Thèse en cours

Détection et suivi d'insectes ravageurs en mouvement par imagerie hyperspectrale.
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Auteur / Autrice : Erick Adje
Direction : Gilles RousselArnaud AhouandjinouGilles Delmaire
Type : Projet de thèse
Discipline(s) : Traitement du signal et des images
Date : Inscription en doctorat le 16/03/2023
Etablissement(s) : Littoral en cotutelle avec Université d'Abomey-Calavi (UAC)
Ecole(s) doctorale(s) : Sciences, Technologie, Santé
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LISIC - Laboratoire d'Informatique, Signal et Image de la Côte d'Opale

Résumé

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La lutte contre les ravageurs est depuis longtemps un enjeu majeur pour l'agriculture. Cependant, une grande partie des efforts sont traditionnellement déployés une fois que les dégâts sont déjà visibles, souvent lorsque les chenilles ou les larves ont commencé à attaquer les cultures. Un exemple illustratif est la chenille légionnaire d'automne réputée pour les dégâts causés sur les champs de maïs ou la chenille du voilier des citronniers qui cause d'énormes dégâts dans les vergers. Ces stratégies de lutte contre les ravageurs quand ils sont déjà actifs a pour conséquences : l'utilisation excessive de produits chimiques nocifs à la santé humaine et à l'environnement mais aussi des pertes économiques. Une approche plus efficace serait d'anticiper et de prévenir efficacement les ravageurs agricoles dès leur stade le plus précoce, lorsqu'ils sont à l'étape adulte (papillonnaire) et prêts à pondre des œufs qui libéreront les larves. Avant de déclencher les méthodes de lutte, il serait efficace de faire usage d'un système de détection précoce de ces ravageurs d'intérêt. Un tel système pourrait reposer sur l'utilisation de technologie discriminante basée sur l'imagerie hyperspectrale. C'est une technique avancée de traitement d'images qui permet de capturer et d'analyser des informations sur une large gamme de longueurs d'onde, allant au-delà du spectre visible. Elle a déjà fait ses preuves en agriculture notamment pour évaluer la santé des plantes, pour détecter la composition chimique des sols et bien sûr pour la détection des ravageurs. Les caméras hyperspectrales compactes fonctionnent usuellement par un balayage relatif de la scène par rapport à cette dernière. Ce mode de fonctionnement impose donc des objets statiques ce qui n'est pas le cas pour les insectes en vol. En conséquence, la caméra fixée en hauteur servira à repérer, identifier et compter en temps réel les différents insectes ravageurs d'intérêt à l'état adulte. Cette méthode d'identification s'appuie sur le mouvement des insectes dans le champ de vision de la caméra. La méthodologie que nous cherchons à mettre en place est indiquée en figure 1. La première étape de la chaîne des traitements envisagés est la détection des insectes volants en utilisant des méthodes de soustraction d'arrière-plan. Ceci passe par la modélisation d'un arrière-plan qui est mis à jour au fur et à mesure de la variation des conditions de lumière. La deuxième étape du traitement consiste à faire le suivi des insectes détectés à travers les images, ceci revient à associer un insecte détecté sur une image à un instant t à son emplacement sur une image à un instant t + 1. Plusieurs hypothèses sont considérées pour faire le suivi. La première est celle du suivi multi-cibles, puisqu'une image peut être constituée de plusieurs insectes. La seconde hypothèse est le suivi de cibles déformables au cours du temps, car les insectes en battant des ailes ne gardent pas le même aspect sur les séquences d'images successives et en fonction de la profondeur de vol, ces insectes peuvent avoir des tailles variables sur les images. Le suivi permettra de connaître d'une part les trajectoires suivies par les insectes et d'autre part, les bandes spectrales traversées pour en faire une reconstitution spectrale. A partir des spectres partiels, on propose en troisième étape de comparer ces derniers aux spectres partiels issus de la bibliothèque de spectres préalablement conçue. On pourra donc procéder à l'identification spectrale de l'insecte en exploitant un dictionnaire de spectres complets des insectes préalablement constitué. Ce dictionnaire, représente l'ensemble des spectres complets des insectes ravageurs présents dans les scènes potentielles. Il sera obtenu lors d'une phase amont consistant à acquérir le spectre des différents insectes immobilisés suivant une utilisation classique de la caméra. Enfin, un comptage des insectes ravageurs détectés devra être effectué afin d'évaluer la densité de ces nuisibles.