3D Simulation with virtual stereo rig for optimizing centrifugal fertilizer spreading

Stereovision can be used to characterize of the fertilizer centrifugal spreading process and to control the spreading fertilizer distribution pattern on the ground reference. Fertilizer grains, however, resemble each other and the grain images contain little information on texture. Therefore, the accuracy of stereo matching algorithms in literature cannot be used as a reference for stereo images of fertilizer grains. In order to evaluate stereo matching algorithms applied to images of grains a generator of synthetic stereo particle images is presented in this paper. The particle stereo image generator consists of two main parts: the particle 3D position generator and the virtual stereo rig. The particle 3D position generator uses a simple ballistic flight model and the disc characteristics to simulate the ejection and the displacement of grains. The virtual stereo rig simUlates the stereo acquisition system and generates stereo images, a disparity map and an occlusion map. The results are satisfying and present an accurate reference to evaluate stereo particles matching algorithms

Evaluation de la répartition d'engrais au sol par analyse d'images rapides lors de l'épandage centrifuge d'engrais

L’application de l’image à l’agriculture décrite dans cet article touche un domaine peu connu, à savoir l’épandage centrifuge d’engrais. Pour caractériser précisément cette intervention agricole, deux paramètres doivent être étudiés et en particulier la répartition d’engrais au sol.Although mechanically simple, centrifugal spreaders used for mineral fertilization involve not well-known complex physics phenomenons. To avoid bad fertilizer inputs in the field, the centrifugal spreading technique and particularly the initial conditions of flight of the granules have to be precisely understood. This paper presents the conception of a fast image processing system for the characterization of the centrifugal fertilizer spreading. This patented multiexposure system allows to determine granule trajectories after their ejection, by using a high resolution digital camera combined with a set of flashes, and different motion estimation methods. The results are then used in a ballistic model to obtain the fertilizer repartition on the ground.Bien que mécaniquement simples, les distributeurs centrifuges utilisés pour la fertilisation minérale impliquent des phénomènes physiques complexes qui ne sont pas actuellement caractérisés complètement. Pour éviter des mauvais apports d'engrais dans le champ, l'épandage centrifuge, et particulièrement les conditions initiales d'éjection des granulés, doivent être précisément comprises. Ce papier présente la conception d'un système d'acquisition d'images rapides pour la caractérisation de la répartition d'engrais au sol. Ce système multiexposition breveté permet de déterminer les trajectoires des granulés après leur éjection, en utilisant une caméra numérique haute résolution combinée à une batterie de flashes et différentes méthodes d'estimation du mouvement. Les résultats obtenus sont ensuite utilisés dans un modèle de vol balistique pour obtenir la répartition d'engrais au sol

Espaces hybrides couleur : texture adaptés au comptage d'épis de blé

Une méthode d'analyse d'image texture - couleur basée sur la détermination d'un espace hybride couleur a été développée dans le cadre d'une étude de faisabilité d'un système de comptage (semi)-automatique des épis de blé dans un champ, pour une prédiction précoce de rendement. A cette fin, des analyses couleur et de texture (paramètres d'Haralick) sont utilisées pour permettre une nouvelle représentation des images prises dans un espace spécifique (espace hybride) construit à partir de connaissances a priori sur les images. Les méthodes classiques de classification et de segmentation des images, combinées à des informations morphologiques sur les épis, sont appliquées pour le comptage. Le taux de reconnaissance des épis est compris entre 73% et 85% sur les quelques images prises pendant le stade de floraison. Couplées avec le temps, la luminosité et en accord avec les modèles de développement du blé, les informations générées à partir de l'algorithme implémentés dans cette étude semblent significatives pour pouvoir évaluer le troisième apport d'engrais azotés qui se déroule au début de la floraison

3D image acquisition system based on shape from focus technique

agent Agrosup Dijon de l'UMREcolDurGEAPSIThis paper describes the design of a 3D image acquisition system dedicated to natural complex scenes composed of randomly distributed objects with spatial discontinuities. In agronomic sciences, the 3D acquisition of natural scene is difficult due to the complex nature of the scenes. Our system is based on the Shape from Focus technique initially used in the microscopic domain. We propose to adapt this technique to the macroscopic domain and we detail the system as well as the image processing used to perform such technique. The Shape from Focus technique is a monocular and passive 3D acquisition method that resolves the occlusion problem affecting the multi-cameras systems. Indeed, this problem occurs frequently in natural complex scenes like agronomic scenes. The depth information is obtained by acting on optical parameters and mainly the depth of field. A focus measure is applied on a 2D image stack previously acquired by the system. When this focus measure is performed, we can create the depth map of the scene

Evaluation de la répartition d'engrais au sol par analyse d'images rapides lors de l'épandage centrifuge d'engrais

- Bien que mécaniquement simples, les distributeurs centrifuges utilisés pour la fertilisation minérale impliquent des phénomènes physiques complexes qui ne sont pas actuellement caractérisés complètement. Pour éviter des mauvais apports d'engrais dans le champ, l'épandage centrifuge, et particulièrement les conditions initiales d'éjection des granulés, doivent être précisément comprises. Ce papier présente la conception d'un système d'acquisition d'images rapides pour la caractérisation de la répartition d'engrais au sol. Ce système multiexposition breveté permet de déterminer les trajectoires des granulés après leur éjection, en utilisant une caméra numérique haute résolution combinée à une batterie de flashes et différentes méthodes d'estimation du mouvement. Les résultats obtenus sont ensuite utilisés dans un modèle de vol balistique pour obtenir la répartition d'engrais au sol

The Use of High-Speed Imaging Systems for Applications in Precision Agriculture

UB Dijon EcolDurInternational audienceThe book "New Technologies - Trends, Innovations and Research" presents contributions made by researchers from the entire world and from some modern fields of technology, serving as a valuable tool for scientists, researchers, graduate students and professionals. Some practical applications in particular areas are presented, offering the capability to solve problems resulted from economic needs and to perform specific functions. The book will make possible for scientists and engineers to get familiar with the ideas from researchers from some modern fields of activity. It will provide interesting examples of practical applications of knowledge, assist in the designing process, as well as bring changes to their research areas. A collection of techniques, that combine scientific resources, is provided to make necessary products with the desired quality criteria. Strong mathematical and scientific concepts were used in the applications. They meet the requirements of utility, usability and safety. Technological applications presented in the book have appropriate functions and they may be exploited with competitive advantages. The book has 17 chapters, covering the following subjects: manufacturing technologies, nanotechnologies, robotics, telecommunications, physics, dental medical technologies, smart homes, speech technologies, agriculture technologies and management

Conception d'un dispositif d'acquisition d'images agronomiques 3D en extérieur et développement des traitements associés pour la détection et la reconnaissance de plantes et de maladies

Dans le cadre de l'acquisition de l'information de profondeur de scènes texturées, un processus d'estimation de la profondeur basé sur la méthode de reconstruction 3D Shape from Focus est présenté dans ce manuscrit. Les deux étapes fondamentales de cette approche sont l'acquisition de la séquence d'images de la scène par sectionnement optique et l'évaluation de la netteté locale pour chaque pixel des images acquises. Deux systèmes d'acquisition de cette séquence d'images sont présentés ainsi que les traitements permettant d'exploiter celle-ci pour la suite du processus d'estimation de la profondeur. L'étape d'évaluation de la netteté des pixels passe par la comparaison des différents opérateurs de mesure de netteté. En plus des opérateurs usuels, deux nouveaux opérateurs basés sur les descripteurs généralisés de Fourier sont proposés. Une méthode nouvelle et originale de comparaison est développée et permet une analyse approfondie de la robustesse à différents paramètres des divers opérateurs. Afin de proposer une automatisation du processus de reconstruction, deux méthodes d'évaluation automatique de la netteté sont détaillées. Finalement, le processus complet de reconstruction est appliqué à des scènes agronomiques, mais également à une problématique du domaine de l'analyse de défaillances de circuits intégrés afin d'élargir les domaines d'utilisationIn the context of the acquisition of depth information for textured scenes, a depth estimation process based on a 3D reconstruction method called "shape from focus" is proposed in this thesis. The two crucial steps of this approach are the image sequence acquisition of the scene by optical sectioning and the local sharpness evaluation for each pixel of the acquired images. Two acquisition systems have been developed and are presented as well as different image processing techniques that enable the image exploitation for the depth estimation process. The pixel sharpness evaluation requires comparison of different focus measure operators in order to determine the most appropriate ones. In addition to the usual focus measure operators, two news operators based on generalized Fourier descriptors are presented. A new and original comparison method is developped and provides a further analysis of the robustness to various parameters of the focus measure operators. In order to provide an automatic version of the reconstruction process, two automatic sharpness evaluation methods are detailed. Finally, the whole reconstruction process is applied to agronomic scenes, but also to a problematic in failure analysis domain aiming to expand to other applicationsDIJON-BU Doc.électronique (212319901) / SudocSudocFranceF

Feasability study of a wheatears counting system per vision

Working on a feasibility study of wheatears counting, a colour component texture's analysis method was developed. The agronomic goal is yield prediction before harvest evaluating mean number of wheatears per squared meter according to the field variation knowledge. To this counting system, we evaluate six textural parameters (two statistical parameters and four Haralick features from co-occurrence matrix) on the main colour systems and vegetation indices used in agronomic applications. A new hybrid system provides a representation of wheatears' pictures taken under natural conditions with a better extraction of wheat. A method based on distances measurements (Euclidian, Mahalanobis) allows to extract wheatears with few errors corrected by mathematical morphology. Although we encounter difficulties from light intensity's variation and high entropy in the scene (ears' covering and shadows), results allow to extract disturbed wheatears and last recent images give an higher accuracy in segmentation.Dans le cadre d'une étude de faisabilité du dénombrement d'épis de blé par imagerie couleur, une méthode d'analyse de textures sur des composantes d'espaces couleurs a été développée. L'objectif agronomique est la prévision de rendement avant la moisson par évaluation du nombre moyen d'épis par unité de surface en tenant compte de la variabilité intra-parcellaire. Pour ce dénombrement par image, nous étudions six paramètres de texture (deux valeurs statistiques et quatre coefficients d'Haralick issus de la matrice de cooccurrence) que nous évaluons sur les composantes d'espaces couleurs utilisées en agronomie. Un nouvel espace hybride permet de créer une représentation d'images de blé prises en milieu naturel dans lesquelles l'extraction d'épis sera améliorée. La méthode basée sur des mesures de distances (Euclidienne, de Mahalanobis) permet d'extraire les épis avec quelques erreurs corrigées par de la morphologie mathématique. Malgré les difficultés dues à la variation de luminosité et à l'entropie élevée des scènes, les résultats permettent de trouver en partie les épis, et les dernières images en court de traitement permettent une meilleure segmentation