matriciel 10 et contr8lé par l'unité informatique de commande et de gestion, d'autre part, par une ligne à retard 12 réglable assurant la transmission desdits signaux en salves, notamment vers l'entrée de déclenchement du dispositif laser 3' et, enfin, un module 13 de déclenchement de l'ensemble 9 [obturateur /
intensiflcateur de lumière), recevant les signaux en salves transmis par la ligne à
retard 12 avec un décalage temporel déterminé par rapport au dispositif laser 3', ledit décalage étant fonction de la distance entre le dispositif 1 et la ou les plantes) ou zone de végétation à analyser, éventuellement mesurée à l'aide d'un télémètre.
6 PCT/FR98102811 Le déclenchement du générateur de signaux en salves 11 est avantageusement opéré par le signal délivré par la sortie vidéo composite CCIR
~dë
la caméra à CCD formant un capteur matriciel 512 x 512 pixels, par exemple, divisé en quatre zones images de 256 x 256 pixels, autorisant l'accumulation, la numérisation et la mémorisation de la fluorescence induite au niveau de la végétation à analyser à quatre longueurs d'onde différéntes, dans les mêmes conditions d'excitation et d'illumination.
Afin d'éliminer l'effet de mouvement de la végétation ou des plantes à analyser et de s'affranchir des conséquences des fluctuations de la lumière ambiante entre la période d'acquisition (sous excitation laser) et la période de soustraction de la lumière ambiante due à l'exposition solaire, les images de fluorescence destinées à être exploitées sont obtenues par sommation d'une pluralité d'images temporaires dont chacune résulte de la soustraction de deux images de fluorescences brutes obtenues lors de deux phases d'ouverture consécutives de l'ensemble 9, une première avec excitation laser et une seconde sans excitation laser.
Ainsi, la première image de fluorescence brute est obtenue, par l'émission fluorescente résultant d'une excitation laser et de (excitation par la lumière solaire et la seconde image de fluorescence brute est obtenue par l'émission fluorescente résultant de la seule excitation par la lumière solaire, chaque image temporaire intermédiaire constituant une image de fluorescence résultant uniquement de l'excitation par le laser.
Les figures 12 à 14 illustrent certaines procédures de paramétrage et d'initialisation du dispositif d'analyse selon l'invention, l'ensemble de ces procédures pouvant être exécutées par l'opérateur au niveau de l'unité
informatique par l'intermédiaire d'interfaces du type écran, clavier, "souris"
ou analogue.
Les différents logiciels exécutables pourront, par exemple, être accessibles par un programme de sélection ou "menu principal" permettant d'accéder, par validation, à diverses options correspondant notamment aux possibilités de choix du type d'acquisition, de paramétrage de l'acquisition, de relecture et de visualisation d'acquisitions antérieures, d'orientation et de pointage du dispositif d'analyse et de lancement d'une acquisition paramétrée.
A titre d'exemples, la figure 12 des dessins annexés illustre les possibilités et la séquence de paramétrage dans le cas d'une acquisition simple sans archivage, la figure 13 illustre les possibilités et la séquence de paramétrage dans le cas d'acquisitions multiples ou en séquences avec archivage et la figure 14 _ WO 99/32876 PCTlFR98/02811 _7_ illustre la séquence de paramétrage pour l'initialisation physique et le reglage du dispositif d'analyse 1. .:
La présente invention a également pour objet un véhicule d'analyse in situ de plantes et, plus généralement de végétaux, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un dispositif d'analyse tel que décrit ci-dessus, -monté de manière orientable et incunable sur une potence télescopique 15 (figures 4A et 4B).
L'implantation du dispositif d'analyse 1 sur un véhicule 14 le rend mobile et transportable. L'espace intérieur de ce véhicule laboratoire 14 est avantageusement divisé en deux compartiments, dont l'un est réservé à
l'opérateur et à l'unité de traitement numérique, de stockage et d'édition et/ou de visualisation d'images associée à (unité informatique de commande et de gestion et dont (autre est aménagé pour le rangement de (équipement de mesure (mesures intérieures et transport).
Un groupe électrogène mobile, également transporté par le véhicule 14, est disposé à même le sol pendant les mesures et assure les besoins en énergie électrique de l'ensemble du dispositif d'analyse 1.
En outre, des vérins de stabilisation 16 pourront assurer le calage du véhicule 14 pendant les opérations de mesure.
Les différents éléments composant l'unité d'émission 3 (dispositif laser 3', agrandisseur de faisceau 3") et l'unité de mesure et de prise d'images 4 (objectif 7, éventuel diviseur de faisceau, filtres interférentiels 8, ensemble 9 [obturateur / intensificateur de lumière], caméra à CCD 10) sont préférentiellement de faible taille et aptes à résister sans dommage à de fortes accélérations.
De plus, lesdites composantes de l'unité d'émission 3 et de l'unité 4 de mesure et de prise d'images sont montées sur une plate-forme support ou nacelle 17 orientable, en formant deux ensembles structurels parallèles en lignes situés dans une enceinte climatisée 18.
Cette dernière est pourvue sur sa face avant d'une fenêtre d'entrée et est munie d'un cordon de raccordement au véhicule 14 pour la circulation de fluides et d'énergie électrique vers la nacelle 17, le pompage du laser par fibre optique et le transfert en retour des informations de positionnement et des images numériques recueillies par la caméra CCD 10.
La taille du faisceau d'excitation laser 6 peut être augmentée par un agrandisseur de faisceau 3" prévu, par exemple, pour couvrir un cercle de diamètre 0,30 m à une distance de 30 mètres. La caméra CCD 10 ainsi que le dispositif _g_ intensificateur d'images sont orientés de façon à reprendre une image de fluorescence de surface identique, confondue avec la zone irradiée. * v Un télémètre optique peut compléter l'équipement précité de façon à
pouvoir mesurer précisément la distance entre la végétation et les équipements de S la tête de mesure (instrumentation). C'est à partir de ces informàtions que s'effectuent les réglages optiques ainsi que le réglage du retard électronique (synchronisation) qui permet d'ouvrir l'obturateur de fintensificateur de brillance.
Comme le montrent les figures 4A et 4B des dessins annexés, le véhicule 14 est muni d'une trappe et la nacelle 17 portée par la potence 15 est déplaçable et orientable de telle manière que le dispositif d'analyse 1 puisse être déplacé entre une position d'analyse in situ de plantes 2 disposées autour du véhicule 14 et une position d'analyse d'un échantillon de plante 2 prélevé
dans le milieu environnant et placé dans un porte-échantillon à l'intérieur du véhicule 14.
A titre d'illustration des possibilités du dispositif d'analyse 1 selon finvendon, on décrira ci-après différents résultats d'analyse de divers types de parties de plantes 2 à (appui des images des figures 5 à 11.
Bien que tes longueurs d'ondes d'excitation laser préférentielles soient comprises, d'une part, entre 380 nm et 390 nm et, d'autre part, entre 560 nm et 600 nm, les inventeurs ont utilisé pour réaliser leurs analyses des longueurs d'ondes d'excitation de 355 nm et de 532 nm (matériel disponible).
L'homme du métier comprendra donc qu'en utilisant les longueurs d'ondes préférentielles indiquées les résultats obtenus seront meilleurs que ceux, apparaissant sur les figures S à 11.
La figure 5 représente des images de fluorescence obtenues à partir de feuilles de haricots verts avec une excitation laser à 355 nm et recueillies à
quatre longueurs d'onde d'émission caractéristiques pour les plantes (F440 =
nm, F520 = 520 nm, F690 = 690 nm, F 740 = 740 nm).
Sur chaque image, la feuille de droite est saine et la feuille de gauche est contaminée par un agent pathogène (dans ce cas araignée rouge - invisible à
foeil nu).
On constate que sur les images F440 et FS20 la feuille contaminée présente un motif de fluorescence caractéristique (petites taches blanches) et une fluorescence plus intense que celle de la feuille en bonne santé. Par contre, la fluorescence chlorophyllienne (F690 et F740) de cette même feuille est nettement plus faible et moins caractérisante.
_ WO 99/328'f6 PCT/FR98/02811 La figure 6 représente des images de fluorescence obtenues à partir d'une feuille de DigitaIis Purpurea, soumise à un traitement par herbicidë~
(DCMU : 3 - (3,4 Dichlorophényl - I, I - diméthylurea) par voie racinaire.
Les quatre images de cette figure ont été recueillies à une longueur d'onde de 690 nm sous une excitation laser à 355 nm et à différents intervalles de temps après arrosage de la plante avec une solution de DCMU diluée ( 10-SM).
On observe très nettement sur ces images, les différents stades de la diffusion par les nervures de la solution de DCMU sur toute la surface de la feuille en fonction du temps écoulé.
La figure 7 représente des images obtenues en faisant le rapport pixel à pixel de deux images de fluorescence à partir de feuilles de maïs, respectivement, en bonne santé (références), carencée en fer et carencée en zinc.
Ces images ont été obtenues aux longueurs d'onde indiquées et sous excitation laser à 355 nm.
On remarque sur la feuille de mais carencée en fer des striures parallèles à la nervure centrale et sur la feuille carencée en zinc des taches larges sans striures apparentes, alors que l'image rapport de la feuille saine ne présente aucune hétérogénéité apparente.
On notera également qu'à foeil nu des striures sont apparentes sur les feuilles saines et carencées et ne permettent pas, par conséquent, de caractériser ces dernières.
La figure 8 représente des images de fluorescence obtenues à partir de feuilles de vignes, respectivement saine, carencée en potassium, carencée en magnésium et atteinte d'une chlorose calcaire.
Ces images ont été recueillies à 690 nm, sous une excitation laser à
532 nm.
II ressort d'une observation de ces images que la carence en potassium peut être caractérisée par l'apparition de taches de fluorescence très irrégulibres et de différentes intensités et que la carence en magnésium peut être caractérisée par une fluorescence plus importante au niveau du centre de la feuille et diminuant rapidement en intensité vers le bord de cette dernière.
On note également que dans le cas de chlorose calcaire les nervures sont très fluorescentes par rapport au reste de la feuille.
La figure 9 représente des images de fluorescence obtenues à partir de feuilles de tabac, respectivement, en bonne santé et présentant un stress hydrique.
_ WO 99/3Z876 PCT/FR98JOZ811 Ces images ont été recueillies à 740 nm, sous une excitation laser à
355 nm.
Ces images montrent nettement une fluorescence plus importante au niveau du bord de la feuille stressée, constituant un sympt8me précoce d'assèchement de la feuille, alors qu'aucune différence n'est visible entrè
les deux feuilles concernées à foeil nu.
La figure 10 représente des images de fluorescence obtenues à partir de feuilles de pommier avec une excitation laser à 355 nm et recueillies à
quatre longueurs d'onde d'émission caractéristiques pour les plantes (F440 = 440 nm, F520 = 520 nm, F690 = 690 nm, F 740 = 740 nm).
Sur chaque image, la feuille de gauche a été exposée au soleil pendant sa croissance et la feuille de droite a été exposée au Nord pendant sa croissance.
On constate que sur les images F690 et F740 les bords de Ia feuille exposée au soleil ou au Sud sont plus fluorescents que ceux de la feuille exposée au Nord, ce qui indique un stress hydrique et une maturité plus avancée.
La figure 11 représente des images de fluorescence obtenues à partir d'une feuille de tabac soumise à un traitement par herbicide (DCMU : 3 - (3,4 Dichlorophényl - 1,1 - diméthylurea) par pulvérisation en surface.
Les trois images de cette figure ont été recueillies à 690 nm, sous une excitation laser de 355 nm.
Les images a, b et c représentent respectivement une feuille saine avant traitement, la même feuille traitée par pulvérisation sur sa moitié
gauche en face arrière et analysée 10 minutes, puis 30 minutes, après application de l'herbicide.
On note, à (observation de ces images, une augmentation importante de la fluorescence chlorophyllienne dans la partie de la feuille traitée (pas de (changement visible à foeil nu), indiquant un blocage de l'appareil photosynthétique de la feuille dans cette partie.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.
~dë
la caméra à CCD formant un capteur matriciel 512 x 512 pixels, par exemple, divisé en quatre zones images de 256 x 256 pixels, autorisant l'accumulation, la numérisation et la mémorisation de la fluorescence induite au niveau de la végétation à analyser à quatre longueurs d'onde différéntes, dans les mêmes conditions d'excitation et d'illumination.
Afin d'éliminer l'effet de mouvement de la végétation ou des plantes à analyser et de s'affranchir des conséquences des fluctuations de la lumière ambiante entre la période d'acquisition (sous excitation laser) et la période de soustraction de la lumière ambiante due à l'exposition solaire, les images de fluorescence destinées à être exploitées sont obtenues par sommation d'une pluralité d'images temporaires dont chacune résulte de la soustraction de deux images de fluorescences brutes obtenues lors de deux phases d'ouverture consécutives de l'ensemble 9, une première avec excitation laser et une seconde sans excitation laser.
Ainsi, la première image de fluorescence brute est obtenue, par l'émission fluorescente résultant d'une excitation laser et de (excitation par la lumière solaire et la seconde image de fluorescence brute est obtenue par l'émission fluorescente résultant de la seule excitation par la lumière solaire, chaque image temporaire intermédiaire constituant une image de fluorescence résultant uniquement de l'excitation par le laser.
Les figures 12 à 14 illustrent certaines procédures de paramétrage et d'initialisation du dispositif d'analyse selon l'invention, l'ensemble de ces procédures pouvant être exécutées par l'opérateur au niveau de l'unité
informatique par l'intermédiaire d'interfaces du type écran, clavier, "souris"
ou analogue.
Les différents logiciels exécutables pourront, par exemple, être accessibles par un programme de sélection ou "menu principal" permettant d'accéder, par validation, à diverses options correspondant notamment aux possibilités de choix du type d'acquisition, de paramétrage de l'acquisition, de relecture et de visualisation d'acquisitions antérieures, d'orientation et de pointage du dispositif d'analyse et de lancement d'une acquisition paramétrée.
A titre d'exemples, la figure 12 des dessins annexés illustre les possibilités et la séquence de paramétrage dans le cas d'une acquisition simple sans archivage, la figure 13 illustre les possibilités et la séquence de paramétrage dans le cas d'acquisitions multiples ou en séquences avec archivage et la figure 14 _ WO 99/32876 PCTlFR98/02811 _7_ illustre la séquence de paramétrage pour l'initialisation physique et le reglage du dispositif d'analyse 1. .:
La présente invention a également pour objet un véhicule d'analyse in situ de plantes et, plus généralement de végétaux, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un dispositif d'analyse tel que décrit ci-dessus, -monté de manière orientable et incunable sur une potence télescopique 15 (figures 4A et 4B).
L'implantation du dispositif d'analyse 1 sur un véhicule 14 le rend mobile et transportable. L'espace intérieur de ce véhicule laboratoire 14 est avantageusement divisé en deux compartiments, dont l'un est réservé à
l'opérateur et à l'unité de traitement numérique, de stockage et d'édition et/ou de visualisation d'images associée à (unité informatique de commande et de gestion et dont (autre est aménagé pour le rangement de (équipement de mesure (mesures intérieures et transport).
Un groupe électrogène mobile, également transporté par le véhicule 14, est disposé à même le sol pendant les mesures et assure les besoins en énergie électrique de l'ensemble du dispositif d'analyse 1.
En outre, des vérins de stabilisation 16 pourront assurer le calage du véhicule 14 pendant les opérations de mesure.
Les différents éléments composant l'unité d'émission 3 (dispositif laser 3', agrandisseur de faisceau 3") et l'unité de mesure et de prise d'images 4 (objectif 7, éventuel diviseur de faisceau, filtres interférentiels 8, ensemble 9 [obturateur / intensificateur de lumière], caméra à CCD 10) sont préférentiellement de faible taille et aptes à résister sans dommage à de fortes accélérations.
De plus, lesdites composantes de l'unité d'émission 3 et de l'unité 4 de mesure et de prise d'images sont montées sur une plate-forme support ou nacelle 17 orientable, en formant deux ensembles structurels parallèles en lignes situés dans une enceinte climatisée 18.
Cette dernière est pourvue sur sa face avant d'une fenêtre d'entrée et est munie d'un cordon de raccordement au véhicule 14 pour la circulation de fluides et d'énergie électrique vers la nacelle 17, le pompage du laser par fibre optique et le transfert en retour des informations de positionnement et des images numériques recueillies par la caméra CCD 10.
La taille du faisceau d'excitation laser 6 peut être augmentée par un agrandisseur de faisceau 3" prévu, par exemple, pour couvrir un cercle de diamètre 0,30 m à une distance de 30 mètres. La caméra CCD 10 ainsi que le dispositif _g_ intensificateur d'images sont orientés de façon à reprendre une image de fluorescence de surface identique, confondue avec la zone irradiée. * v Un télémètre optique peut compléter l'équipement précité de façon à
pouvoir mesurer précisément la distance entre la végétation et les équipements de S la tête de mesure (instrumentation). C'est à partir de ces informàtions que s'effectuent les réglages optiques ainsi que le réglage du retard électronique (synchronisation) qui permet d'ouvrir l'obturateur de fintensificateur de brillance.
Comme le montrent les figures 4A et 4B des dessins annexés, le véhicule 14 est muni d'une trappe et la nacelle 17 portée par la potence 15 est déplaçable et orientable de telle manière que le dispositif d'analyse 1 puisse être déplacé entre une position d'analyse in situ de plantes 2 disposées autour du véhicule 14 et une position d'analyse d'un échantillon de plante 2 prélevé
dans le milieu environnant et placé dans un porte-échantillon à l'intérieur du véhicule 14.
A titre d'illustration des possibilités du dispositif d'analyse 1 selon finvendon, on décrira ci-après différents résultats d'analyse de divers types de parties de plantes 2 à (appui des images des figures 5 à 11.
Bien que tes longueurs d'ondes d'excitation laser préférentielles soient comprises, d'une part, entre 380 nm et 390 nm et, d'autre part, entre 560 nm et 600 nm, les inventeurs ont utilisé pour réaliser leurs analyses des longueurs d'ondes d'excitation de 355 nm et de 532 nm (matériel disponible).
L'homme du métier comprendra donc qu'en utilisant les longueurs d'ondes préférentielles indiquées les résultats obtenus seront meilleurs que ceux, apparaissant sur les figures S à 11.
La figure 5 représente des images de fluorescence obtenues à partir de feuilles de haricots verts avec une excitation laser à 355 nm et recueillies à
quatre longueurs d'onde d'émission caractéristiques pour les plantes (F440 =
nm, F520 = 520 nm, F690 = 690 nm, F 740 = 740 nm).
Sur chaque image, la feuille de droite est saine et la feuille de gauche est contaminée par un agent pathogène (dans ce cas araignée rouge - invisible à
foeil nu).
On constate que sur les images F440 et FS20 la feuille contaminée présente un motif de fluorescence caractéristique (petites taches blanches) et une fluorescence plus intense que celle de la feuille en bonne santé. Par contre, la fluorescence chlorophyllienne (F690 et F740) de cette même feuille est nettement plus faible et moins caractérisante.
_ WO 99/328'f6 PCT/FR98/02811 La figure 6 représente des images de fluorescence obtenues à partir d'une feuille de DigitaIis Purpurea, soumise à un traitement par herbicidë~
(DCMU : 3 - (3,4 Dichlorophényl - I, I - diméthylurea) par voie racinaire.
Les quatre images de cette figure ont été recueillies à une longueur d'onde de 690 nm sous une excitation laser à 355 nm et à différents intervalles de temps après arrosage de la plante avec une solution de DCMU diluée ( 10-SM).
On observe très nettement sur ces images, les différents stades de la diffusion par les nervures de la solution de DCMU sur toute la surface de la feuille en fonction du temps écoulé.
La figure 7 représente des images obtenues en faisant le rapport pixel à pixel de deux images de fluorescence à partir de feuilles de maïs, respectivement, en bonne santé (références), carencée en fer et carencée en zinc.
Ces images ont été obtenues aux longueurs d'onde indiquées et sous excitation laser à 355 nm.
On remarque sur la feuille de mais carencée en fer des striures parallèles à la nervure centrale et sur la feuille carencée en zinc des taches larges sans striures apparentes, alors que l'image rapport de la feuille saine ne présente aucune hétérogénéité apparente.
On notera également qu'à foeil nu des striures sont apparentes sur les feuilles saines et carencées et ne permettent pas, par conséquent, de caractériser ces dernières.
La figure 8 représente des images de fluorescence obtenues à partir de feuilles de vignes, respectivement saine, carencée en potassium, carencée en magnésium et atteinte d'une chlorose calcaire.
Ces images ont été recueillies à 690 nm, sous une excitation laser à
532 nm.
II ressort d'une observation de ces images que la carence en potassium peut être caractérisée par l'apparition de taches de fluorescence très irrégulibres et de différentes intensités et que la carence en magnésium peut être caractérisée par une fluorescence plus importante au niveau du centre de la feuille et diminuant rapidement en intensité vers le bord de cette dernière.
On note également que dans le cas de chlorose calcaire les nervures sont très fluorescentes par rapport au reste de la feuille.
La figure 9 représente des images de fluorescence obtenues à partir de feuilles de tabac, respectivement, en bonne santé et présentant un stress hydrique.
_ WO 99/3Z876 PCT/FR98JOZ811 Ces images ont été recueillies à 740 nm, sous une excitation laser à
355 nm.
Ces images montrent nettement une fluorescence plus importante au niveau du bord de la feuille stressée, constituant un sympt8me précoce d'assèchement de la feuille, alors qu'aucune différence n'est visible entrè
les deux feuilles concernées à foeil nu.
La figure 10 représente des images de fluorescence obtenues à partir de feuilles de pommier avec une excitation laser à 355 nm et recueillies à
quatre longueurs d'onde d'émission caractéristiques pour les plantes (F440 = 440 nm, F520 = 520 nm, F690 = 690 nm, F 740 = 740 nm).
Sur chaque image, la feuille de gauche a été exposée au soleil pendant sa croissance et la feuille de droite a été exposée au Nord pendant sa croissance.
On constate que sur les images F690 et F740 les bords de Ia feuille exposée au soleil ou au Sud sont plus fluorescents que ceux de la feuille exposée au Nord, ce qui indique un stress hydrique et une maturité plus avancée.
La figure 11 représente des images de fluorescence obtenues à partir d'une feuille de tabac soumise à un traitement par herbicide (DCMU : 3 - (3,4 Dichlorophényl - 1,1 - diméthylurea) par pulvérisation en surface.
Les trois images de cette figure ont été recueillies à 690 nm, sous une excitation laser de 355 nm.
Les images a, b et c représentent respectivement une feuille saine avant traitement, la même feuille traitée par pulvérisation sur sa moitié
gauche en face arrière et analysée 10 minutes, puis 30 minutes, après application de l'herbicide.
On note, à (observation de ces images, une augmentation importante de la fluorescence chlorophyllienne dans la partie de la feuille traitée (pas de (changement visible à foeil nu), indiquant un blocage de l'appareil photosynthétique de la feuille dans cette partie.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.
Claims (9)
1. Dispositif d'analyse non destructive de plantes, et plus généralement de végétaux, par mesure de la fluorescence induite sous excitation laser, comprenant une unité d'émission d'un faisceau d'excitation laser calibré, une unité de mesure et de prise d'images de la fluorescence émise par la ou les plante(s) irradiée(s) et une unité de traitement numérique, de stockage et d'édition ou de visualisation des images recueillies, associée à une unité informatique de commande et de gestion du fonctionnement du dispositif, caractérisé en ce que l'unité d'émission (3) fournit au moins deux longueurs d'ondes d'excitation laser, à
savoir l'une dans l'ultraviolet et l'autre dans le vert, en ce que l'unité (4) de mesure et de prise d'images comporte des moyens (7, 8, 9), notamment un ensemble (9) obturateur /intensificateur de lumière, pour former, à partir d'un même faisceau de fluorescence (6') émis par la ou les plante(s) (2), simultanément ou successivement, au moins deux faisceaux secondaires, ayant chacun une longueur d'onde propre et constituant chacun une image de fluorescence au niveau d'un capteur matriciel (10), sur la totalité de la surface de ce dernier ou sur une parle de la surface de ce dernier, distincte pour chaque faisceau secondaire, et en ce que les fonctionnements du capteur matriciel (10), du dispositif laser (3') de l'unité
d'émission (3) et de (ensemble (9) obturateur / intensificateur de lumière sont synchronisés entre eux par l'intermédiaire d'un circuit d'asservissement en boucle correspondant.
savoir l'une dans l'ultraviolet et l'autre dans le vert, en ce que l'unité (4) de mesure et de prise d'images comporte des moyens (7, 8, 9), notamment un ensemble (9) obturateur /intensificateur de lumière, pour former, à partir d'un même faisceau de fluorescence (6') émis par la ou les plante(s) (2), simultanément ou successivement, au moins deux faisceaux secondaires, ayant chacun une longueur d'onde propre et constituant chacun une image de fluorescence au niveau d'un capteur matriciel (10), sur la totalité de la surface de ce dernier ou sur une parle de la surface de ce dernier, distincte pour chaque faisceau secondaire, et en ce que les fonctionnements du capteur matriciel (10), du dispositif laser (3') de l'unité
d'émission (3) et de (ensemble (9) obturateur / intensificateur de lumière sont synchronisés entre eux par l'intermédiaire d'un circuit d'asservissement en boucle correspondant.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen (8) comprend plusieurs filtres interférentiels montés sur un porte-filtre en forme de disque dont le mouvement en rotation motorisé, contrôlé par l'unité
informatique de commande et de gestion, amène lesdits filtres dans le trajet lumineux du faisceau de fluorescence (6').
informatique de commande et de gestion, amène lesdits filtres dans le trajet lumineux du faisceau de fluorescence (6').
3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen (8) comprend des éléments pour diviser le faisceau de fluorescence (6') en au moins deux, préférentiellement quatre, faisceaux secondaires de longueurs d'onde distinctes dont chacun est dirigé vers une zone du capteur matriciel (10) qui lui est spécialement affectée.
4. Dispositif selon fane quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les durées des séquences d'ouverture de l'ensemble (9) obturateur / intensificateur de lumière faisant partie de l'unité (4) de mesure et de prise d'images et les durées des impulsions laser de l'unité {3) d'émission sont corrélées entre elles.
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le circuit de synchronisation ou d'asservissement en boucle est constitué, d'une part par un générateur de signaux en salves (11), déclenché par la caméra à CCD formant le capteur matriciel ( 10) et contrôlé par l'unité informatique de commande et de gestion, d'autre part, par une ligne à retard (12) réglable assurant la transmission desdits signaux en salves, notamment vers (entrée de déclenchement du dispositif laser (3') et, enfin, un module (13) de déclenchement de l'ensemble (9) obturateur/
intensificateur de lumière, recevant les signaux en salves transmis par la ligne à
retard (12) avec un décalage temporel déterminé par rapport au dispositif laser (3'), ledit décalage étant fonction de la distance entre le dispositif (1) et la ou les plantes) ou zone de végétation à analyser, éventuellement mesurée à l'aide d'un télémètre.
intensificateur de lumière, recevant les signaux en salves transmis par la ligne à
retard (12) avec un décalage temporel déterminé par rapport au dispositif laser (3'), ledit décalage étant fonction de la distance entre le dispositif (1) et la ou les plantes) ou zone de végétation à analyser, éventuellement mesurée à l'aide d'un télémètre.
6. Dispositif selon fane quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les images de fluorescence destinées à être exploitées sont obtenues par sommation d'une pluralité d'images temporaires dont chacune résulte de la soustraction de deux images de fluorescences brutes obtenues lors de deux phases d'ouverture consécutives de l'ensemble (9) obturateur/intensificateur de lumière, une première avec excitation laser et une seconde sans excitation laser.
7. Véhicule d'analyse in situ de plantes et, plus généralement de végétaux, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un dispositif d'analyse selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, monté de manière orientable et inclinable sur une potence télescopique (15).
8. Véhicule selon la revendication 7, caractérisé en ce que les composantes de (unité d'émission (3) et de l'unité (4) de mesure et de prise d'images sont montées sur une plate-forme support ou nacelle (17) orientable, en formant deux ensembles structurels parallèles situés dans une enceinte climatisée (18).
9. Véhicule selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que le dispositif d'analyse (1) peut être déplacé entre une position d'analyse in situ de plantes (2) disposées autour du véhicule (14) et une position d'analyse d'un échantillon de plante (2) prélevé dans le milieu environnant et placé
dans un porte-échantillon à (intérieur du véhicule (14).
dans un porte-échantillon à (intérieur du véhicule (14).
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| LU90186 | 1997-12-22 | ||
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| PCT/FR1998/002811 WO1999032876A1 (fr) | 1997-12-22 | 1998-12-21 | Dispositif d'analyse non destructive de plantes et vehicule comportant un tel dispositif embarque |
Publications (1)
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|---|---|
| CA2315357A1 true CA2315357A1 (fr) | 1999-07-01 |
Family
ID=19731726
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CA002315357A Abandoned CA2315357A1 (fr) | 1997-12-22 | 1998-12-21 | Dispositif d'analyse non destructive de plantes et vehicule comportant un tel dispositif embarque |
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| EP (1) | EP1040339A1 (fr) |
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Families Citing this family (24)
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| US6569384B2 (en) | 2000-08-21 | 2003-05-27 | Ut-Battelle, Llc | Tissue-based water quality biosensors for detecting chemical warfare agents |
| US6649417B2 (en) | 2000-08-21 | 2003-11-18 | Ut-Battelle, Llc | Tissue-based standoff biosensors for detecting chemical warfare agents |
| WO2003023379A1 (fr) * | 2001-09-12 | 2003-03-20 | Apprise Technologies, Inc. | Fluorodetecteur multicanaux |
| US7112806B2 (en) * | 2001-09-27 | 2006-09-26 | Robert Lussier | Bio-imaging and information system for scanning, detecting, diagnosing and optimizing plant health |
| US7591979B2 (en) | 2003-10-20 | 2009-09-22 | Ut-Battelle, Llc | Enhanced monitor system for water protection |
| US7258836B2 (en) | 2003-10-20 | 2007-08-21 | Ut-Battelle, Llc | Freeze resistant buoy system |
| DE102005013043A1 (de) * | 2005-03-18 | 2006-09-28 | Siemens Ag | Mobiler Fluoreszenz-Scanner für molekulare Signaturen |
| JP4904505B2 (ja) * | 2005-03-29 | 2012-03-28 | 国立大学法人東京海洋大学 | 植物プランクトンの分布計測方法及びその装置 |
| EP1912059A1 (fr) * | 2006-10-11 | 2008-04-16 | Basf Se | Dispositif mobile pour la détection de fluorescence et son utilisation |
| US10226036B2 (en) * | 2007-07-27 | 2019-03-12 | David L. Guice | Method and apparatus for controlling weeds with solar energy |
| US8481974B1 (en) * | 2011-09-15 | 2013-07-09 | Sandia Corporation | Apparatus and method for measuring single cell and sub-cellular photosynthetic efficiency |
| WO2014017940A1 (fr) | 2012-07-26 | 2014-01-30 | Universidade De Coimbra | Système et procédé d'évaluation in vivo et/ou in situ d'états physiologiques de tissus végétaux à l'aide de techniques d'impédance |
| KR20140030775A (ko) * | 2012-09-03 | 2014-03-12 | 한국전자통신연구원 | 테라헤르츠 파를 이용한 비파괴 작물 생육 진단 장치 및 방법 |
| US9609858B2 (en) * | 2013-09-13 | 2017-04-04 | Palo Alto Research Center Incorporated | Unwanted plant removal system having variable optics |
| US11178823B2 (en) | 2014-04-07 | 2021-11-23 | Premier Citrus Apz, Llc | Systems and methods for using light energy to facilitate penetration of substances in plants |
| US11287411B2 (en) | 2015-07-30 | 2022-03-29 | Ecoation Innovative Solutions Inc. | Systems and methods for crop health monitoring, assessment and prediction |
| RU2646937C1 (ru) * | 2016-12-21 | 2018-03-12 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Дистанционный способ обнаружения стрессовых состояний растений |
| CN107064089B (zh) * | 2017-04-13 | 2023-04-18 | 浙江大学 | 一种基于物联网的辣椒苗疫病早期监测装置和方法 |
| US11631475B2 (en) | 2020-05-26 | 2023-04-18 | Ecoation Innovative Solutions Inc. | Real-time projections and estimated distributions of agricultural pests, diseases, and biocontrol agents |
| US11666004B2 (en) | 2020-10-02 | 2023-06-06 | Ecoation Innovative Solutions Inc. | System and method for testing plant genotype and phenotype expressions under varying growing and environmental conditions |
| US11925151B2 (en) | 2020-11-13 | 2024-03-12 | Ecoation Innovative Solutions Inc. | Stereo-spatial-temporal crop condition measurements for plant growth and health optimization |
| US11555690B2 (en) | 2020-11-13 | 2023-01-17 | Ecoation Innovative Solutions Inc. | Generation of stereo-spatio-temporal crop condition measurements based on human observations and height measurements |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE439545B (sv) * | 1978-11-01 | 1985-06-17 | Forenede Bryggerier As | Sett for styrning av en separationsprocess utford pa fron eller kernor |
| DE3317003A1 (de) | 1983-05-10 | 1984-11-15 | Wegmann & Co GmbH, 3500 Kassel | An einem fahrzeug, insbesondere kraftfahrzeug, angeordnete beobachtungseinrichtung |
| SE455646B (sv) * | 1984-10-22 | 1988-07-25 | Radians Innova Ab | Fluorescensanordning |
| US4650336A (en) * | 1985-09-20 | 1987-03-17 | Advanced Genetic Sciences, Inc. | Measurement of variable fluorescence of plants |
| SE8602011D0 (sv) * | 1986-04-30 | 1986-04-30 | Roland Wass | Anordning for metning av fotosynteseffektivitet hos vexter |
| JPH01112952A (ja) * | 1987-10-26 | 1989-05-01 | Satoru Matsubara | 糸引納豆入り氷食品 |
| JP2749069B2 (ja) * | 1988-04-26 | 1998-05-13 | オリンパス光学工業株式会社 | 蛍光顕微鏡装置 |
| IT1236230B (it) * | 1989-12-22 | 1993-01-25 | Consiglio Nazionale Ricerche | Strumento per la misura a due canali della fluorescenza della clorofilla |
| FI900134A (fi) * | 1990-01-10 | 1991-07-11 | Laennen Tehtaat Oy | Foerfarande foer identifiering av plantor. |
| US5130545A (en) | 1991-04-05 | 1992-07-14 | Lussier Robert R | Video imaging plant management system |
| US5682244A (en) * | 1994-03-25 | 1997-10-28 | Barlow; Clyde H. | Automated optical detection of tissue perfusion by microspheres |
| US5784157A (en) * | 1995-11-21 | 1998-07-21 | The Research Foundation Of State University Of New York | Method and apparatus for identifying fluorophores |
| US5981958A (en) * | 1996-01-16 | 1999-11-09 | Li; Ning | Method and apparatus for detecting pathological and physiological change in plants |
| US5960104A (en) * | 1996-08-16 | 1999-09-28 | Virginia Polytechnic & State University | Defect detection system for lumber |
| US5822068A (en) * | 1997-03-10 | 1998-10-13 | Board Of Trustees Operating Michigan State University | Non-destructive method and apparatus for detection of fruit and vegetable quality |
-
1997
- 1997-12-22 LU LU90186A patent/LU90186B1/fr active
-
1998
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