FR3101159A1 - Estimation of the leaf area by means of a mobile radar within a cultivated plot - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un procédé de détermination de la surface foliaire d’une parcelle cultivée, au moyen d’une unité radar (1) mobile positionnée à la hauteur des cultures de la parcelle, ladite unité radar étant en communication avec une unité de traitement configurée pour mettre en œuvre des étapes de : - E1) émission d’ondes continues modulées en fréquence en direction de la parcelle au moyen de l’unité radar, l’unité radar (1) éclairant une zone (z) déterminée de la parcelle ; - E2) obtention d’au moins une image radar de la parcelle (20) cultivée au moyen de l’unité radar (1), ladite image étant constituée de voxels ou pixels chacun comprenant un niveau quantifiant une quantité d’ondes réfléchies par les cultures (5) de la parcelle ; - E3) traitement de l’image acquise pour obtenir au moins un paramètre indicatif de la surface foliaire de la parcelle. Figure pour l’abrégé : Fig. 1The invention relates to a method for determining the leaf area of a cultivated plot, by means of a mobile radar unit (1) positioned at the height of the crops in the plot, said radar unit being in communication with a processing unit. configured to implement steps of: - E1) emission of continuous waves modulated in frequency in the direction of the field by means of the radar unit, the radar unit (1) illuminating a determined zone (z) of the field ; - E2) obtaining at least one radar image of the cultivated plot (20) by means of the radar unit (1), said image consisting of voxels or pixels each comprising a level quantifying a quantity of waves reflected by the crops (5) of the plot; - E3) processing of the acquired image to obtain at least one parameter indicative of the leaf area of the plot. Figure for the abstract: Fig. 1
Description
DOMAINE TECHNIQUE GENERAL ET ETAT DE LA TECHNIQUEGENERAL TECHNICAL FIELD AND STATE OF THE ART
L’invention concerne l’imagerie radar appliquée à l’agriculture et notamment au domaine des fruits et légumes pour lequel la croissance de la végétation dans une parcelle a un impact sur l’activité photosynthétique de la récolte fournie par la parcelle.The invention relates to radar imagery applied to agriculture and in particular to the field of fruits and vegetables for which the growth of vegetation in a plot has an impact on the photosynthetic activity of the harvest provided by the plot.
Et l’invention trouve notamment application dans le domaine vinicole et du travail de la vigne.And the invention finds particular application in the wine sector and in the work of the vineyard.
Dans le domaine agricole et notamment vinicole, les exploitants ont couramment besoin d’optimiser le rapport feuille/fruit de leurs parcelles afin d’améliorer la qualité du raisin à la récolte (voir à ce titre l’article de Thierry Dufourcq, « Le rapport feuille/fruit » - http://www.vignevin-occitanie.com/fiches-pratiques/le-rapport-feuilles-fruits/.In the agricultural field and in particular wine-growing, operators commonly need to optimize the leaf/fruit ratio of their plots in order to improve the quality of the grapes at harvest (see in this respect the article by Thierry Dufourcq, "Le rapport leaf/fruit" - http://www.vignevin-occitanie.com/fiches-pratiques/le-rapport-feuilles-fruits/.
En particulier, il est intéressant pour les exploitants de pouvoir recueillir rapidement, facilement et précisément des données leur permettant d’évaluer l’activité photosynthétique de leurs parcelles et des potentiels de maturation.In particular, it is interesting for farmers to be able to quickly, easily and accurately collect data allowing them to assess the photosynthetic activity of their plots and the potential for ripening.
PRESENTATION DE L’INVENTIONPRESENTATION OF THE INVENTION
L’invention propose d’estimer la surface foliaire d’une parcelle. Une telle surface permet de déduire l’activité photosynthétique de la parcelle et des potentiels de maturation.The invention proposes to estimate the leaf area of a plot. Such a surface makes it possible to deduce the photosynthetic activity of the plot and the potential for ripening.
A cet effet, l’invention propose, selon un premier aspect, un procédé de détermination de la surface foliaire d’une parcelle cultivée, au moyen d’une unité radar mobile positionnée à la hauteur des cultures de la parcelle, ladite unité radar étant en communication avec une unité de traitement configurée pour mettre en œuvre des étapes de :To this end, the invention proposes, according to a first aspect, a method for determining the leaf area of a cultivated plot, by means of a mobile radar unit positioned at the height of the crops of the plot, said radar unit being in communication with a processing unit configured to implement steps of:
E1) émission d’ondes continues modulées en fréquence en direction de la parcelle au moyen de l’unité radar, l’unité radar éclairant une zone déterminée de la parcelle ;E1) emission of continuous waves modulated in frequency in the direction of the plot by means of the radar unit, the radar unit illuminating a determined area of the plot;
E2) obtention d’au moins une image radar de la parcelle cultivée au moyen de l’unité radar, ladite image étant constituée de voxels ou pixels chacun comprenant un niveau quantifiant une quantité d’ondes réfléchies par les cultures de la parcelle ;E2) obtaining at least one radar image of the cultivated plot by means of the radar unit, said image consisting of voxels or pixels each comprising a level quantifying a quantity of waves reflected by the crops of the plot;
E3) traitement de l’image acquise pour obtenir au moins un paramètre indicatif de la surface foliaire de la parcelle.E3) processing of the acquired image to obtain at least one parameter indicative of the leaf area of the plot.
L’invention, selon un premier aspect, est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible :The invention, according to a first aspect, is advantageously completed by the following characteristics, taken alone or in any of their technically possible combination:
- le procédé comprend une étape E4) de déplacement de l’unité radar au sein de la parcelle de manière à obtenir des images de la totalité de la parcelle, le procédé comprenant, pour chaque position, de l’unité radar une étape E5) de répétition des étapes E1) à E3) ;- the method comprises a step E4) of moving the radar unit within the plot so as to obtain images of the entire plot, the method comprising, for each position, of the radar unit a step E5) repeating steps E1) through E3);
- au moins un paramètre indicatif de la surface foliaire est : emoydéfinit comme étant la valeur moyenne des niveaux de tous les pixels/voxels de l’image ; et/ou Ne>erefdéfinit comme étant le nombre de pixels/voxels pour lesquels le niveau est supérieur à eref ;- at least one parameter indicative of the leaf area is: e avg defines as being the average value of the levels of all the pixels/voxels of the image; and/or N e>eref defined as being the number of pixels/voxels for which the level is greater than e ref ;
- l’image radar est multidimensionnelle et comprend au moins deux des dimensions spatiales suivantes : la profondeur de la zone éclairée par l’unité radar, la hauteur de la zone éclairée, l’élévation, la largeur de la zone éclairée et l’azimut.- the radar image is multidimensional and includes at least two of the following spatial dimensions: the depth of the area illuminated by the radar unit, the height of the illuminated area, the elevation, the width of the illuminated area and the azimuth .
L’invention propose, selon un deuxième aspect, un système de traitement d’images radar comprenant :The invention proposes, according to a second aspect, a radar image processing system comprising:
. une unité radar mobile comprenant un radar configuré pour acquérir au moins une image de la parcelle cultivée, ledit radar fonctionnant dans le domaine des ondes continues modulées en fréquence ;. a mobile radar unit comprising a radar configured to acquire at least one image of the cultivated plot, said radar operating in the frequency modulated continuous wave domain;
. une unité de traitement en liaison avec l’unité radar et configurée pour mettre en œuvre des étapes de :. a processing unit in conjunction with the radar unit and configured to implement steps of:
- E1) émission d’ondes continues modulées en fréquence en direction de la parcelle au moyen de l’unité radar ;- E1) emission of continuous waves modulated in frequency towards the plot by means of the radar unit;
- E2) acquisition d’au moins une image de la parcelle cultivée au moyen de l’unité radar, ladite image étant constituée de voxels ou pixels chacun comprenant un niveau quantifiant une quantité d’ondes réfléchies par les cultures de la parcelle- E2) acquisition of at least one image of the cultivated plot by means of the radar unit, said image consisting of voxels or pixels each comprising a level quantifying a quantity of waves reflected by the crops of the plot
- E3) traitement de l’image acquise pour obtenir au moins un paramètre indicatif de la surface foliaire de la parcelle.- E3) processing of the acquired image to obtain at least one parameter indicative of the leaf area of the plot.
L’invention, selon le deuxième aspect, est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible :The invention, according to the second aspect, is advantageously completed by the following characteristics, taken alone or in any of their technically possible combination:
- il comprend une unité de déplacement de l’unité radar au sein de la parcelle, l’unité de traitement étant outre configurée pour piloter le déplacement E4) de l’unité radar au sein de la parcelle et répéter pour chaque position de l’unité radar les étapes E1), E2) et E3) ;- it comprises a unit for moving the radar unit within the plot, the processing unit being further configured to control the movement E4) of the radar unit within the plot and to repeat for each position of the radar unit steps E1), E2) and E3);
- l’unité radar est configurée pour émettre des ondes dans une bande de fréquences comprises entre 24 et 125 GHz, de préférence entre 24 et 122 GHz, de préférence à 24 GHz/- the radar unit is configured to emit waves in a frequency band between 24 and 125 GHz, preferably between 24 and 122 GHz, preferably at 24 GHz/
L’invention, selon le troisième aspect, propose un produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de codes pour l’exécution d’un procédé selon le premier aspect de l’invention, lorsque celui-ci est exécuté par un processeur.The invention, according to the third aspect, proposes a computer program product comprising code instructions for the execution of a method according to the first aspect of the invention, when the latter is executed by a processor.
PRESENTATION DES FIGURESPRESENTATION OF FIGURES
D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :Other characteristics, objects and advantages of the invention will emerge from the description which follows, which is purely illustrative and not limiting, and which must be read in conjunction with the appended drawings in which:
Sur l’ensemble des figures les éléments similaires portent des références identiques.In all the figures, similar elements bear identical references.
DESCRIPTION DETAILLEEDETAILED DESCRIPTION
En relation avec lafigure 1et lafigure 2, un système 10 de traitement d’images radar d’une parcelle comprend une unité radar 1 permettant d’acquérir des images bidimensionnelles (2D) ou tridimensionnelles (3D) d’une zone donnée, en particulier d’une parcelle 20 cultivée comprenant des pieds de vigne 5.In relation to FIG. 1 and FIG. 2 , a system 10 for processing radar images of a plot comprises a radar unit 1 making it possible to acquire two-dimensional (2D) or three-dimensional (3D) images of a given area, in particular of a 20 cultivated plot comprising 5 vines.
L’unité radar 1 comprend un radar 11 fonctionnant dans le domaine des ondes millimétriques ou microondes et à large bande de fréquence. De préférence, le radar 11 fonctionne dans le domaine des ondes continues modulées en fréquence (en anglais, « Frequency-Modulated Continous Wave », (FMCW)). Par ailleurs l’unité radar 1 comprend une unité 12 de focalisation qui permet de focaliser le faisceau électromagnétique émis par le radar. Le faisceau balaie la scène à l’aide d’un dispositif mécanique (balayage mécanique) ou d’un dispositif électronique (balayage électronique), ou d’un dispositif hybride à la fois mécanique et électronique.The radar unit 1 comprises a radar 11 operating in the millimeter wave or microwave domain and at wide frequency band. Preferably, the radar 11 operates in the frequency -modulated continuous wave (FMCW) domain. Furthermore, the radar unit 1 comprises a focusing unit 12 which makes it possible to focus the electromagnetic beam emitted by the radar. The beam scans the scene using a mechanical device (mechanical scanning) or an electronic device (electronic scanning), or a hybrid device that is both mechanical and electronic.
En fonctionnement, l’unité radar 1 est de préférence disposée au niveau du sol de manière à pouvoir réaliser des images radar des cultures sur la parcelle. On comprend ici que l’unité radar 1 est à la hauteur des cultures (et pas au-dessus comme dans les techniques largement documentées et anciennes d’imageries radar par satellite ou aéroportées, dont les limitations sont bien connues).In operation, the radar unit 1 is preferably arranged at ground level so as to be able to produce radar images of the crops on the plot. We understand here that the radar unit 1 is at the height of the crops (and not above as in the widely documented and old techniques of satellite or airborne radar imagery, the limitations of which are well known).
De manière complémentaire, le système comprend en outre une unité 13 de déplacement du radar configurée pour déplacer le radar dans la parcelle cultivée d’une position à une autre de manière obtenir des images d’au moins une culture pour chaque position du radar, le radar se déplaçant dans la parcelle cultivée à partir de chaque position et effectuant alors au moins une acquisition depuis chaque position en éclairant successivement différentes zones de la parcelle.In a complementary manner, the system further comprises a unit 13 for moving the radar configured to move the radar in the cultivated plot from one position to another so as to obtain images of at least one crop for each position of the radar, the radar moving in the cultivated plot from each position and then performing at least one acquisition from each position by successively illuminating different areas of the plot.
Ainsi, afin de permettre le déplacement de l’unité radar 1, cette dernière peut être placée sur un véhicule ou robot mobile (télécommandé à distance ou bien motorisé avec chauffeur du type Quad, en tout état de cause, le véhicule devra être adapté pour se déplacer dans la parcelle cultivée). Le radar est muni d’un dispositif permettant de connaitre précisément son déplacement afin d’en tenir compte lors du traitement de l’image.Thus, in order to allow the displacement of the radar unit 1, the latter can be placed on a vehicle or mobile robot (remotely controlled or motorized with driver of the Quad type, in any event, the vehicle must be adapted to move around the cultivated plot). The radar is equipped with a device allowing to know precisely its displacement in order to take it into account during the processing of the image.
L’unité radar 1 est à balayage électronique ou mécanique et se déplace (mouvement de translation, par exemple) afin d’accroitre la résolution spatiale de la mesure. Cette technique d’imagerie radar est connue sous le nom de méthode SAR (en anglais, « Synthetic Aperture Radar »). Bien que très largement utilisée par les imageurs satellitaires ou aéroportés, cette méthode n’a jamais été appliquée à l’estimation de la surface foliaire à partir d’un radar au sol en ondes millimétriques ou microondes et se déplaçant dans le sillon d’une parcelle (c’est-à-dire à hauteur des cultures).The radar unit 1 is electronically or mechanically scanned and moves (translational movement, for example) in order to increase the spatial resolution of the measurement. This radar imaging technique is known as the SAR ( Synthetic Aperture Radar ) method. Although very widely used by satellite or airborne imagers, this method has never been applied to the estimation of the leaf surface from a ground radar in millimeter waves or microwaves and moving in the furrow of a plot (i.e. at crop height).
L’utilisation de l’unité radar 1 présente, en outre, l’avantage d’être sans contact avec les cultures présentes sur la parcelle cultivée de sorte qu’elles ne sont pas endommagées au cours des différentes mesures.The use of the radar unit 1 also has the advantage of being without contact with the crops present on the cultivated plot so that they are not damaged during the various measurements.
Le système comprend en outre une unité 2 de traitement configuré pour mettre en œuvre des étapes d’un procédé d’estimation de la surface foliaire (en anglais, « leaf area ») qui permet de caractériser l’activité photosynthétique d’une parcelle cultivée. Ce procédé va être décrit ci-après. L’unité 2 de traitement est en liaison filaire ou sans fil avec l’unité radar 1.The system further comprises a processing unit 2 configured to implement steps of a method for estimating the leaf area which makes it possible to characterize the photosynthetic activity of a cultivated plot. . This method will be described below. The processing unit 2 is in wired or wireless connection with the radar unit 1.
En effet, la Demanderesse s’est aperçue que la surface foliaire d’une parcelle cultivée est corrélée aux échos radar de la surface éclairée dans la parcelle cultivée.Indeed, the Applicant has noticed that the leaf area of a cultivated plot is correlated with the radar echoes of the illuminated surface in the cultivated plot.
En particulier, la Demanderesse s’est aperçue que c’est pour des ondes FMCW émises à une fréquence supérieure ou égale à 24 GHz que la corrélation est forte.In particular, the Applicant has noticed that it is for FMCW waves emitted at a frequency greater than or equal to 24 GHz that the correlation is strong.
De manière complémentaire, le système 10 comprend une mémoire 3, qui permet de stocker des images obtenues par le radar 1 et un logiciel qui contrôle l’unité 2 de traitement pour qu’elle mette en œuvre le procédé. Le système comprend en outre éventuellement un outil 4 d’interaction avec un utilisateur permettant à un opérateur de visualiser des images acquises, de rentrer des données ou de paramétrer le logiciel. Il s’agit par exemple d’un clavier associé à un écran.In a complementary manner, the system 10 comprises a memory 3, which makes it possible to store images obtained by the radar 1 and software which controls the processing unit 2 so that it implements the method. The system also optionally comprises a tool 4 for interaction with a user allowing an operator to view acquired images, enter data or configure the software. This is for example a keyboard associated with a screen.
En relation, avec lafigure 3, depuis une position initiale l’unité radar 1 E1) émet des ondes continues modulées en fréquence en direction de la parcelle et éclaire à ce titre une zone de la parcelle.In connection with FIG. 3 , from an initial position, the radar unit 1 E1) emits frequency-modulated continuous waves in the direction of the plot and as such illuminates an area of the plot.
Les ondes électromagnétiques rétrodiffusées par la surface éclairée de la parcelle sont alors acquises (étape E2).The electromagnetic waves backscattered by the illuminated surface of the plot are then acquired (step E2).
L’unité 2 de traitement reconstitue alors une image radar 2D ou 3D de la parcelle. L’image 2D ou 3D reconstituée est composée de pixels (2D) ou de voxels (3D), chacun comprenant un niveau d’écho radar dans la parcelle.The processing unit 2 then reconstructs a 2D or 3D radar image of the plot. The reconstructed 2D or 3D image is made up of pixels (2D) or voxels (3D), each comprising a level of radar echo in the plot.
Ainsi, l’image radar obtenue est multidimensionnelle et comprend au moins deux des dimensions spatiales suivantes (voir figure 2) : la profondeur de la zone éclairée (selon la direction y) par l’unité radar 1, la hauteur (selon la direction z) de la zone éclairée, l’élévation (angle θ), la largeur (selon la direction x) de la zone éclairée et l’azimut (angle φ).Thus, the radar image obtained is multidimensional and includes at least two of the following spatial dimensions (see figure 2): the depth of the area illuminated (in the direction y) by the radar unit 1, the height (in the direction z ) of the illuminated area, the elevation (angle θ), the width (along the direction x) of the illuminated area and the azimuth (angle φ).
Ensuite, à partir de l’image obtenue, au moins un paramètre indicatif de la surface foliaire de la parcelle est obtenu (étape E3).Then, from the image obtained, at least one parameter indicative of the leaf area of the plot is obtained (step E3).
L’unité radar 1 est ensuite déplacée soit à distance soit par un opérateur (étape E4) et au moins une image de la zone depuis la nouvelle position de l’unité radar 1 est acquise.Radar unit 1 is then moved either remotely or by an operator (step E4) and at least one image of the area from the new position of radar unit 1 is acquired.
En déplaçant successivement l’unité radar 1 de position en position, la totalité de la parcelle est imagée.By successively moving the radar unit 1 from position to position, the entire plot is imaged.
Plusieurs configurations de déplacement sont possibles :Several displacement configurations are possible:
- selon une première configuration : le radar est immobile et placé devant un ensemble de cultures (par exemple des ceps de vigne), ce dernier effectue alors un balayage mécanique ou électronique ou à la fois mécanique et électronique pour obtenir une image radar de la zone. Une fois l’image obtenue, le radar sera alors déplacé de quelques mètres (par exemple, le long d’un sillon), une nouvelle image sera alors obtenue et ainsi de suite. Cette configuration est dite deproche en proche ;- according to a first configuration: the radar is stationary and placed in front of a set of crops (for example vines), the latter then performs a mechanical or electronic or both mechanical and electronic scan to obtain a radar image of the area . Once the image has been obtained, the radar will then be moved a few meters (for example, along a furrow), a new image will then be obtained and so on. This configuration is said step by step ;
- selon une seconde configuration : l’unité radar 1 est mobile et placée sur un véhicule en mouvement (par exemple, le long d’un sillon) : l’unité radar 1 à balayage éclairera la zone tout en subissant les secousses liées au déplacement du véhicule portant le radar. Cette configuration est ditedynamique.- according to a second configuration: the radar unit 1 is mobile and placed on a moving vehicle (for example, along a furrow): the scanning radar unit 1 will illuminate the area while undergoing the jolts associated with the movement of the vehicle carrying the radar. This configuration is called dynamic .
Comme mentionné ci-avant, les différentes images radar obtenues permettent d’obtenir des paramètres indicatifs (à savoir des estimateurs statistiques construits à partir des niveaux d’écho radar dans chaque voxel de l’image 3D) de la surface foliaire.As mentioned above, the various radar images obtained make it possible to obtain indicative parameters (i.e. statistical estimators constructed from the radar echo levels in each voxel of the 3D image) of the leaf surface.
Un premier paramètre indicatif de la surface foliaire est l’estimateur statistique noté emoyet défini comme la valeur moyenne des niveaux d’échos radar de tous les pixels de l’image D2 ou voxels de l’image 3D. Il s’agit d’un indicateur global représentant le niveau d’écho moyen de la scène interrogée. Par rapport à une scène mesurée de référence, le niveau d’écho moyen emoyaugmente avec le développement/croissance des feuilles. Ce niveau moyen est comparé à la valeur maximale de la distribution notée erefqui sert de niveau d’écho de référence pour l’ensemble des mesures. Cette valeur dépend de la scène mesurée de référence et du rapport signal-à-bruit de l’unité radar 1.A first parameter indicative of the leaf area is the statistical estimator denoted e avg and defined as the mean value of the radar echo levels of all the pixels of the D2 image or voxels of the 3D image. This is a global indicator representing the average echo level of the scene interrogated. Compared to a measured reference scene, the average echo level e av increases with the development/growth of the leaves. This average level is compared with the maximum value of the distribution denoted e ref which serves as reference echo level for all the measurements. This value depends on the measured reference scene and the signal-to-noise ratio of radar unit 1.
Un deuxième paramètre indicatif de la surface foliaire est l’estimateur statistique noté Ne>erefet défini comme le nombre de pixels/voxels pour lequel le niveau d’écho radar est supérieur au niveau d’écho de référence eref.Ce deuxième paramètre indicatif ne représente pas un niveau d’écho, mais une grandeur spatiale de surface (2D) ou de volume (3D) d’occupation des niveaux d’écho supérieur à la valeur donnée par eref. A second parameter indicative of the leaf area is the statistical estimator denoted N e>eref and defined as the number of pixels/voxels for which the radar echo level is greater than the reference echo level e ref. This second indicative parameter does not represent an echo level, but a spatial quantity of surface (2D) or volume (3D) of occupation of the echo levels greater than the value given by e ref.
On a illustré sur la figure 4 (en haut) des parcelles à différents mois de l’année : mai, juin et juillet en l’occurrence. Ces parcelles présentent des quantités de feuilles différentes. Toujours sur cette figure (en bas), des images radar 2D sont reportées pour une profondeur donnée de ces mêmes parcelles et pour différents mois de l’année : le niveau de gris représente le niveau d’écho, plus l’écho est fort et plus la couleur grise est claire. Comme attendu, les zones en gris clair s’étendent à mesure que le feuillage des parcelles croît.Figure 4 (top) shows plots in different months of the year: May, June and July in this case. These plots have different amounts of leaves. Also on this figure (bottom), 2D radar images are reported for a given depth of these same plots and for different months of the year: the gray level represents the echo level, the stronger the echo and the lighter the gray color. As expected, the light gray areas expand as the foliage of the plots grows.
Lafigure 5illustre quant à elle la distribution des niveaux d’échos suivant le nombre de voxels ainsi que l’indicateur eref.La valeur de référence eref=-61,0dB (± 0,5 dB) est la valeur maximale de la distribution (autrement dit le plus haut pic en voxels) en Mai de la parcelle (autrement dit dans le cas où il y a peu de feuillage). Les valeurs du paramètre emoyabsolues et relatives par rapport à erefsont reportées dans le tableau ci-dessous. L’augmentation de la valeur de emoyest liée à l’augmentation du niveau d’écho radar associé au développement de la surface foliaire des pieds mesurés de la parcelle.Therefigure 5illustrates the distribution of echo levels according to the number of voxels as well as the indicator eref.The reference value eref=-61.0dB (± 0.5 dB) is the maximum value of the distribution (i.e. the highest peak in voxels) in May of the plot (i.e. in the case where there is little foliage). The values of the parameter eaverageabsolute and relative with respect to erefare reported in the table below. The increase in the value of eaverageis linked to the increase in the level of radar echo associated with the development of the leaf area of the plot's measured plants.
Pour le seuil de référence eref=61,0dB, le paramètre indicatif Ne>erefaugmente significativement à mesure que le feuillage des parcelles augmente : Ne>eref= 9370 voxels en Mai, Ne>eref= 16300 voxels en Juin et Ne>eref= 18770 voxels en Juillet. Ces valeurs sont représentées sur la fonction de répartition de lafigure 5et sont reportées dans le tableau. Chaque voxel représentant une résolution volumique de la scène mesurée, l’augmentation du nombre de voxels au-delà du seuil de référence erefest caractéristique d l’augmentation des niveaux d’échos radar répartis dans le volume de mesure.For the reference threshold eref=61.0dB, indicative parameter Ne>erefincreases significantly as plot foliage increases: Ne>eref= 9370 voxels in May, Ne>eref= 16300 voxels in June and Ne>eref= 18770 voxels in July. These values are represented on the distribution function of thefigure 5and are reported in the painting. Each voxel representing a volume resolution of the measured scene, the increase in the number of voxels beyond the reference threshold erefis characteristic of the increase in the levels of radar echoes distributed in the measurement volume.
Claims (8)
- E1) émission d’ondes continues modulées en fréquence en direction de la parcelle au moyen de l’unité radar, l’unité radar (1) éclairant une zone (z) déterminée de la parcelle ;
- E2) obtention d’au moins une image radar (Ir) de la parcelle (20) cultivée au moyen de l’unité radar (1), ladite image étant constituée de voxels ou pixels chacun comprenant un niveau quantifiant une quantité d’ondes réfléchies par les cultures (5) de la parcelle ;
- E3) traitement de l’image acquise pour obtenir au moins un paramètre (emoy, Ne>eref) indicatif de la surface foliaire de la parcelle.Method for determining the leaf area of a cultivated plot, by means of a mobile radar unit (1) positioned at the height of the crops in the plot, said radar unit being in communication with a processing unit configured to implement steps of:
- E1) transmission of frequency-modulated continuous waves towards the plot by means of the radar unit, the radar unit (1) illuminating a determined zone (z) of the plot;
- E2) obtaining at least one radar image (Ir) of the plot (20) cultivated by means of the radar unit (1), said image consisting of voxels or pixels each comprising a level quantifying a quantity of waves reflected by the crops (5) of the plot;
- E3) processing of the acquired image to obtain at least one parameter (e av , N e>eref ) indicative of the leaf area of the plot.
- emoydéfinit comme étant la valeur moyenne des niveaux de tous les pixels/voxels de l’image ; et/ou
- Ne>erefdéfinit comme étant le nombre de pixels/voxels pour lesquels le niveau est supérieur à eref ;Method according to one of the preceding claims, in which the said at least one parameter indicative of the leaf area is:
- e avg defines as being the average value of the levels of all the pixels/voxels of the image; and or
- N e>eref defines as being the number of pixels/voxels for which the level is greater than e ref ;
- une unité radar (1) mobile comprenant un radar configuré pour acquérir au moins une image de la parcelle cultivée, ledit radar fonctionnant dans le domaine des ondes continues modulées en fréquence ;
- une unité de traitement (2) en liaison avec l’unité radar et configurée pour mettre en œuvre des étapes de :
- E1) émission d’ondes continues modulées en fréquence en direction de la parcelle au moyen de l’unité radar (1) ;
- E2) acquisition d’au moins une image de la parcelle cultivée au moyen de l’unité radar, ladite image étant constituée de voxels ou pixels chacun comprenant un niveau quantifiant une quantité d’ondes réfléchies par les cultures de la parcelle
- E3) traitement de l’image acquise pour obtenir au moins un paramètre indicatif de la surface foliaire de la parcelle.Radar image processing system comprising:
- a mobile radar unit (1) comprising a radar configured to acquire at least one image of the cultivated plot, said radar operating in the frequency modulated continuous wave domain;
- a processing unit (2) in connection with the radar unit and configured to implement steps of:
- E1) emission of frequency modulated continuous waves in the direction of the plot by means of the radar unit (1);
- E2) acquisition of at least one image of the cultivated plot by means of the radar unit, said image consisting of voxels or pixels each comprising a level quantifying a quantity of waves reflected by the crops of the plot
- E3) processing of the acquired image to obtain at least one parameter indicative of the leaf area of the plot.
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Title |
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HENRY DOMINIQUE ET AL: "Proximal Radar Sensors for Precision Viticulture", IEEE TRANSACTIONS ON GEOSCIENCE AND REMOTE SENSING, IEEE SERVICE CENTER, PISCATAWAY, NJ, US, vol. 57, no. 7, 1 July 2019 (2019-07-01), pages 4624 - 4635, XP011731935, ISSN: 0196-2892, [retrieved on 20190624], DOI: 10.1109/TGRS.2019.2891886 * |
HENRY DOMINIQUE ET AL: "Remote estimation of intra-parcel grape quantity from three-dimensional imagery technique using ground-based microwave FMCW radar", IEEE INSTRUMENTATION & MEASUREMENT MAGAZINE, IEEE SERVICE CENTER, PISCATAWAY, NJ, US, vol. 20, no. 3, 1 June 2017 (2017-06-01), pages 20 - 24, XP011653408, ISSN: 1094-6969, [retrieved on 20170616], DOI: 10.1109/MIM.2017.7951687 * |
MINGQUAN JIA ET AL: "Multifrequency and multitemporal ground-based scatterometers measurements on rice fields", GEOSCIENCE AND REMOTE SENSING SYMPOSIUM (IGARSS), 2012 IEEE INTERNATIONAL, IEEE, 22 July 2012 (2012-07-22), pages 642 - 645, XP032469257, ISBN: 978-1-4673-1160-1, DOI: 10.1109/IGARSS.2012.6351512 * |
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