Plateforme Heliaphen

Vers le phénotypage à haut débit
du tournesol
Philippe BURGER (UMR AGIR Inra), Nicolas Langlade (LIPM Inra)
Frédéric Baret (Inra) et Benoit de Solan (Arvalis) UMT CAPTE
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Phénotyper à haut débit ?
Plantes en pots
(© Inra)
En plein champ
(© Inra)
Journées d’échanges Tournesol – Toulouse 28 & 29 juin 2016
10 années de recherches collaboratives
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Plateforme Heliaphen
• Première plateforme robotisée en pots en extérieur
(© Inra)
• 1300 plantes
• Conduite du stress avec un robot
et phénotypage de graine à graine
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Robot Heliaphen
(© Inra)
(© Inra)
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Plateforme Heliaphen
Etablir et décrire le
stress hydrique
(© Inra)
Fraction d’Eau Transpirable du Sol
1ère fonction
Jours
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Plateforme Heliaphen
2ème fonction
Suivre le développement
et la croissance de la
plante
Hauteur des plantes
Diamètre des tiges
(Automatique depuis 2015)
Surface foliaire
Sénescence foliaire
Biomasse
etc…
(manuel)
Scanner
laser
Capteur
ultrason
(© Inra)
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Plateforme Heliaphen
Développements en cours
2ème
fonction
Heliaphen
Suivre le développement
et la croissance
Surface foliaire
Sénescence foliaire
Biomasse
Reconstruction 3D Haute Définition
Nuage de points segmentation reconstruction
Collaboration
Thèse Inra / LAAS
Collaboration
IMAG Précision
Optimalog
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Au champ: deux vecteurs
complémentaires
Drone
• Débit: 1000 plot/h
– Quasi simultanéité des
mesures sur l’ensemble des
parcelles
• Mesures passives
– Sensibles aux conditions
d’éclairement
– Impossible de nuit
Phénomobile
• 150 plot/h
– Plusieurs heures entre
première et dernière parcelle
• Mesures actives
– Insensibles aux conditions
d’éclairement
– Mesures de nuit possibles
• Peu sensible au vent
• Sensible au vent
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Le drone
• Hexacoptère
– 3m
< altitude <150m
– 3km/h< vitesse <40km/h
• Autonomie max 15-20 minutes
• Charge utile < 1kg
• Nacelle 2 axes (orientation des caméras)
• Trajectoire contrôlée par GPS
• Position précise par photogrammétrie
• Besoin d’un télépilote et d’un MAP
approuvé par la DGAC
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Les capteurs
•
Camera RGB haute résolution
–
–
–
–
•
Camera Multispectrale
–
–
–
–
–
–
–
•
Sony  5100
400 g (60 mm)
6000 x 4000 pixels; 21.9° X 14.6° (60 mm)
Fréquence: 1 Hz (intervalomètre)
Airphen
200g (+ batterie)
6 bandes spectrales
1280 x 960 pixels, 35° X 28°
Fréquence: 1-2 Hz
Autonomie: 20 min
Enregistrement GPS/centrale inertielle (IMU)
Camera infrarouge Thermique (couplée avec Airphen)
–
–
–
–
–
–
FLIR Tau2 – TEAX (Thermokaptur)
120 g
640 X 480 pixels ; 32° X 26° (19 mm)
Fréquence 12 Hz
FFC (Flat Field Calibration)
Synchronisation / GPS
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Traitement des images: la photogrammétrie
pour se repérer avec précision
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Automatisation du traitement:
Phénoscript
Step A: Prétraitement
Step B: Géo-référencement
(utilisation des cibles)
Step C: Extraction
(plan SIG de l’essai)
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(© Inra)
La Phénomobile v2 (en développement)
Livraison 2017 !
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Transportable
Débit 150 plot/h
Poids= 5t
Chenilles
Autonomie > 8h
Entièrement automatique (RTK)
Hauteur maxi 4m
Largeurs < 2.3m
Longueur du bras: > 10m
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Les capteurs fonctionnent en actif
Coffret pour le
pilotage des
capteurs
Réglage
Platine porte
capteurs
horizontale
Flashs synchronisés avec les
instruments
Réglage
Bras pour les mesures
inclinés 0 à 60°
Caméras RGB
Fraction verte
Structure du couvert
Spectromètre
Contenu en chlorophylle
Lidar
Structure 3D du couvert
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La phénomobile V1
(photo Arvalis)
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Images dans le domaine visible
Images drone
(© Inra)
Classification
(© Inra)
Extraction des rangs
Position théorique des
plantes
Elimination des adventices
Identification des plantes
Erreur: 2.3% (à valider)
Comptage / caractéristiques
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Domaine VIS-NIR et thermique
80
Fraction verte (%)
70
60
Irrigated
50
40
30
Dry conditions
20
10
0
27-mars 06-avr. 16-avr. 26-avr. 06-mai 16-mai 26-mai 05-juin
Estimation de Fraction verte et de l’indice
foliaire
• Suivi senescence
• Dynamique de l’interception de la
lumière
(© Inra)
Suivre la température du
couvert pour estimer le
stress hydrique subit par les
plantes
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Exploitation du nuage 3D
• Mesurer
– des hauteurs
– des volumes de
plantes/parcelles
À condition de voir le sol !
sol
plantes
Information très riche sur la
structure 3D du couvert à
l’échelle du mm
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Système PIETON v2
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Phénotyper le tournesol à haut débit
Plantes en pots
(© Inra)
En plein champ
(© Inra)
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Remerciements
•
Inra Avignon EMMAH
•
Inra Toulouse LIPM
•
Inra Toulouse AGIR
•
Inra Toulouse UE GC Auzeville
•
UMT CAPTE
•
Projets PHENOME et SUNRISE
Financeurs
ANR
FEDER
FUI
Inra
Promosol
Région Midi-Pyrénées
Terres Inovia
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