Brevet FR2903189A1 — publié le 20080104

L'invention concerne un procédé de détection de présence d'insectes xylophages actifs dans un ouvrage en bois, notamment des larves d'anobidés tels que Anobium punctatum (petite vrillette) ou Lyctus brunneus (lyctus). ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION La détection de présence d'insectes xylophages repose en général sur l'identification de signes visuels à la. surface de l'ouvrage en bois tels que vermoulure, trous d'envol, cadavres d'insectes. Cependant ce type de diagnostic est symptomatique et ne permet qu'une détection tardive. En outre, les signes visuels ainsi détectés ne permettent pas de conclure à une infestation active, mais uniquement à la probabilité de celle-ci, les insectes ayant pu quitter l'ouvrage en bois, ou mourir. Dans le domaine du bâtiment (charpentes, pans de bois), des méthodes de détection plus particulièrement adaptées à la détection de présence dans les structures ou charpentes d'insectes xylophages tels que les capricornes ou les termites ont été développées. Ces méthodes de détection reposent sur la détection de bruits ou vibrations générés par les insectes xylophages à l'intérieur de la structure en bois à l'occasion de leur activité biologique. Cependant, il apparaît que les méthodes existan- tes (par exemple le procédé INADEC développé par le Centre Technique du Bois et de l'Ameublement ou CTBA) ne sont pas suffisamment sensibles pour détecter la présence dans du mobilier de larves xylophages telles que la petite vrillette ou le lyctus. En effet, ces larves xylo- phages ont une activité biologique beaucoup plus discrète que celle des capricornes ou termites. L'activité biologique de ces larves d'anobidés se caractérise par l'émission de "clics" très brefs, que l'on suppose dus à la rupture des fibres de bois lorsqu'elles sont coupées par les mandibules des insectes xylophages. Ces "clics" peu- 2903189 2 vent être audibles au casque après amplification d'un signal provenant d'un transducteur acoustique fixé sur l'ouvrage en bois concerné. Les méthodes de détection sont dès lors basées 5 sur la détection dans un signal représentatif du bruit généré à l'intérieur de l'ouvrage en bois de transitoires correspondant aux "clics" émis par les larves xylophages. Dans tout le texte, on appellera transitoire une partie du signal se caractérisant par sa variation brus- 10 que et par sa brièveté. A cet égard, il est connu de l'article "Les signaux émis par les larves d'insectes xylophages et la détection acoustique", paru dans proceedings of the ICOM COMITTEE FOR CONSERVATION, 14th triennal meeting, 2005, 15 vol. 1, un procédé de détection de présence d'insectes xylophages actifs dans un ouvrage en bois, comportant les étapes de: - enregistrer pendant une période de temps donnée un signal représentatif de bruits émis à l'intérieur de 20 l'ouvrage en bois; - soumettre ce signal à un prétraitement ; - détecter dans le signal prétraité des transitoires susceptibles d'être causés par l'activité biologique des insectes xylophages dans l'ouvrage en bois. 25 OBJET DE L'INVENTION L'invention a pour objet un procédé de détection de présence d'insectes xylophages actifs dans un ouvrage en bois, notamment des larves, permettant un diagnostic de fiabilité améliorée. 30 BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION En vue de la réalisation de ce but, on propose un procédé de détection de présence d'insectes xylophages actifs dans un ouvrage en bois, notamment des larves, comportant les étapes de: 35 -enregistrer pendant une période de temps donnée 2903189 3 un signal représentatif de bruits émis à l'intérieur de l'ouvrage; - soumettre ce signal à un prétraitement ; - détecter dans le signal prétraité des transi- 5 toires susceptibles d'être causés par l'activité biologiques des insectes xylophages dans l'ouvrage en bois; et - identifier parmi les transitoires détectés les transitoires significatifs qui sont effectivement dus à l'activité biologique des insectes xylophages dans l'ou- 10 vrage en bois. En effet, les inventeurs se sont aperçus que, dans le cas spécifique de larves d'anobidés tels que la petite vrillette ou le lyctus, les transitoires associés à l'activité biologique de ces larves sont en général de 15 faible intensité et peuvent donc être confondus avec des transitoires provenant de bruits parasites tels que des voix, bruits de pas, claquements de portes, qui peuvent être nombreux dans certaines conditions d'acquisition du signal (par exemple dans le cas d'une acquisition du si- 20 gnal in situ lorsque l'ouvrage en bois ne peut être transportée dans une salle insonorisée). Les transitoires parasites sont de nature à perturber le diagnostic de présence. Le tri des transitoires selon l'invention per-met de ne retenir que les transitoires effectivement dus 25 (à une marge d'erreur près) à l'activité biologique des insectes xylophages, ce qui augmente la fiabilité du diagnostic de présence. Selon un mode préféré de mise en oeuvre, l'identification des transitoires significatifs est réalisée en 30 affectant des paramètres à chacun des transitoires détectés et en triant les transitoires au moyen d'un réseau de neurones agissant sur lesdits paramètres pour reconnaître, à partir d'une base d'apprentissage, les transitoires significatifs des autres transitoires détectés. 35 DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION 2903189 4 La mise en oeuvre du procédé de l'invention requiert d'enregistrer un signal représentatif du bruit émis à l'intérieur de l'ouvrage en bois. A cet effet, il importe d'utiliser un transduc- 5 teur ayant une bande passante large, car l'activité biologiques des larves donne lieu à un signal comportant des transitoires dont l'énergie se répartit dans une large gamme de fréquences recouvrant largement la gamme audible. De préférence, le transducteur est un accéléromètre 10 piézoélectrique de bande passante sensiblement égale à [20 Hz; 20 kHz]. L'accéléromètre est de préférence fixé à l'aide d'une colle à la cyanoacrylate sur une petite sur-face d'aluminium adhésif, celle-ci étant alors rapportée sur l'ouvrage en bois à investiguer. En variante, l'accé- 15 léromètre peut être fixé sur l'ouvrage en bois au moyen de cire. Le transducteur est associé à une carte d'acquisition numérique pour mettre en forme, amplifier et numériser le signal électrique issu de l'accéléromètre. Ici, 20 on choisit une fréquence d'échantillonnage supérieure à deux fois la fréquence maximale du signal, soit en pratique au moins 40000 Hz. On effectue l'enregistrement du signal sur une période suffisamment longue pour permettre l'acquisition 25 de plusieurs transitoires significatifs. En pratique, une période d'enregistrement de l'ordre de 5 minutes semble suffisante. On pourra avantageusement recommencer l'enregistrement du signal à différents moments de la journée, pour diminuer le risque d'enregistrer le signal 30 pendant une période de repos ou d'inactivité biologique des larves xylophages. Une fois le signal enregistré, mis en forme, amplifié et numérisé, celui-ci est soumis à un prétraitement, destiné à faciliter la détection ultérieure des 35 transitoires. 2903189 5 Selon un mode préféré de mise en oeuvre de l'invention, le prétraitement comporte l'étape d'effectuer un blanchiment du signal destiné à égaliser la densité spectrale de puissance du signal dans toute la bande de fré- 5 quence, ce qui facilitera les traitements ultérieurs. Le blanchiment comporte avantageusement les opérations de: - rééchantillonner le signal à un taux d'échantilldnnage légèrement plus bas que celui utilisé pour la numérisation du signal, de façon à ne retenir que la par- 10 tie du signal comprise dans la bande passante de l'accéléromètre ; puis - blanchir le signal à l'aide d'un filtre blanchisseur. De préférence, le prétraitement comporte en outre 15 l'étape ultérieure d'effectuer un filtrage passehaut destiné à éliminer les parties du signal de fréquence basse pour lesquelles le rapport signal sur bruit est en général trop faible pour être exploitable. De préférence encore, le prétraitement comporte 20 en outre l'étape ultérieure d'effectuer un seuillage en ondelettes destiné à éliminer une grande partie du bruit généré par la chaîne d'acquisition. Le seuillage en ondelettes comporte de préférence les opérations de : 25 -faire subir au signal ainsi filtré une transformée en ondelettes discrète, de préférence en utilisant des ondelettes de type Daubechies choisies avantageuse-ment d'ordre 8; - soumettre le signal ainsi transformé à un 30 seuillage connu en soi sur les coefficients de la transformée en ondelettes. Le seuil S utilisé pour cette opération de seuillage est choisi de préférence suffisamment haut pour éliminer une grande partie du bruit de fond de la chaîne d'acquisition, mais néanmoins pas trop haut 35 pour ne pas trop éliminer de transitoires ; 2903189 6 reconstruire le signal temporel à partir du signal ainsi seuillé par une transformée en ondelettes in-verse. Une fois le signal prétraité, on procède alors à 5 la détection des transitoires dans le signal prétraité. Selon un mode préféré de mise en oeuvre de l'invention, la détection des transitoires comporte l'opération'd'effectuer un seuillage du signal temporel, en utilisant de préférence le même seuil S que précédemment. Ce 10 seuillage permet de détecter dans le signal prétraité les parties de celui-ci qui dépassent le seuil S et qui sont susceptibles d'avoir été générés par l'activité biologique des insectes xylophages. Ces parties forment les transitoires déjà mentionnés. 15 Ces transitoires peuvent être le résultat de l'activité biologique des insectes xylophages, mais peu-vent aussi avoir été crées par des bruits parasites ex-ternes, tel qu'un bruit de pas ou une vibration que le transducteur aurait capté, ou encore résulter d'un arte- 20 fact de mesure ou de numérisation. Or, notamment dans le cas des larves xylophages, les transitoires dus à l'activité biologique des insectes xylophages sont sensiblement du même ordre que les transitoires parasites de sorte qu'il est très difficile de différencier à l'oreille ou 25 sur la représentation graphique du signal les transitoires dus à l'activité biologique des insectes xylophages des transitoires parasites. Les transitoires parasites gênent donc le diagnostic de présence et risquent d'amener à un diagnostic 30 positif alors que l'ouvrage n'est pas ou plus infesté. A cet effet, et selon un aspect essentiel de l'invention, on procède à un triage des transitoires détectés afin de repérer parmi ceux-ci les transitoires significatifs effectivement liés à l'activité biologique 35 des insectes xylophages. 2903189 7 Selon un mode préféré de mise en oeuvre de l'invention, le triage est réalisé au moyen d'un réseau de neurones adapté à classer les transitoires en trois classes: - classe 1: transitoires correspondant à une activité biologique des insectes xylophages, encore appelés transitoires significatifs; 10 - classe 2: transitoires correspondant à du bruit dans la chaîne d'acquisition; -classe 3: transitoires correspondant à des bruits para-sites de l'environnement sonore externe. A cet effet, l'étape de triage comporte tout d'abord l'opération d'associer des paramètres à chacun des transitoires détectés. De préférence, les paramètres choisis sont les suivants: 20 - paramètre Pi: rapport entre l'énergie de la partie purement sinusoïdale du transitoire (estimée par exemple à l'aide d'une méthode de type haute résolution comme la méthode ESPRIT) et l'énergie totale du transitoire; - paramètre P2: Kurtosis, ou moment d'ordre 4 du transitoire ; - paramètre P3: rapport du maximum de l'amplitude du 30 transitoire sur le seuil S utilisé pour les opérations de seuillage ; - paramètre P4: largeur du transitoire, estimée par exemple en comptant pour chaque transitoire le nombre 35 d'échantillons issus de la numérisation du signal dont la 5 15 25 2903189 8 valeur est supérieure au seuil S utilisé pour les opérations de seuillage. Ces quatre paramètres sont calculés pour chacun des transitoires identifiés selon des techniques bien 5 connues de l'homme du métier du traitement du signal. On met alors en oeuvre un réseau de neurones pour trier les transitoires à partir de ces quatre paramètres. De façon connue en soi, les paramètres P1,P2,P3 et P4 sont soumis à une pondération dont les coefficients sont 10 déterminés par apprentissage à partir d'une base d'apprentissage comportant des entrées (les paramètres) et des sorties correspondantes (les classes) connues. En pratique, les coefficients sont estimés en minimisant l'erreur quadratique entre la sortie calculée pour une 15 entrée connue et la sortie attendue correspondante à cette entrée. Une fois cette phase d'apprentissage terminée, on met en oeuvre le réseau de neurones pour trier les transitoires en vue d'identifier les transitoires significatifs, c'est-à-dire ceux qui sont effectivement dus à l'activité biologique des insectes xylophages et qui sont donc classés dans la classe 1. L'identification des transitoires significatifs permet ainsi de poser un diagnostic fiabilisé sur l'éven- 25 tuelle présence d'insectes xylophages actifs dans l'ouvrage en bois en écartant les transitoires non significatifs. En particulier, le triage permet de préciser la localisation temporelle des transitoires significatifs dans le signal, ainsi que l'intensité de l'activité biologi- 30 que. L'invention n'est pas limitée à ce qui vient d'être décrit, mais bien au contraire englobe toute va-riante entrant dans le cadre défini par les revendications. 35 En particulier, bien que l'on ait décrit l'étape 2903189 9 d'identification des transitoires significatifs comme mettant en oeuvre un réseau de neurones utilisant les quatre paramètres P1,P2,P3 et P4 pour discriminer les transitoires, on pourra utiliser tout autre procédé 5 d'identification apte à discerner parmi les transitoires ceux qui sont réellement associés à une activité biologique des insectes xylophages dans l'ouvrage en bois, par exemple un réseau de neurones utilisant seulement une partie des quatre paramètres ou bien d'autres paramètres, 10 ou encore une machine à vecteur support. REVENDICATIONS 1. Procédé de détection de présence d'insectes xylophages, notamment des larves, actifs dans un ouvrage en bois, comportant les étapes de: -enregistrer pendant une période de temps donnée un signal représentatif de bruits émis à l'intérieur de l'ouvrage; - soumettre ce signal à un prétraitement ; - détecter dans le signal prétraité des transitoires susceptibles d'être causés par la présence d'in-sectes xylophages actifs dans l'ouvrage en bois; caractérisé en ce qu'il comporte en outre l'étape de: - identifier parmi les transitoires identifiés les transitoires significatifs qui sont effectivement dus à l'activité biologique des insectes xylophages dans l'ouvrage en bois. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'identification des transitoires significatifs est réalisé en associant un ou plusieurs paramètres à chacun des transitoires détectés et en triant les transitoires au moyen du ou des paramètres pour identifier les transitoires significatifs parmi les transitoires détectés. 3. Procédé selon la revendication 2, dans le ou les paramètres associés à chacun des transitoires sont choisis dans le groupe suivant : - paramètre P1: rapport de l'énergie de la partie pure-ment sinusoïdale du transitoire sur l'énergie totale du transitoire ; - paramètre P2: Kurtosis, ou moment d'ordre 4 du transitoire ; - paramètre P3: rapport du maximum du transitoire à un seuil (S) ayant servi à détecter les transitoires dans le signal prétraité; 2903189 11 - paramètre P4: largeur du transitoire. 4. Procédé selon la revendication 2, dans lequel l'étape d'identification comprend la mise en oeuvre d'un réseau de neurones recevant en entrée le ou les paramè- 5 tres associés à chaque transitoire et adapté à classer les transitoires en une première classe: - classe 1: transitoires correspondant à une activité biologique d'insectes xylophages, ou transitoires significatifs; 10 et au moins une deuxième classe choisie dans le groupe suivant: - classe 2: transitoires correspondant à du bruit dans une chaîne d'acquisition; - classe 3: transitoires correspondant à des bruits para- 15 sites de l'environnement sonore externe. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'étape de prétraitement comporte un blanchiment du signal enregistré. 6. Procédé selon l'une des revendications précé- 20 dentes, dans lequel l'étape de prétraitement comporte un seuillage en ondelettes. 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'étape de prétraitement comporte un filtrage passe-haut. 25 8. Procédé selon l'une des revendication précédentes, dans lequel l'étape de détection des transitoires comporte un seuillage temporel. 9. Procédé selon la revendication 6 et la revendication 8, dans lequel le seuillage en ondelettes et le 30 seuillage temporel utilisent un même seuil (S).