FR3006296A1

FR3006296A1 - Drone comprenant un dispositif imageur multispectral pour la generation de cartes representant un etat vegetal d'une culture

Info

Publication number: FR3006296A1
Application number: FR1355017A
Authority: FR
Inventors: Corentin Cheron
Original assignee: AIRINOV
Current assignee: AIRINOV
Priority date: 2013-05-31
Filing date: 2013-05-31
Publication date: 2014-12-05
Anticipated expiration: 2033-05-31
Also published as: FR3006296B1

Abstract

L'invention se situe dans le domaine de l'acquisition d'images par un drone en vue de générer une carte relative à un état des cultures agricoles survolées. Plus précisément, l'invention concerne un aérodyne télépiloté comprenant un dispositif imageur multispectral, et un système de génération de la carte. L'aérodyne (11) comprend : ▪ un dispositif imageur (20) comportant plusieurs capteurs d'images agencés les uns par rapport aux autres de manière à couvrir au moins en partie un même champ de vision, chaque capteur d'images étant agencé pour acquérir une image par une exposition à un rayonnement électromagnétique dans une bande de fréquences spécifique d'un spectre électromagnétique, différente des autres bandes de fréquences spécifiques, chaque capteur d'images comprenant une matrice bidimensionnelle de pixels et étant agencé pour acquérir une image par une exposition synchronisée de sa matrice de pixels pendant une période d'exposition, et ▪ un module de commande du dispositif imageur agencé pour synchroniser les périodes d'exposition entre les différents capteurs d'images.

Description

DRONE COMPRENANT UN DISPOSITIF IMAGEUR MULTISPECTRAL POUR LA GÉNÉRATION DE CARTES REPRÉSENTANT UN ÉTAT VÉGÉTAL D'UNE CULTURE Domaine technique L'invention se situe dans le domaine de la prise de vue aérienne. L'invention s'applique notamment pour des études agronomiques. Elle permet la génération de cartes relatives à des propriétés du sol survolé, et en particulier des cartes relatives à un état des cultures agricoles survolées. Plus précisément, l'invention concerne un aérodyne télépiloté comprenant un dispositif imageur multispectral. Elle concerne également un système de génération d'une carte comprenant un tel aérodyne. État de la technique antérieure Pendant longtemps, l'apport d'engrais, d'eau et de produits phytosanitaires a été considéré de manière globale pour une même parcelle. Depuis quelques années, du fait de la recherche d'une rationalisation de ces apports, le monde agricole se concentre sur la prise en compte de la variabilité spatiale des cultures. L'expression "variabilité spatiale des cultures" signifie que l'état des végétaux cultivés, notamment leur état hydrique, leur indice foliaire, leur biomasse, leur état de nutrition azotée et leur taux de chlorophylle, peut différer entre différentes parcelles et même entre les différentes zones d'une parcelle. Cette variabilité spatiale peut être due à différentes causes. En particulier, la nature et la structure du sol peuvent être non homogènes ; le relief du terrain peut générer des zones plus humides que d'autres ; les reliquats de la culture précédente peuvent être hétérogènes ; et les apports d'engrais et/ou d'eau peuvent avoir été non uniformes. La prise en compte de la variabilité spatiale des cultures est aujourd'hui rendue possible par les progrès des machines agricoles, et le développement des systèmes de géolocalisation. L'exploitation agricole adaptée à la variabilité spatiale d'une culture, notamment au regard de l'apport d'intrants tels que les engrais et les produits phytosanitaires, est communément appelée "agriculture de précision".

L'agriculture de précision implique bien entendu de collecter des données sur l'état des végétaux cultivés en différents points de la parcelle considérée. Une solution consiste à analyser l'état des végétaux en ces différents points par un prélèvement d'échantillons. Un tel échantillonnage, par définition, ne permet pas de connaître précisément l'état des végétaux en tout point de la parcelle. En outre, il est en pratique difficilement réalisable dans le cas de parcelles étendues. Et même lorsque des prélèvements sont réalisés, ils le sont en général avec une fréquence insuffisante pour permettre d'apporter les intrants nécessaires à un stade précoce. Le développement des satellites d'observation de la terre à des fins civiles a permis de répondre aux problèmes de l'échantillonnage spatial et de la fréquence d'observation sur des parcelles étendues. Cependant, la résolution des images satellites peut être insuffisante, notamment pour des parcelles de surface réduite. En particulier, l'analyse de microparcelles d'essais est rendue impossible du fait que chaque microparcelle est couverte par un unique pixel d'une image satellite. De plus, la prise d'images au moyen de satellites d'observation peut être empêchée par les conditions météorologiques, notamment en présence de nuages entre les satellites d'observation et les parcelles à analyser. Une première solution pour s'affranchir de la présence des nuages consiste à équiper un tracteur avec des capteurs permettant d'analyser l'état des végétaux. Cependant, celle solution souffre aussi de la difficulté de couvrir régulièrement la totalité d'une parcelle étendue. Une autre solution consiste à embarquer un dispositif imageur dans un aéronef. De manière générale, il est fait appel à des drones de type avion ayant une masse maximum de quelques kilogrammes. L'utilisation d'un drone équipé d'un dispositif imageur permet de cartographier en quelques dizaines de minutes, ou en quelques heures, des zones dont la surface peut varier de moins d'un hectare à plusieurs centaines de kilomètres carrés. De plus, le coût engendré par le vol du drone est relativement faible. Une même parcelle peut ainsi être cartographiée régulièrement afin d'observer la variabilité des cultures non seulement dans l'espace, mais aussi dans le temps. L'utilisation d'un drone pour l'acquisition d'images implique néanmoins de porter une attention particulière aux paramètres de prise de vue. En effet, le mouvement du drone par rapport au sol imagé limite la durée d'exposition pour l'acquisition de chaque image. À titre d'exemple, pour un drone volant à une vitesse sol de 20 m/s, une résolution de l'ordre d'un mètre n'est possible que pour une durée d'exposition maximale d'environ 12 millisecondes. Cependant, même en respectant une durée d'exposition maximale pour chaque image, le mouvement du drone peut entraîner des déformations géométriques sur les images acquises par un capteur matriciel.

En effet, la plupart des capteurs matriciels utilisent une technique d'exposition, dite de "rolling shutter", où tous les pixels de la matrice ne sont pas exposés simultanément, mais ligne par ligne.

Le contexte d'exploitation des images entraîne en outre d'autres contraintes sur le dispositif imageur. Les informations relatives à l'état des végétaux observés font en effet appel à une analyse de la signature spectrale des végétaux. La signature spectrale est généralement analysée au travers d'une pluralité de bandes spectrales du spectre électromagnétique. Il est possible d'acquérir une image pour chaque bande spectrale à partir d'un unique capteur. À cet effet, le capteur peut être associé à un mécanisme plaçant successivement différents filtres optiques devant le capteur. Avec un tel mécanisme, les images acquises pour les différentes bandes spectrales ne sont pas prises simultanément. Il est alors nécessaire de recaler les images entre elles par un algorithme de post-traitement. Cette opération est coûteuse en termes de ressources et de temps de calcul, et diminue en outre la durée d'exposition de chaque image. De plus, la résolution de l'image globale obtenue par l'exploitation des différentes images est dégradée par rapport à la résolution de chaque image du fait des erreurs de recalage.

Exposé de l'invention Un but de l'invention est notamment de remédier à tout ou partie des inconvénients précités en proposant un aéronef équipé d'un dispositif imageur adapté à la prise d'images multispectrales. Ces images peuvent notamment être corrigées géométriquement afin de former des orthophotographies, ou être exploitées pour générer une carte représentative d'un état du sol ou d'un état de santé ou de développement des végétaux imagés. Il s'agit de préférence d'une carte géographique, c'est-à-dire d'une carte dont les éléments représentés sont agencés spatialement avec une configuration identique à la scène réelle observée. Les images sont dans ce cas corrigées géométriquement. Le dispositif imageur doit pouvoir fournir des images sur plusieurs bandes spectrales qui sont parfaitement synchronisées entre elles, et qui ne présentent pas de déformations géométriques dues au mouvement du drone. Selon un premier aspect de l'invention, le dispositif imageur comporte plusieurs capteurs synchronisés dédiés chacun à une bande de fréquences du spectre électromagnétique. Selon un deuxième aspect de l'invention, chaque capteur utilise une technique d'exposition appelée "global shutter". Cette technique consiste à exposer simultanément tous les pixels du capteur pour l'acquisition d'une image. Plus précisément, l'invention a pour objet un aérodyne télépiloté apte à survoler une zone d'acquisition. L'aérodyne comprend : - un dispositif imageur comportant plusieurs capteurs d'images agencés les uns par rapport aux autres de manière à couvrir au moins en partie un même champ de vision, chaque capteur d'images étant agencé pour acquérir une image par une exposition à un rayonnement électromagnétique dans une bande de fréquences spécifique d'un spectre électromagnétique, différente des bandes de fréquences spécifiques des autres capteurs d'images, chaque capteur d'images comprenant une matrice bidimensionnelle de pixels et étant agencé pour acquérir une image par une exposition synchronisée de sa matrice de pixels pendant une période d'exposition, et - un module de commande du dispositif imageur agencé pour synchroniser les périodes d'exposition entre les différents capteurs d'images. Le dispositif imageur comporte par exemple des filtres optiques associés chacun à un capteur d'images, de manière à permettre à chaque capteur d'images d'acquérir une image dans la bande de fréquences spécifique respective. Au moins un filtre optique peut être un filtre interférentiel. De préférence, tous les filtres optiques sont des filtres interférentiels. Selon une forme particulière de réalisation, le dispositif imageur comprend au moins quatre capteurs d'images. Les bandes de fréquences spécifiques des capteurs d'images peuvent être déterminées pour des intensités d'acquisition maximum respectivement sensiblement égales à 550 nm, 660 nm, 735 nm et 790 nm.

De préférence, les bandes de fréquences spécifiques des capteurs d'images sont disjointes les unes des autres. La détermination d'une signature spectrale des végétaux imagés est ainsi plus précise. Les capteurs d'images sont par exemple des capteurs CMOS ou CCD.

Avantageusement, le dispositif imageur présente une masse inférieure ou égale à 300 grammes, et/ou l'aérodyne présente une masse inférieure ou égale à 2,5 kg.

L'invention a également pour objet un système de génération d'une carte représentative d'un état du sol ou de végétaux. Le système comprend : - un aérodyne télépiloté tel que décrit précédemment, - un capteur de rayonnement apte à mesurer une intensité d'un rayonnement électromagnétique de référence sur une bande de fréquences prédéterminée du spectre électromagnétique, et - des moyens de traitement permettant de générer une carte à partir d'au moins une image acquise par chacun des capteurs d'images du dispositif imageur pendant des périodes d'exposition synchronisées, et de l'intensité du rayonnement électromagnétique de référence.

Le système peut comporter, en outre, des moyens pour synchroniser la mesure du rayonnement électromagnétique de référence avec les périodes d'exposition du dispositif imageur. La variabilité du rayonnement électromagnétique incident peut ainsi être prise en considération. Les moyens de synchronisation peuvent notamment comprendre des moyens de liaison sans fil entre le dispositif imageur et le capteur de rayonnement. Selon une forme particulière de réalisation, la bande de fréquences prédéterminée couvre chacune des bandes de fréquences spécifiques des différents capteurs d'images. La carte est alors générée à partir des images acquises par les capteurs d'images, et de l'intensité du rayonnement électromagnétique de référence sur les bandes de fréquences spécifiques de ces images.

Description des figures D'autres avantages et particularités de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée de mises en oeuvre et de modes de réalisation nullement limitatifs, au regard de dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 illustre le principe d'acquisition d'images par un drone pour la génération d'une carte destinée à l'exploitation agricole ; - les figures 2A et 2B représentent, dans une vue en élévation et dans une vue de face, respectivement, un exemple de dispositif imageur pouvant équiper le drone selon l'invention ; - la figure 3 représente un exemple de réalisation de l'un des capteurs d'images du dispositif imageur selon l'invention ; - la figure 4 représente, dans une vue en coupe longitudinale, un exemple de drone équipé du dispositif imageur des figures 2A et 2B. Description de modes de réalisation Les modes de réalisation décrits ci-après étant nullement limitatifs, on pourra notamment considérer des variantes de l'invention ne comprenant qu'une sélection de caractéristiques décrites, par la suite isolées des autres caractéristiques décrites (même si cette sélection est isolée au sein d'une phrase comprenant ces autres caractéristiques), si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieure. Cette sélection comprend au moins une caractéristique, de préférence fonctionnelle sans détails structurels, ou avec seulement une partie des détails structurels si cette partie uniquement est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieure. La figure 1 illustre le principe de l'acquisition d'images pour la génération d'une carte représentative d'un état du sol ou d'un état de végétaux, par exemple destinée à une exploitation agricole. Elle représente schématiquement une partie d'un système de génération de cartes 10 comprenant notamment un drone 11 et un capteur de rayonnement 12. Par "drone", on entend un aérodyne télépiloté, c'est-à-dire un aérodyne sans pilote embarqué, comprenant des moyens de propulsion agencés pour propulser l'aérodyne dans une direction de propulsion. Un drone est appelé "Remotely Piloted Aircraft (RPA)" en anglais. Un drone peut être commandé à distance ou programmé pour parcourir un plan de vol préétabli. Le drone 11 est par exemple du type avion, c'est-à-dire un aérodyne à voilure fixe entraîné par un moteur. Le drone 11 est équipé d'un dispositif imageur apte à prendre des images d'une zone dite d'acquisition 13 survolée par le drone. Le dispositif imageur présente de préférence une masse inférieure ou égale à 300 grammes, et le drone une masse inférieure ou égale à 2,5 kg. De manière classique, le dispositif imageur est logé dans un fuselage du drone 11, le fuselage étant ouvert dans sa partie inférieure. Le dispositif imageur pourrait aussi être fixé sous le fuselage ou sous une aile du drone 11. En tout état de cause, le dispositif imageur doit permettre l'acquisition d'images dans la direction souhaitée. Généralement, le dispositif imageur est installé de manière à permettre une visée vers le nadir pendant une phase de vol stabilisée du drone 11, par exemple un palier rectiligne. Le drone 11 est destiné à survoler la zone d'acquisition 13, par exemple une ou plusieurs parcelles agricoles, à une hauteur sol déterminée en fonction de la résolution du dispositif imageur et de la résolution souhaitée pour la carte. À titre d'exemple, le drone 11 peut voler à une hauteur sol comprise entre 50 m et 150 m, à une vitesse sensiblement égale à 20 m/s. Les images acquises par le dispositif imageur sont destinées à générer une carte représentative d'un état des végétaux d'une culture. La carte peut aussi renseigner sur un état du sol. En fonction de l'altitude du drone 11, et des dimensions de la zone d'acquisition 13, le drone 11 peut avoir à effectuer un balayage de la zone d'acquisition 13. La carte est alors générée à partir de plusieurs images. L'état des végétaux peut être estimé à partir de différents paramètres, et une carte peut être générée pour chaque paramètre, ou par combinaison des différents paramètres. Les principaux paramètres renseignant sur l'état des végétaux sont l'indice foliaire (ou LAI selon l'expression anglo-saxonne "Leaf Area Index), la taille des feuilles des végétaux, leur contenu en chlorophylle et en eau, et leur température. L'indice foliaire mesure le rapport entre la surface des feuilles et la surface occupée au sol par les végétaux. Il caractérise ainsi les surfaces d'échanges en rayonnement, en eau et en carbone, entre les végétaux et l'atmosphère. Les paramètres sont en général déterminés à partir d'un rayonnement électromagnétique 14 émis par les végétaux dans une ou plusieurs bandes de fréquences spécifiques, et d'un modèle agronomique. L'indice foliaire et la taille des feuilles peuvent être déterminés à partir du rayonnement électromagnétique 14 dans le domaine visible du spectre électromagnétique. La température des végétaux peut être déterminée par le rayonnement électromagnétique 14 émis dans le domaine infrarouge. Le contenu des végétaux en chlorophylle et en eau peut être déterminé à partir du rayonnement électromagnétique 14 émis dans le domaine visible rouge ou dans le domaine infrarouge proche. Plus précisément, le contenu en chlorophylle et en eau sont en général déterminés à partir de la réflectance des végétaux. Le rayonnement électromagnétique incident 15 reçu par les végétaux doit dans ce cas être connu. Le capteur de rayonnement 12 permet de déterminer ce rayonnement électromagnétique, comme expliqué plus loin.

Les figures 2A et 2B représentent, dans une vue en élévation et dans une vue de face, respectivement, un exemple de dispositif imageur pouvant équiper l'aérodyne télépiloté selon l'invention. Dans cet exemple de réalisation, le dispositif imageur 20 comprend quatre capteurs d'images 21, 22, 23 et 24 montés sur un support commun 25. Le support commun 25 comprend plusieurs plaques pouvant chacune former un circuit imprimé. Les capteurs d'images 21-24 sont agencés les uns par rapport aux autres de manière à couvrir sensiblement un même champ de vision, c'est-à-dire de manière à pouvoir imager sensiblement une même zone à un instant donné. À tout le moins, les différents capteurs d'images 21-24 doivent couvrir au moins en partie un même champ de vision. Le champ de vision en commun est de préférence le plus large possible. Chaque capteur d'images 21-24 permet d'acquérir des images dans une bande de fréquences spécifique. On considère des capteurs d'images numériques comprenant une matrice bidimensionnelle de pixels. Chaque image est ainsi formée d'un ensemble de pixels, en général de forme rectangulaire. Chaque pixel d'une image représente une intensité moyenne du rayonnement électromagnétique 14 reçu dans une bande de fréquences spécifique. Les bandes de fréquences spécifiques sont différentes les unes des autres. Selon une forme particulière de réalisation, elles sont disjointes les unes des autres. Une dissociation nette entre les bandes de fréquences spécifiques permet une meilleure caractérisation de la signature spectrale des végétaux imagés. À titre d'exemple, on considère que le premier capteur d'images 21 permet l'acquisition d'images dans une première bande de fréquences spécifique avec une intensité maximale à une fréquence égale à 550 nm, que le deuxième capteur d'images 22 permet l'acquisition d'images dans une deuxième bande de fréquences spécifique avec une intensité maximale à une fréquence égale à 660 nm, que le troisième capteur d'images 23 permet l'acquisition d'images dans une troisième bande de fréquences spécifique avec une intensité maximale à une fréquence égale à 735 nm, et que le quatrième capteur d'images 24 permet l'acquisition d'images dans une quatrième bande de fréquences spécifique avec une intensité maximale à une fréquence égale à 790 nm. Les première, deuxième et quatrième bandes de fréquences spécifiques ont par exemple une largeur à mi-hauteur sensiblement égale à 40 nm, et la troisième bande de fréquences spécifique une largeur à mi-hauteur sensiblement égale à 10 nm. Le capteur d'images 21 permet ainsi d'acquérir des images renseignant sur le spectre visible vert ; le capteur d'images 22 permet d'acquérir des images renseignant sur le spectre visible rouge, et les capteurs d'images 23 et 24 permettent d'acquérir des images renseignant sur le spectre infrarouge proche. Cet exemple de configuration du dispositif imageur 20 peut notamment être utilisé par le modèle agronomique dénommé "Prosail" et décrit dans le document Jacquemoud S., Verhoef W., Baret F., Bacour C., Zarco-Tejada P.J., Asner G.P., François C., et Ustin S.L.: PROSPECT + SAIL models: a review of use for vegetation characterization, Remote Sensing of Environment, 2009, 113, S56-S66. Bien entendu, le dispositif imageur de l'invention peut être configuré pour couvrir des bandes de fréquences différentes de l'exemple précédent. En outre, il peut comporter plus ou moins de capteurs d'images selon le nombre de bandes de fréquences spécifiques que l'on souhaite imager. Selon une particularité de l'invention, chaque capteur d'images 2124 utilise une technique d'exposition appelée "global shutter" en anglais. Selon cette technique, le capteur d'images est agencé pour acquérir une image par une exposition synchronisée de sa matrice de pixels. L'exposition est dite synchronisée lorsque tous les pixels du capteur d'images 21-24 sont exposés simultanément pour l'acquisition d'une image. Autrement dit, les périodes d'exposition des différents pixels débutent sensiblement à un même instant initial, et se terminent sensiblement à un même instant final. Le décalage entre les instants initiaux, respectivement finaux, doit être inférieur à quelques pourcents (de préférence 3%) de la durée d'exposition d'une image. La durée d'exposition pour chaque image est par exemple égale à 12,5 ms. La technique d'exposition global shutter évite les distorsions géométriques des images dues au déplacement relatif entre le capteur d'images et la scène observée. En outre, la lecture de chaque image est de préférence réalisée simultanément pour tous les pixels. Une lecture simultanée permet de réduire l'impact d'un bruit numérique variant en fonction du temps. Selon une autre particularité de l'invention, les périodes d'exposition des différents capteurs d'images 21-24 sont synchronisées. La plupart du temps, une telle synchronisation consiste en pratique à synchroniser les capteurs d'images 21-24. Dans le cas où les périodes d'exposition ont la même durée pour tous les capteurs d'images 21-24, elles débutent sensiblement à un même instant initial et se terminent sensiblement à un même instant final. Les décalages sont par exemple inférieurs à quelques pourcents (de préférence 3%) de la durée d'exposition d'une image. Dans le cas où les périodes d'exposition n'ont pas la même durée pour les différents capteurs d'images 21- 24, la ou les plus longues périodes d'exposition englobent les autres périodes d'exposition. De préférence, les périodes d'exposition sont centrées sur un même instant. Elles peuvent également toutes commencer à un même instant et se terminer à des instants différents, ou inversement. La synchronisation des capteurs d'images 21-24 permet de caler spatialement les images acquises dans les différentes bandes de fréquences spécifiques, et donc de les exploiter conjointement sans opération de post-traitement des images. La synchronisation des capteurs d'images 21-24 peut être réalisée par un module de commande, référencé 26 sur les figures 2A et 2B. Ce module de commande 26 est commun à tous les capteurs d'images 21-24. Il peut par exemple envoyer un signal commun pour déclencher et terminer une exposition dans les capteurs d'images 21-24. La figure 3 représente un exemple de réalisation d'un capteur d'images du dispositif imageur selon l'invention. On considère à titre d'exemple qu'il s'agit du capteur d'images 21. Le capteur d'images 21 comprend un capteur photosensible 211, une monture d'objectif 212, un objectif 213, et un filtre optique 214. Le capteur photosensible 211 est monté sur une première plaque 251 du support commun 25. Il s'agit par exemple d'un capteur photosensible de type CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor). La monture d'objectif 212 est fixée à une deuxième plaque 252 du support commun 25, et l'objectif 213 est fixé à la monture d'objectif 212. Le filtre optique 214 est interposé entre le capteur photosensible 211 et l'objectif 213. Le filtre optique 214 est un filtre passe-bande transmettant le rayonnement électromagnétique dans la première bande de fréquences spécifique. Il s'agit par exemple d'un filtre interférentiel. Ce type de filtre présente l'avantage de pouvoir filtrer un rayonnement dans une bande de fréquences relativement étroite. D'autres types de filtres optiques peuvent néanmoins être utilisés, notamment en fonction de la largeur de la bande de fréquences spécifique désirée. Par ailleurs, les filtres optiques pourraient également être disposés en amont des objectifs. Les autres capteurs d'images 22-24 du dispositif imageur 20 peuvent présenter une configuration identique au capteur d'images 21. De préférence, les capteurs photosensibles 211, 221, 231 et 241 des capteurs d'images respectifs 21, 22, 23 et 24 sont montés sur un même support, en l'occurrence la plaque 251. Cette disposition permet d'obtenir un dispositif imageur 20 compact, et un champ de vision sensiblement identique pour tous les capteurs d'images 21-24. Les capteurs d'images 21-24 sont par exemple les capteurs d'images portant la référence MT9V024, produits par la société Aptina. Le dispositif imageur 20 peut notamment être le dispositif portant la référence MFC-12M-4 MCOB M12, de la société VRmagic. Ce dispositif comporte une interface USB et quatre têtes de référence VRmMS-12 B/VV, produites par la société VRmagic. Chaque tête comprend un capteur d'images MT9V024. La figure 4 représente, dans une vue en coupe longitudinale, un exemple de drone équipé du dispositif imageur représenté sur les figures 2A et 2B. Le drone 11 comporte un fuselage 111 et des ailes 112. Les moyens de motorisation et de commande du drone 11 ne sont pas représentés. Le dispositif imageur 20 est disposé dans un logement 113 ménagé dans le fuselage 111. Le logement 113 est ouvert sur la partie inférieure du fuselage 111, de manière à permettre la prise d'images sous le drone 11. Le logement 113 est de préférence fermé par une paroi transparente 114 protégeant le dispositif imageur 20, notamment lors d'un atterrissage du drone 11. La paroi 114 doit laisser passer le rayonnement électromagnétique dans chacune des bandes de fréquences spécifiques du dispositif imageur 20.

Le capteur de rayonnement 12 du système de génération de cartes 10 permet de mesurer une intensité du rayonnement électromagnétique incident 15, également appelé rayonnement électromagnétique de référence. L'intensité de ce rayonnement électromagnétique est mesurée sur une bande de fréquences prédéterminée. Il s'agit par exemple du domaine spectral compris entre 400 nm et 700 nm. Cette portion du spectre électromagnétique correspond au rayonnement actif pour la photosynthèse, c'est-à-dire au rayonnement utilisé par les végétaux lors de la photosynthèse. La bande de fréquences prédéterminée peut aussi être déterminée en fonction des bandes de fréquences spécifiques des capteurs d'images 21-24. En particulier, la bande de fréquences prédéterminée peut s'étaler entre la fréquence minimale et la fréquence maximale des bandes de fréquences spécifiques. Dans un tel cas, le rayonnement électromagnétique reçu par chaque capteur d'images 21- 24 peut être analysé en fonction du rayonnement électromagnétique de référence considéré sur la bande de fréquences spécifique correspondante. Ainsi, le modèle agronomique peut générer la carte en tenant compte des images dans une ou plusieurs bandes de fréquences spécifiques, et du rayonnement électromagnétique incident 15 sur ces bandes de fréquences spécifiques. Le rayonnement électromagnétique de référence peut aussi être mesuré sur plusieurs bandes de fréquences prédéterminées. De préférence, ces bandes de fréquences couvrent les bandes de fréquences spécifiques des capteurs d'images 21-24. Le capteur de rayonnement 12 peut alors physiquement consister en un ou plusieurs dispositifs, par exemple un dispositif pour chaque capteur d'images 21-24. L'intensité du rayonnement électromagnétique incident 15 peut varier non seulement en fonction de la fréquence, mais aussi en fonction du temps. En effet, les conditions météorologiques, et notamment la présence de nuages, peuvent évoluer au cours de l'acquisition d'images par le drone. Le rayonnement électromagnétique de référence 15 est donc de préférence synchronisé avec le rayonnement électromagnétique 14 capturé par les images. Cette synchronisation peut notamment consister à synchroniser le capteur de rayonnement 12 avec le dispositif imageur 20. Le capteur de rayonnement 12 peut être installé au sol, à l'intérieur ou à proximité de la zone d'acquisition 13, comme représenté sur la figure 1. Il peut également être installé sur le drone 11, de préférence sur une surface du drone 11 orientée vers le zénith. Lorsque le capteur de rayonnement 12 n'est pas installé sur le drone 11, il peut être synchronisé avec le dispositif imageur 20 au moyen d'une liaison sans fil. Un premier émetteur-récepteur sans fil peut équiper le drone 11, et un deuxième émetteur-récepteur peut équiper le capteur de rayonnement 12. Le capteur de rayonnement 12 peut aussi être connecté à des moyens de traitement, tels qu'un ordinateur, par une liaison électrique. Un deuxième émetteur-récepteur équipe alors les moyens de traitement pour synchroniser le capteur de rayonnement 12 avec le dispositif imageur 20. Le capteur de rayonnement est par exemple le capteur portant la référence PAR/CBE 80, fourni par la société Solems. Selon une forme particulière de réalisation, le drone 11 comprend 35 une mémoire embarquée permettant de stocker les images acquises par le dispositif imageur 20. Ces images peuvent être transférées à la fin du vol du drone 11 vers les moyens de traitement, non représentés.

Les moyens de traitement peuvent générer la carte représentative d'un état des végétaux ou du sol à partir de ces images. La carte prend en compte les informations du rayonnement électromagnétique 15 émis par les végétaux sur une seule ou sur plusieurs bandes de fréquences spécifiques. Plusieurs cartes peuvent aussi être générées pour représenter différents paramètres relatifs à l'état des végétaux ou du sol. Lorsqu'une carte est générée à partir d'images prises sur plusieurs bandes de fréquences, les images sont bien entendu considérées en fonction de leur période d'exposition.

Plus précisément, chaque zone d'une carte est générée à partir des images prises pendant des périodes d'exposition synchronisées. Chaque carte peut être générée à partir d'un modèle agronomique, par exemple le modèle agronomique Prosail, en tenant compte ou non du rayonnement électromagnétique de référence 15. Une carte peut aussi être générée sans l'aide d'un modèle agronomique. Il s'agit par exemple des cartes de réflectance, ou d'indices de végétation (indice de végétation par différence normalisée, indice de réflexion photochimique, etc.). L'ensemble comprenant les moyens de traitement, le drone 11 et le capteur de rayonnement 12, forme le système de génération de cartes 10.

Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. De plus, les différentes caractéristiques, formes, variantes et modes de réalisation de l'invention peuvent être associés les uns avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où ils ne sont pas incompatibles ou exclusifs les uns des autres.

Claims

REVENDICATIONS1. Aérodyne télépiloté apte à survoler une zone d'acquisition (13), l'aérodyne (11) comprenant : - un dispositif imageur (20) comportant plusieurs capteurs d'images (21, 22, 23, 24) agencés les uns par rapport aux autres de manière à couvrir au 5 moins en partie un même champ de vision, chaque capteur d'images (21, 22, 23, 24) étant agencé pour acquérir une image par une exposition à un rayonnement électromagnétique dans une bande de fréquences spécifique d'un spectre électromagnétique, différente des bandes de fréquences spécifiques des autres capteurs d'images, chaque capteur d'images (21, 22, 10 23, 24) comprenant une matrice bidimensionnelle de pixels et étant agencé pour acquérir une image par une exposition synchronisée de sa matrice de pixels pendant une période d'exposition, et - un module de commande (26) du dispositif imageur agencé pour synchroniser les périodes d'exposition entre les différents capteurs d'images 15 (21, 22, 23, 24).
2. Aérodyne selon la revendication 1, dans lequel le dispositif imageur (20) comporte des filtres optiques (214) associés chacun à un capteur d'images (21), de manière à permettre à chaque capteur d'images d'acquérir 20 une image dans la bande de fréquences spécifique respective.
3. Aérodyne selon la revendication 2, dans lequel au moins un filtre optique (214) est un filtre interférentiel. 25
4. Aérodyne selon la revendication 3, dans lequel chaque filtre optique (214) est un filtre interférentiel.
5. Aérodyne selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le dispositif imageur (20) comporte au moins quatre capteurs d'images 30 (21, 22, 23, 24).
6. Aérodyne selon la revendication 5, dans lequel les bandes de fréquences spécifiques des capteurs d'images (21, 22, 23, 24) sont déterminées pour des intensités d'acquisition maximum respectivement 35 sensiblement égales à 550 nm, 660 nm, 735 nm et 790 nm.
7. Aérodyne selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les bandes de fréquences spécifiques des capteurs d'images (21, 22, 23, 24) sont disjointes les unes des autres.
8. Aérodyne selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les capteurs d'images (21, 22, 23, 24) sont des capteurs CMOS.
9. Aérodyne selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le dispositif imageur (20) présente une masse inférieure ou égale à 300 grammes.
10. Aérodyne selon l'une des revendications précédentes, présentant une masse inférieure ou égale à 2,5 kg.
11. Système de génération d'une carte représentative d'un état du sol ou de végétaux, le système (10) comprenant : - un aérodyne télépiloté (11) selon l'une des revendications précédentes, - un capteur de rayonnement (12) apte à mesurer une intensité d'un 20 rayonnement électromagnétique de référence (15) sur une bande de fréquences prédéterminée du spectre électromagnétique, et - des moyens de traitement permettant de générer une carte à partir d'au moins une image acquise par chacun des capteurs d'images (21, 22, 23, 24) du dispositif imageur (20) pendant des périodes d'exposition synchronisées, et 25 de l'intensité du rayonnement électromagnétique de référence.
12. Système selon la revendication 11 comprenant, en outre, des moyens pour synchroniser la mesure du rayonnement électromagnétique de référence (15) avec les périodes d'exposition du dispositif imageur (20). 30
13. Système selon la revendication 12, dans lequel les moyens pour synchroniser la mesure du rayonnement électromagnétique de référence (15) avec les périodes d'exposition du dispositif imageur (20) comprennent des moyens de liaison sans fil entre le dispositif imageur (20) et le capteur de 35 rayonnement (12).
14. Système selon l'une des revendications 11 à 13, dans lequel la bande de fréquences prédéterminée couvre chacune des bandes de fréquences spécifiques des différents capteurs d'images (21, 22, 23, 24), la carte étant générée à partir des images acquises par les capteurs d'images (21, 22, 23, 24), et de l'intensité du rayonnement électromagnétique de référence sur les bandes de fréquences spécifiques de ces images.