EP3304416A1 - Système et méthode pour l'estimation d'un volume de récolte au sein d'une exploitation viticole - Google Patents

Système et méthode pour l'estimation d'un volume de récolte au sein d'une exploitation viticole

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Publication number
EP3304416A1
EP3304416A1 EP16733646.0A EP16733646A EP3304416A1 EP 3304416 A1 EP3304416 A1 EP 3304416A1 EP 16733646 A EP16733646 A EP 16733646A EP 3304416 A1 EP3304416 A1 EP 3304416A1
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EP
European Patent Office
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vine
berries
photographic image
cluster
photographic
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP16733646.0A
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German (de)
English (en)
Inventor
Christian GERMAIN
Barna KERESZTES
Gilbert Grenier
Olivier Lavialle
Jean-Pierre DA COSTA
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Ecole Nationale Superieure Des Sciences Agronomiques De Bordeaux-Aquitaine (bordeaux Sciences Agro)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite de Bordeaux
Institut Polytechnique de Bordeaux
Original Assignee
Ecole Nationale Superieure Des Sciences Agronomiques De Bordeaux-Aquitaine (bordeaux Sciences Agro)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite de Bordeaux
Institut Polytechnique de Bordeaux
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Filing date
Publication date
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Publication of EP3304416A1 publication Critical patent/EP3304416A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/60—Analysis of geometric attributes
    • G06T7/62—Analysis of geometric attributes of area, perimeter, diameter or volume
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G17/00—Cultivation of hops, vines, fruit trees, or like trees
    • A01G17/02—Cultivation of hops or vines
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations
    • G06F17/18—Complex mathematical operations for evaluating statistical data, e.g. average values, frequency distributions, probability functions, regression analysis
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    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
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    • G06T7/0002—Inspection of images, e.g. flaw detection
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    • G06V20/00—Scenes; Scene-specific elements
    • G06V20/35—Categorising the entire scene, e.g. birthday party or wedding scene
    • G06V20/38—Outdoor scenes
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/02—Agriculture; Fishing; Forestry; Mining
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    • G06T2207/30128—Food products
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    • G06V20/60—Type of objects
    • G06V20/68—Food, e.g. fruit or vegetables

Definitions

  • the invention relates to the field of wine farming. More precisely, it concerns an automatic tool for helping to estimate a harvest volume in a vineyard.
  • a winemaker In order to better manage a vineyard, a winemaker must have an estimate of the harvest volume of grape berries. This estimation can in particular enable him to anticipate on the human and material means to put in place to actually carry out the harvest, to optimize the organization of the harvest.
  • This estimate can be determined by plot of a vineyard, to the extent that the conditions of terroir, micro-climates, cutting strategy and culture, etc. can influence the evolution of the vine in a very local way.
  • this estimate can be used as a parameter to determine the best time to achieve this harvest. It can also detect abnormalities in the development of grape berries.
  • Harvest performance is estimated based on the number of bays counted automatically by the vehicle and comparing this number with data from the previous year.
  • the object of the present invention is to provide a system and method at least partially overcoming the aforementioned drawbacks.
  • the present invention provides a method for estimating a harvest volume within a vineyard organized in a row of vines, comprising steps of:
  • the invention comprises one or more of the following features which can be used separately or in partial combination with one another or in total combination with one another: the detection of bays comprises the determination of circular shapes within said image photographic;
  • the determination of a number of berries on a cluster includes the use of an experimental model linking a number of berries visible on a photographic image at said number of berries on a cluster;
  • the number of clusters on a vine is determined by an abacus depending on the grape variety of the vine and vine holding technique implemented by the operator of said vineyard;
  • the harvest volume is dependent on a geographical location.
  • a second object of the invention relates to a system for estimating a harvest volume within a vineyard organized in rows of vines, comprising:
  • calculation means for detecting bays within said photographic image, determining a number of bays on a cluster, determining a number of bunches on a vine of said set and determining an indicator of said volume as a function of said number of bays on a cluster , said number of clusters on a vine and the diameter of said bays determined from said photographic image and said distance measurement.
  • the system according to the invention comprises one or more of the following characteristics which can be used separately or in partial combination with one another or in total combination with one another:
  • the calculation means are provided for detecting the berries by the determination of circular shapes within said photographic image; - The calculation means are provided for determining a number of berries on a cluster by the use of an experimental model linking a number of berries visible on a photographic image to said number of berries on a cluster;
  • the calculation means are provided for determining the number of bunches on a vine according to an abacus depend on the variety of said vine and vine held by the operator of said vineyard.
  • the system further comprises a location device to make said harvest volume dependent on a geographical location.
  • Another aspect of the invention relates to a vehicle comprising a system as previously defined.
  • FIG. 1 represents schematically an example of implementation of the invention
  • Figure 2 shows schematically an example mapping a number of berries visible on a photographic image with a number of berries actually counted on a cluster.
  • Figure 3 schematically shows an embodiment of the invention by means of a straddle.
  • a winery is organized in rows of vines, so as to allow the operator to move between each row, including using a vehicle.
  • the system S according to the invention is intended to flow between two rows RI, R2 of the vineyard.
  • This system can be carried by a member of the farm staff. Preferably, it can be made integral with a vehicle that can be towed by a staff member or be a motor vehicle. According to one embodiment, this motor vehicle can be a robot.
  • the vehicle can take the form of a tractor, a quad, a straddle, etc.
  • Figure 3 illustrates the particular case of a straddle vehicle V.
  • This figure shows a vine in a cross section. Three rows RI, R2, R3 are shown.
  • Stradler is a vehicle with two legs, Jl, J2 ended by wheels and adapted to roll in the grooves formed by two successive rows. Each leg can roll in a groove distinct from the other, so that the body of the straddle can be located above the vines. This body may include a passenger compartment in which takes place a driver.
  • the photographic device and the distance measuring means which will be described below, can be located on one of the legs of the straddle, at the height of the bunches of grapes of the vine.
  • the system S has a DP photographic device arranged so as to capture photographic images of the vines.
  • This photographic device is suitable for capturing photographic images. It can therefore be a digital camera, but also a video camera, or any other appropriate device.
  • it can be arranged so that the axis of view is perpendicular to the axis of rows of vines and, therefore, the axis of movement of the system.
  • This photographic device DP is arranged in the system S so that its elevation relative to the ground corresponds substantially to that of the bunches of grapes.
  • This elevation can therefore be an adjustable parameter depending on the type of vine (grape variety) and the way in which the farmer prunes and exploits his vineyard.
  • the DP photographic device can capture photographic images corresponding to an entire row.
  • Each photographic image corresponds to a set E, depending on the distance d between the vines and the photographic device DP as well as the opening angle thereof.
  • This set E corresponds to a set of vines, which can possibly be reduced to a single vine stock.
  • the system S can thus be provided to capture series of photographic images covering each of the adjoining sets, so that all the photographic images for a row cover all the vines of a row.
  • the system S captures photographic images according to a determined rhythm, generally periodic, which may be dependent on the speed of movement of the system. It can also have computing means MC designed to determine overlaps between photographic images to avoid taking into account several times the same photographed object (cluster, vine, bay ).
  • a sampling may be implemented in order to capture photographic images only of part of a row.
  • This sampling can be controlled by a random generator in order to avoid any bias.
  • this sampling is performed on a significant fraction of the row.
  • the system S has a lighting device, in particular to allow the capture of photographic images regardless of natural lighting conditions, but also to standardize these conditions of an image photographic to another.
  • the lighting device may in particular be chosen from various possible lighting such as a halogen lamp, LED lighting, a flash, strobe or continuous lamp, etc.
  • the photographic device can be adapted to capture photographic images of different natures.
  • the photographic images captured can be monospectral, multispectral, hyperspectral ...
  • Spectro-imaging also called “hyperspectral” imaging as opposed to “multispectral” or “superspectral” imaging, is a technology allowing the representation of a scene following a large number of spectral bands (generally more than one hundred), narrow ( ⁇ 10 nm) and contiguous.
  • the photographic device can operate in different wavelength ranges. It can work in visible light, but also in ultraviolet or infra-red.
  • the photographic device can operate in the visible range and in 3 bands: red, green, blue, in order to generate a color photographic image.
  • the system can have two photographic devices in order to capture in parallel photographic images of the two opposite rows.
  • a first DP photographic device may be located to the left of the system S (in FIG. 1) and capture photographic images of the row RI, while a second device, not shown in the figure, is located on the right and captures photographic images of row R2.
  • the photographic images provided by the DP photographic device (s) are digital images allowing their processing by the calculation means MC, also embedded in the system S.
  • the system S may further comprise means Dd for measuring a distance d between said set of vine stocks and the photographic device DP.
  • These means can be a rangefinder for example. As will be seen later, this distance allows scaling of the captured image and transforming a measure into a number of pixels into a size in centimeters.
  • the distance measuring means Dd can be integrated within the DP photographic devices. The detection of grape berries in a digital image can be carried out in different ways.
  • the computing means MC determine the circular shapes within the digital image by detecting arcs of the circle. Indeed, a bay may be partially obscured by another bay located in a plane closer to the camera, so that only an arc is detectable. From the arcs of circles detected, it is possible to deduce the visible berries.
  • the calculation means MC can then estimate the number of these bays (visible totally or partially) in the photographic image, as well as the diameter of the bays. An average diameter can be determined at this stage, or the diameters of each bay can be stored to allow more complex statistical calculations.
  • the calculation means MC are then provided to determine a number of berries on a cluster.
  • a photographic image only provides a two-dimensional view of a set of clusters.
  • a cluster is a three-dimensional object, part of which is masked because it is opposed to the photographic device.
  • One possible implementation is to use an experimental model linking a number of berries visible on a photographic image to said number of berries on a cluster.
  • This model can be constructed by matching the results provided by the previous step on the number of berries visible for a cluster to a manual measurement of the total number of berries on that same cluster.
  • Figure 2 illustrates such mapping.
  • the x-axis indicates the actual number of bays per cluster (ie manually counted).
  • the ordinate axis indicates the number of visible bays automatically determined by the computing means MC from a digital image representing the same cluster.
  • Each cluster is represented by a point (corresponding to the legend "series 1").
  • a next step of the method according to the invention, implemented by the calculation means MC, consists in estimating a number of clusters for a vine stock.
  • This step is based on counting the number of clusters visible on the processed photographic image, for a given vine stock. Then, an abacus can be used to deduce the actual number of clusters on this vine. The abacus is also determined experimentally and allows to take into account clusters masked by the vine leaves. This abacus can depend on the type of vine variety but also on vine keeping techniques: depending on how the farmer prunes his vineyard, a different abacus can be used. From the number of berries on a cluster, the number of clusters on a vine and the diameter of the bays, the calculation means MC can estimate the harvest volume.
  • the diameter of the berries is an important parameter since it allows to directly supply a volume of the berry and therefore a weight, and, consequently, a quantity of grape juice that can be extracted.
  • the measurement of this diameter makes it possible to obtain an indication of the degree of maturity of a vine and to better determine both the right moment for a harvest and also the possible anomalies in the development of the vine.
  • the harvest volume estimated by the steps of the invention makes it possible to have a good estimate of the yield of a vine and possibly to determine a moment optimizing this yield.
  • the system S comprises a DL geolocation device.
  • This device can be a simple GPS device ("Global Positioning System") or GNSS ("Global Navigation Satellite System”). It allows to associate each photographic image to a geographical position. Thus, it is possible to determine location-dependent volume indicators. For example, a function linking a crop volume indicator to the location can be determined.
  • This geolocation of the indicator makes it possible to refine the knowledge that the operator can have of his wine exploitation. In particular, it makes it possible to adapt the response to be made more accurately and to detect local anomalies. If an anomaly is detected, the geolocation also makes it possible to intervene on the corresponding site.
  • the calculation means can make it possible to distinguish berries in the pea stage from the determination of the average diameter of the berries. This allows an earlier estimate.
  • the entire device is protected by a sealed housing fixed for example to the front of a vehicle.
  • the device is robust to vibrations, dust, certain shocks and projections of liquids or sludge.
  • the presence of the housing can also provide the device with protection against temperature variations.
  • control of the system is based on a prior registration of the contour of the parcels to be visited.
  • the DP photographic device can start taking pictures. The acquisition becomes completely automatic. It is not necessary to trigger shooting manually at the beginning and end of a row.
  • the system comprises transmission means that send the images to a display means. This makes it possible to follow in real time the information obtained after the processing of the images and to check the quality of the images.
  • the processing and analysis of the images can be done directly by the computing means MC integrated in the system.
  • the processing and the analysis of the images are carried out by the computing means MC integrated in a computer located remote from the system and accessible via a telecommunications network.

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Abstract

L'invention concerne un système (S) pour l'estimation d'un volume de récolte au sein d'une exploitation viticole organisée en rangées (R1, R2, R3) de ceps de vigne, comportant; un dispositif photographique (DP) pour la capture d'une image photographique d'un ensemble (E) de ceps lorsque le système circule entre deux rangées (RI, R2) de l'exploitation viticole; des moyens (Dd) pour mesurer une distance (d) entre les ceps de vigne et le dispositif photographique (DP); des moyens de calcul (MC) pour détecter des baies au sein de l'image photographique, déterminer un nombre de baies sur une grappe, déterminer un nombre de grappes sur un cep et déterminer un indicateur du volume en fonction du nombre de baies sur une grappe, du nombre de grappes sur un cep et du diamètre des baies déterminé à partir de l'image photographique et de la mesure de distance.

Description

SYSTÈME ET MÉTHODE POUR L'ESTIMATION D'UN VOLUME DE RÉCOLTE AU SEIN D'UNE EXPLOITATION VITICOLE
DOMAINE DE L'INVENTION
L'invention est relative au domaine de l'agriculture viticole. Plus précisément, elle concerne un outil automatique d'aide à l'estimation d'un volume de récolte dans une vigne.
CONTEXTE DE L'INVENTION
Afin de gérer au mieux une vigne, un vigneron doit avoir une estimation du volume de récolte de baies de raisin. Cette estimation peut notamment lui permettre d'anticiper sur les moyens humains et matériels à mettre en place pour réaliser effectivement la récolte, d'optimiser l'organisation de la récolte.
Cette estimation peut être déterminée par parcelle d'une vigne, dans la mesure où les conditions de terroir, de micro-climats, de stratégie de taillage et de culture, etc. peuvent influencer l'évolution de la vigne de façon très locale.
En outre, l'évolution de cette estimation peut lui servir de paramètre pour déterminer le meilleur moment pour réaliser cette récolte. Elle peut également permettre de détecter des anomalies de développement des baies de raisin.
En général, cette connaissance est empirique ou construite de façon manuelle. Un viticulteur doit donc passer dans les vignes afin de déterminer un certain nombre de paramètres, notamment le nombre de grappes par pied de vigne et le poids moyen d'une grappe. Dans la mesure où il est humainement impossible de déterminer ces mesures pour l'ensemble d'une vigne, un échantillonnage doit être effectué. Cet échantillonnage doit être effectué de façon aussi aléatoire que possible et sans biais humain. Le nombre d'échantillons dépend de la précision souhaitée et de la variance dans la zone géographique étudiée.
Il en résulte que cette méthode est complexe à mettre en œuvre et également très coûteuse en temps. Le taux d'erreur est en outre assez important, généralement entre 20% et 50% et peut atteindre 200% dans certains cas. On peut consulter à cet égard l'article de P. Clingeleffer, G. Dunn, M. Krstic et S. Martin, « Crop development, crop estimation and crop control to secure quality and production of major wine grape varieties: A national approach », in Technical Report, Grape and Wine Research and Development Corporation, Australia, 2001.
En outre, afin d'obtenir une estimation satisfaisante, il apparaît que plusieurs échantillonnages par saison peuvent être nécessaires. Il en résulte la destruction d'un nombre significatif de baies.
Par ailleurs, des méthodes automatiques ont été imaginées pour améliorer le processus d'estimation d'un volume de récole.
Par exemple, l'article « Yield Estimation in Vineyards: Experiments with Différent Varietals and Calibration Procédure » de Stephen Nuske et al. in " Proceedings of Intelligent Robots and Systems (IROS), 2011 IEEE/RSJ International Conférence 25-30 Sept. 2011, décrit un tel procédé.
Le rendement de la récolte est estimé sur la base du nombre de baies comptées automatiquement par le véhicule et en comparant ce nombre avec des données de l'année précédente.
Ce procédé ne donne toutefois pas des résultats satisfaisants et son résultat dépend des valeurs obtenues précédemment. En outre, le mécanisme décrit repose sur une prise de vue dans les vignes et une étape ultérieure de traitement numérique des images obtenues doit être effectuée dans un centre distant des vignes. Le procédé de capture de données est en outre complexe et coûteux du fait des caméras 3D. RÉSUMÉ DE L'INVENTION Le but de la présente invention est de fournir un système et un procédé palliant au moins partiellement les inconvénients précités.
A cette fin, la présente invention propose un procédé pour l'estimation d'un volume de récolte au sein d'une exploitation viticole organisée en rangée de ceps de vigne, comportant des étapes de :
- capture d'une image photographique d'un ensemble de ceps de vigne, par dispositif photographique solidaire d'un système automatique circulant entre deux rangées de ceps de vigne;
- détection des baies au sein de ladite image photographique;
- estimation d'un nombre de baies sur une grappe;
- estimation d'un nombre de grappes sur un cep dudit ensemble ;
- estimation dudit volume à partir dudit nombre de baies sur une grappe, dudit nombre de grappes sur un cep et du diamètre desdites baies déterminé à partir de ladite image photographique et d'une mesure de distance entre ledit ensemble de ceps de vigne et ledit système automatique.
Suivant des modes de réalisation préférés, l'invention comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes qui peuvent être utilisées séparément ou en combinaison partielle entre elles ou en combinaison totale entre elles : la détection de baies comprend la détermination de formes circulaires au sein de ladite image photographique ;
- la détermination d'un nombre de baies sur une grappe comprend l'utilisation d'un modèle expérimental liant un nombre de baies visibles sur une image photographique audit nombre de baies sur une grappe ;
- le nombre de grappes sur un cep est déterminé par un abaque dépendant du cépage dudit cep et de la technique de tenue de vigne mise en œuvre par l'exploitant de ladite exploitation viticole ;
- le volume de récolte est dépendant d'une localisation géographique.
Un deuxième objet de l'invention concerne un système pour l'estimation d'un volume de récolte au sein d'une exploitation viticole organisée en rangées de ceps de vigne, comportant :
- un dispositif photographique pour la capture d'une image photographique d'un ensemble de ceps de vigne, lorsque ledit système circule entre deux rangées de ladite exploitation viticole;
- des moyens pour mesurer une distance entre ledit ensemble de ceps de vigne et ledit dispositif photographique;
- des moyens de calcul pour détecter des baies au sein de ladite image photographique, déterminer un nombre de baies sur une grappe, déterminer un nombre de grappes sur un cep dudit ensemble et déterminer un indicateur dudit volume en fonction dudit nombre de baies sur une grappe, dudit nombre de grappes sur un cep et du diamètre desdites baies déterminé à partir de ladite image photographique et de ladite mesure de distance.
Suivant des modes de réalisation préférés, le système selon l'invention comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes qui peuvent être utilisées séparément ou en combinaison partielle entre elles ou en combinaison totale entre elles :
- les moyens de calculs sont prévus pour détecter les baies par la détermination de formes circulaires au sein de ladite image photographique ; - les moyens de calcul sont prévus pour déterminer un nombre de baies sur une grappe par l'utilisation d'un modèle expérimental liant un nombre de baies visibles sur une image photographique audit nombre de baies sur une grappe ;
- les moyens de calcul sont prévus pour déterminer le nombre de grappes sur un cep en fonction d'un abaque dépendent du cépage dudit cep et de la technique de tenu de vigne mise en œuvre par l'exploitant de ladite exploitation viticole.
- Le système comporte en outre un dispositif de localisation afin de rendre ledit volume de récolte dépendant d'une localisation géographique.
Un autre aspect de l'invention concerne un véhicule comportant un système tel que préalablement défini.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation préféré de l'invention, donnée à titre d'exemple et en référence aux dessins annexés. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
La figure 1 représente schématiquement un exemple de mise en œuvre de l'invention
La figure 2 représente schématiquement un exemple de mise en correspondance d'un nombre de baies visibles sur une image photographique avec un nombre de baies compté réellement sur une grappe.
La figure 3 représente schématiquement un exemple de réalisation de l'invention au moyen d'un enjambeur.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION Typiquement, une exploitation viticole est organisée en rangées de ceps de vigne, de façon à permettre à l'exploitant de circuler entre chaque rangée, y compris en utilisant un véhicule.
Ainsi que représenté sur la figure 1 , le système S selon l'invention est prévu pour circuler entre deux rangées RI, R2 de l'exploitation viticole.
Ce système peut être porté par un membre du personnel de l'exploitation agricole. Préférablement, il peut être rendu solidaire d'un véhicule qui peut être tracté par un membre du personnel ou bien être un véhicule automobile. Selon un mode de réalisation, ce véhicule automobile peut être un robot.
Le véhicule peut prendre la forme d'un tracteur, d'un quad, d'un enjambeur, etc.
La figure 3 illustre le cas particulier d'un véhicule enjambeur V. Cette figure montre une vigne selon une coupe transversale. Trois rangées RI, R2, R3 sont figurées. L'enjambeur est un véhicule comportant deux jambes, Jl, J2 terminées par des roues et adaptées pour rouler dans les sillons formés par deux rangées successives. Chaque jambe peut rouler dans un sillon distinct de l'autre, de sorte que le corps de l'enjambeur peut se situer au dessus des vignes. Ce corps peut comporter un habitacle dans lequel prend place un conducteur.
Le dispositif photographique et les moyens de mesure de distance, qui seront décrits plus bas, peuvent se situer sur une des jambes de l'enjambeur, à hauteur des grappes de raisin de la vigne.
D'une façon générale, le système S dispose d'un dispositif photographique DP disposé de sorte à pouvoir capturer des images photographiques des ceps de vigne. Ce dispositif photographique est adapté à la capture d'images photographiques. Il peut donc s'agir d'un appareil photographique numérique, mais aussi d'une caméra vidéo, ou de tout autre dispositif approprié. Préférablement, il peut être disposé de sorte que l'axe de prise de vue soit perpendiculaire à l'axe des rangées de ceps de vigne et, donc, de l'axe de déplacement du système.
Ce dispositif photographique DP est disposé dans le système S de sorte que son élévation par rapport au sol corresponde sensiblement à celle des grappes de raisin. Cette élévation peut donc être un paramètre réglable en fonction du type de vigne (cépage) et de la façon dont l'exploitant taille et exploite sa vigne.
Ainsi, au fil du déplacement du système entre deux rangées, le dispositif photographique DP peut capturer des images photographiques correspondant à la totalité d'une rangée. Chaque image photographique correspond toutefois à un ensemble E, dépendant de la distance d entre les ceps de vigne et le dispositif photographique DP ainsi que de l'angle d'ouverture de celui-ci. Cet ensemble E correspond à un ensemble de ceps de vigne, qui peut éventuellement être réduit à un unique cep de vigne.
Le système S peut être ainsi prévu pour capturer des séries d'images photographiques couvrant chacune des ensembles contigus, de sorte que l'ensemble des images photographiques pour une rangée couvre l'ensemble des ceps de vigne d'une rangée.
Selon un autre mode de réalisation, le système S capture des images photographiques selon un rythme déterminé, généralement périodique, qui peut être dépendant de la vitesse de déplacement du système. Il peut en outre disposer de moyens de calcul MC prévus pour déterminer les recouvrements entre images photographiques afin d'éviter de prendre en compte plusieurs fois un même objet photographié (grappe, cep, baie...).
Selon un mode de réalisation de l'invention, un échantillonnage peut être mis en place afin de ne capturer des images photographiques que d'une partie d'une rangée. Cet échantillonnage peut être piloté par un générateur aléatoire afin d'éviter tout biais. De façon préférentielle, cet échantillonnage est réalisé sur une fraction significative de la rangée. Il peut par ailleurs être prévu que le système S dispose d'un dispositif d'éclairage, afin notamment de permettre la capture d'images photographiques quelles que soient les conditions d'éclairage naturelles, mais aussi d'uniformiser ces conditions d'une image photographique à l'autre. Le dispositif d'éclairage peut notamment être choisi parmi différents éclairages possibles comme une lampe halogène, un éclairage à LED, une lampe à éclat, stroboscopique ou continue, etc.
Le dispositif photographique peut être adapté pour capturer des images photographiques de différentes natures. Notamment, les images photographiques capturées peuvent être monospectrales, multispectrales, hyperspectrales... La spectro-imagerie, également appelée imagerie « hyperspectrale » par opposition à l'imagerie « multispectrale » ou « superspectrale », est une technologie permettant la représentation d'une scène suivant un grand nombre de bandes spectrales (généralement plus d'une centaine), étroites (< lOnm) et contiguës.
Par ailleurs, le dispositif photographique peut fonctionner selon différentes gammes de longueurs d'onde. Il peut fonctionner dans la lumière visible, mais aussi dans l'ultra-violet ou dans l'infra-rouge.
De façon préférentielle, le dispositif photographique peut fonctionner dans le domaine visible et selon 3 bandes : rouge, vert, bleu, afin de générer une image photographique en couleur.
Dans la suite de la description on s'intéressera en général au traitement d'une image photographique donnée, correspondant à un ensemble E de ceps de vigne.
Le passage d'une estimation d'un volume de récolte correspondant à une image à une zone donnée d'une exploitation viticole peut être effectué de différentes façons, selon la façon dont les images photographiques ont été capturées. Selon un mode de réalisation de l'invention, le système peut disposer de deux dispositifs photographiques afin de capturer en parallèle des images photographiques des deux rangées opposées. Ainsi, un premier dispositif photographique DP peut être situé à gauche du système S (sur la figure 1) et capturer des images photographiques de la rangée RI, tandis qu'un second dispositif, non représenté sur la figure, est situé à droite et capture des images photographiques de la rangée R2.
Bien sûr, d'autres mises en œuvre sont possibles, disposant par exemple de plus de deux dispositifs photographiques.
Les images photographiques fournies par le (ou les) dispositif photographique DP sont des images numériques permettant leur traitement par les moyens de calcul MC, également embarqués dans le système S.
Ces moyens de calculs sont prévus pour :
- détecter des baies au sein de l'image photographique représentant l'ensemble E,
- estimer un nombre de baies sur une grappe,
- estimer un nombre de grappes sur un cep de l'ensemble E et
- estimer le volume de récolte, à partir, ou en fonction, de ce nombre de grappes par cep et du diamètre des baies déterminé à partir de l'image photographique et d'une mesure de la distance d. Cette estimation du volume peut être réalisée par une approximation statistique partant de ces éléments.
Le système S peut en outre comporter des moyens Dd pour mesurer une distance d entre ledit ensemble de ceps de vigne et le dispositif photographique DP. Ces moyens peuvent être un télémètre par exemple. Comme il sera vu plus tard, cette distance permet une mise à l'échelle de l'image capturée et de transformer une mesure en nombre de pixels en une taille en centimètres. Selon certains modes de réalisation, les moyens Dd de mesure de distance (télémètres) peuvent être intégrés au sein des dispositifs photographiques DP. La détection des baies de raisin dans une image numérique peut être effectuée de différentes façons.
Selon un mode de réalisation de l'invention, les moyens de calcul MC déterminent les formes circulaires au sein de l'image numérique en détectant des arcs de cercle. En effet, une baie peut être partiellement masquée par une autre baie se situant dans un plan plus proche du dispositif photographique, de sorte que seul un arc de cercle est détectable. A partir des arcs de cercles détectés, il est possible d'en déduire les baies visibles.
Les moyens de calculs MC peuvent ensuite estimer le nombre de ces baies (visibles totalement ou partiellement) dans l'image photographique, ainsi que le diamètre des baies. Un diamètre moyen peut être déterminé à ce stade, ou bien les diamètres de chaque baie peuvent être mémorisés afin de permettre des calculs statistiques plus complexes.
Les moyens de calcul MC sont ensuite prévus pour déterminer un nombre de baies sur une grappe.
En effet, une image photographique ne permet de fournir qu'une vue bidimensionnelle d'un ensemble de grappes. Or, une grappe est un objet tridimensionnel dont une partie est masquée car opposée au dispositif photographique.
Différentes techniques stéréologiques sont possibles pour effectuer ce passage en trois dimensions afin d'estimer un nombre de baies sur une grappe à partir d'un nombre du nombre de baies visibles précédemment déterminé.
Une mise en œuvre possible consiste à utiliser un modèle expérimental liant un nombre de baies visibles sur une image photographique audit nombre de baies sur une grappe. Ce modèle peut être construit en mettant en correspondance des résultats fournis par l'étape précédente sur le nombre de baies visibles pour une grappe à une mesure manuelle du nombre de baies totale sur cette même grappe. La figure 2 illustre une telle mise en correspondance.
L'axe des abscisses indique le nombre réel de baies par grappe (c'est- à-dire comptées manuellement). L'axe des ordonnées indique le nombre de baies visibles automatiquement déterminé par les moyens de calcul MC à partir d'une image numérique représentant la même grappe. Chaque grappe est représentée par un point (correspondant à la légende « série 1 »).
On remarque une très forte corrélation, permettant de déterminer un modèle polynomial sûr avec R2=0.92. Pour chaque image, ce modèle permet de déterminer automatiquement le vrai nombre de baies par grappe dans 47% des cas, avec une erreur moyenne inférieure à 2,5%
Il est possible d'adapter ce modèle en fonction du type de cépage, pour chaque exploitation vitico le, etc.
Il est également possible d'adapter ce modèle aux paramètres de l'étape précédente. En effet, selon le degré de prise en compte d'un arc de cercle pour engendrer la détection d'une baie, le nombre de baies visibles par grappe sera différent, mais il est possible d'adapter le modèle polynomial pour déterminer le nombre réel de baies, de sorte que ce nombre réel soit indépendant de certains paramètres de l'algorithme de détection des baies.
Une étape suivante du procédé selon l'invention, mis en œuvre par les moyens de calcul MC, consiste à estimer un nombre de grappes pour un cep de vigne.
Cette étape se base sur le comptage du nombre de grappes visibles sur l'image photographique traitée, pour un cep de vigne donné. Ensuite, un abaque peut être utilisé pour en déduire le nombre réel de grappes sur ce cep de vigne. L'abaque est déterminé également de façon expérimentale et permet de tenir compte des grappes masquées par les feuilles de vigne. Cet abaque peut dépendre du type de cépage mais aussi des techniques de tenue de la vigne : selon la façon dont l'exploitant taille sa vigne, un abaque différent peut être utilisé. A partir du nombre de baies sur une grappe, du nombre de grappes sur un cep et du diamètre des baies, les moyens de calcul MC peuvent estimer le volume de récolte.
Le diamètre des baies est un paramètre important puisqu'il permet de fournir directement un volume de la baie et donc un poids, et, par conséquent, une quantité de jus de raisin qu'on peut en extraire. En outre, la mesure de ce diamètre permet d'obtenir une indication sur le degré de maturité d'une vigne et de mieux déterminer à la fois le bon moment pour une récolte et aussi les éventuelles anomalies dans le développement de la vigne.
En conséquence, le volume de récolte estimé par les étapes de l'invention permet d'avoir une bonne estimation du rendement d'une vigne et éventuellement de déterminer un moment optimisant ce rendement.
Ainsi, le procédé selon l'invention permet de réaliser une très bonne estimation, à un coût moindre que les méthodes de l'état de la technique connue. En outre, elle n'est pas destructive, et peut donc ainsi être utilisé à plusieurs reprises, le cas échéant, si l'on souhaite rafraîchir l'estimation au cours du temps (par exemple, à intervalle régulier, ou bien à la suite d'une intempérie, etc.). Selon un mode de réalisation de l'invention, le système S comprend un dispositif de géolocalisation DL. Ce dispositif peut être un simple dispositif GPS (« Global Positioning System ») ou GNSS (« Global Navigation Satellite System »). Il permet d'associer chaque image photographique à une position géographique. Ainsi, il est possible de déterminer des indicateurs de volume dépendants de la localisation. Il peut par exemple être déterminé une fonction liant un indicateur de volume de récolte à la localisation.
Cette géolocalisation de l'indicateur permet d'affiner la connaissance que l'exploitant peut avoir de son exploitation viticole. Elle permet notamment d'adapter la réponse à apporter de façon plus précise et de détecter des anomalies locales. En cas de détection d'une anomalie, la géolocalisation permet également d'intervenir sur le site correspondant.
Les moyens de calcul peuvent permettre de distinguer les baies au stade de petits pois à partir de la détermination du diamètre moyen des baies. Cela permet une estimation plus précoce.
Avantageusement, l'ensemble du dispositif est protégé par un boîtier étanche fixé par exemple à l'avant d'un véhicule. Ainsi, le dispositif est robuste aux vibrations, à la poussière, à certains chocs et aux projections de liquides ou de boues. La présence du boîtier peut également conférer au dispositif une protection aux variations de température.
Avantageusement, la commande du système s'appuie sur un enregistrement préalable du contour des parcelles à visiter. Une fois à l'intérieur d'une parcelle d'intérêt, le dispositif photographique DP peut commencer la prise d'images. L'acquisition devient dès lors complètement automatique. Il n'est pas nécessaire de déclencher la prise de vue manuellement en début et fin de rang.
De préférence, le système comprend des moyens de transmission qui envoient les images vers un moyen d'affichage. Cela permet de suivre en temps réel les informations obtenues à l'issue du traitement des images et de vérifier la qualité des images.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le traitement et l'analyse des images peuvent être directement effectuées par les moyens de calcul MC intégrés dans le système. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le traitement et l'analyse des images sont effectués par les moyens de calcul MC intégrés dans un ordinateur situé à distance du système et accessible via un réseau de télécommunication.
Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux exemples et au mode de réalisation décrits et représentés, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art.

Claims

REVENDICATIONS
Procédé pour l'estimation d'un volume de récolte au sein d'une exploitation viticole organisée en rangée de ceps de vigne, comportant des étapes de
- capture d'une image photographique d'un ensemble de ceps de vigne, par dispositif photographique solidaire d'un système automatique circulant entre deux rangées de ceps de vigne;
- détection des baies au sein de ladite image photographique;
- estimation d'un nombre de baies sur une grappe;
- estimation d'un nombre de grappes sur un cep dudit ensemble
- estimation dudit volume à partir dudit nombre de baies sur une grappe, dudit nombre de grappes sur un cep et du diamètre desdites baies déterminé à partir de ladite image photographique et d'une mesure de distance entre ledit ensemble de ceps de vigne et ledit système automatique.
Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la détection de baies comprend la détermination de formes circulaires au sein de ladite image photographique.
Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la détermination d'un nombre de baies sur une grappe comprend l'utilisation d'un modèle expérimental liant un nombre de baies visibles sur une image photographique audit nombre de baies sur une grappe.
Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel le nombre de grappes sur un cep est déterminé par un abaque dépendant du cépage dudit cep et de la technique de tenue de vigne mise en œuvre par l'exploitant de ladite exploitation viticole. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit volume de récolte est dépendant d'une localisation géographique.
Système (S) pour l'estimation d'un volume de récolte au sein d'une exploitation viticole organisée en rangées (RI, R2, R3) de ceps de vigne, comportant :
- un dispositif photographique (DP) pour la capture d'une image photographique d'un ensemble (E) de ceps de vigne, lorsque ledit système circule entre deux rangées (RI, R2) de ladite exploitation viticole;
- des moyens (Dd) pour mesurer une distance (d) entre ledit ensemble de ceps de vigne et ledit dispositif photographique (DP);
- des moyens de calcul (MC) pour détecter des baies au sein de ladite image photographique, déterminer un nombre de baies sur une grappe, déterminer un nombre de grappes sur un cep dudit ensemble et déterminer un indicateur dudit volume en fonction dudit nombre de baies sur une grappe, dudit nombre de grappes sur un cep et du diamètre desdites baies déterminé à partir de ladite image photographique et de ladite mesure de distance.
Système selon la revendication précédente, dans lequel les moyens de calculs (MC) sont prévus pour détecter les baies par la détermination de formes circulaires au sein de ladite image photographique.
Système selon l'une des revendications 6 ou 7, dans lequel les moyens de calcul (MC) sont prévus pour déterminer un nombre de baies sur une grappe par l'utilisation d'un modèle expérimental liant un nombre de baies visibles sur une image photographique audit nombre de baies sur une grappe.
9. Système selon l'une des revendications 6 à 8, dans lequel lesdits moyens de calcul (MC) sont prévus pour déterminer le nombre de grappes sur un cep en fonction d'un abaque dépendent du cépage dudit cep et de la technique de tenu de vigne mise en œuvre par l'exploitant de ladite exploitation viticole.
10. Système selon l'une des revendications 6 à 9, comportant en outre un dispositif de localisation (DL) afin de rendre ledit volume de récolte dépendant d'une localisation géographique.
11. Véhicule comportant un système selon l'une des revendications 6 à 10.
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