Brevet FR3036830A1 — publié le 20161202

SYSTE1VIE ET 1VIETHODE POUR L'ESTIMATION D'UN VOLUME DE RECOLTE AU SEIN D'UNE EXPLOITATION VITICOLE DOMAINE DE L'INVENTION L'invention est relative au domaine de l'agriculture viticole. Plus précisément, elle concerne un outil automatique d'aide à l'estimation d'un volume de récolte dans une vigne. CONTEXTE DE L'INVENTION Afin de gérer au mieux une vigne, un vigneron doit avoir une estimation du volume de récolte de baies de raisin. Cette estimation peut notamment lui permettre d'anticiper sur les moyens humains et matériels à mettre en place pour réaliser effectivement la récolte, d'optimiser l'organisation de la récolte. Cette estimation peut être déterminée par parcelle d'une vigne, dans la mesure où les conditions de terroir, de micro-climats, de stratégie de taillage et de culture, etc. peuvent influencer l'évolution de la vigne de façon très locale. En outre, l'évolution de cette estimation peut lui servir de paramètre pour déterminer le meilleur moment pour réaliser cette récolte. Elle peut également permettre de détecter des anomalies de développement des baies de raisin. En général, cette connaissance est empirique ou construite de façon manuelle. Un viticulteur doit donc passer dans les vignes afin de déterminer un certain nombre de paramètres, notamment le nombre de grappes par pied de vigne et le poids moyen d'une grappe. Dans la mesure où il est humainement impossible de déterminer ces mesures pour l'ensemble d'une 3036830 2 vigne, un échantillonnage doit être effectué. Cet échantillonnage doit être effectué de façon aussi aléatoire que possible et sans biais humain. Le nombre d'échantillons dépend de la précision souhaitée et de la variance dans la zone géographique étudiée. 5 Il en résulte que cette méthode est complexe à mettre en oeuvre et également très coûteuse en temps. Le taux d'erreur est en outre assez important, généralement entre 20% et 50% et peut atteindre 200% dans certains cas. On peut consulter à cet égard l'article de P. Clingeleffer, G. Dunn, M. Krstic et S. Martin, « Crop development, crop estimation and crop 10 control to secure quality and production of major wine grape varieties: A national approach », in Technical Report, Grape and Wine Research and Development Corporation, Australia, 2001. En outre, afin d'obtenir une estimation satisfaisante, il apparaît que plusieurs échantillonnages par saison peuvent être nécessaires. Il en résulte 15 la destruction d'un nombre significatif de baies. Par ailleurs, des méthodes automatiques ont été imaginées pour améliorer le processus d'estimation d'un volume de récole. Par exemple, l'article « Yield Estimation in Vineyards: Experiments 20 with Different Varietals and Calibration Procedure » de Stephen Nuske et al. in " Proceedings of Intelligent Robots and Systems (IROS), 2011 IEEE/RSI International Conference 25-30 Sept. 2011, décrit un tel procédé. Le rendement de la récolte est estimé sur la base du nombre de baies comptées automatiquement par le véhicule et en comparant ce nombre avec 25 des données de l'année précédente. Ce procédé ne donne toutefois pas des résultats satisfaisants et son résultat dépend des valeurs obtenues précédemment. En outre, le mécanisme décrit repose sur une prise de vue dans les vignes et une étape ultérieure de traitement numérique des images obtenues doit être effectuée dans un centre 30 distant des vignes. Le procédé de capture de données est en outre complexe et coûteux du fait des caméras 3D. 3036830 3 RESUME DE L'INVENTION 5 Le but de la présente invention est de fournir un système et un procédé palliant au moins partiellement les inconvénients précités. A cette fin, la présente invention propose un procédé pour l'estimation d'un volume de récolte au sein d'une exploitation viticole organisée en 10 rangée de ceps de vigne, comportant des étapes de : - capture d'une image photographique d'un ensemble de ceps de vigne, par dispositif photographique solidaire d'un système automatique circulant entre deux rangées de ceps de vigne; - détection des baies au sein de ladite image photographique; 15 estimation d'un nombre de baies sur une grappe; - estimation d'un nombre de grappes sur un cep dudit ensemble ; - estimation dudit volume à partir dudit nombre de baies sur une grappe, dudit nombre de grappes sur un cep et du diamètre desdites baies déterminé à partir de ladite image photographique et d'une 20 mesure de distance entre ledit ensemble de ceps de vigne et ledit système automatique. Suivant des modes de réalisation préférés, l'invention comprend une 25 ou plusieurs des caractéristiques suivantes qui peuvent être utilisées séparément ou en combinaison partielle entre elles ou en combinaison totale entre elles : - la détection de baies comprend la détermination de formes 30 circulaires au sein de ladite image photographique ; 3036830 4 - la détermination d'un nombre de baies sur une grappe comprend l'utilisation d'un modèle expérimental liant un nombre de baies visibles sur une image photographique audit nombre de baies sur une grappe ; 5 - le nombre de grappes sur un cep est déterminé par un abaque dépendant du cépage dudit cep et de la technique de tenue de vigne mise en oeuvre par l'exploitant de ladite exploitation viticole ; - le volume de récolte est dépendant d'une localisation géographique. 10 Un deuxième objet de l'invention concerne un système pour l'estimation d'un volume de récolte au sein d'une exploitation viticole organisée en rangées de ceps de vigne, comportant : - un dispositif photographique pour la capture d'une image photographique d'un ensemble de ceps de vigne, lorsque ledit 15 système circule entre deux rangées de ladite exploitation viticole; - des moyens pour mesurer une distance entre ledit ensemble de ceps de vigne et ledit dispositif photographique; - des moyens de calcul pour détecter des baies au sein de ladite image photographique, déterminer un nombre de baies sur une grappe, 20 déterminer un nombre de grappes sur un cep dudit ensemble et déterminer un indicateur dudit volume en fonction dudit nombre de baies sur une grappe, dudit nombre de grappes sur un cep et du diamètre desdites baies déterminé à partir de ladite image photographique et de ladite mesure de distance. 25 Suivant des modes de réalisation préférés, le système selon l'invention comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes qui peuvent être utilisées séparément ou en combinaison partielle entre elles ou en combinaison totale entre elles : 3036830 5 - les moyens de calculs sont prévus pour détecter les baies par la détermination de formes circulaires au sein de ladite image photographique ; - les moyens de calcul sont prévus pour déterminer un nombre de 5 baies sur une grappe par l'utilisation d'un modèle expérimental liant un nombre de baies visibles sur une image photographique audit nombre de baies sur une grappe ; - les moyens de calcul sont prévus pour déterminer le nombre de grappes sur un cep en fonction d'un abaque dépendent du cépage 10 dudit cep et de la technique de tenu de vigne mise en oeuvre par l'exploitant de ladite exploitation viticole. - Le système comporte en outre un dispositif de localisation afin de rendre ledit volume de récolte dépendant d'une localisation géographique. 15 Un autre aspect de l'invention concerne un véhicule comportant un système tel que préalablement défini. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la 20 lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation préféré de l'invention, donnée à titre d'exemple et en référence aux dessins annexés. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS 25 La figure 1 représente schématiquement un exemple de mise en oeuvre de l'invention La figure 2 représente schématiquement un exemple de mise en correspondance d'un nombre de baies visibles sur une image photographique avec un nombre de baies compté réellement sur une grappe. 30 La figure 3 représente schématiquement un exemple de réalisation de l'invention au moyen d'un enjambeur. 3036830 6 DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Typiquement, une exploitation viticole est organisée en rangées de 5 ceps de vigne, de façon à permettre à l'exploitant de circuler entre chaque rangée, y compris en utilisant un véhicule. Ainsi que représenté sur la figure 1, le système S selon l'invention est prévu pour circuler entre deux rangées R1, R2 de l'exploitation viticole. Ce système peut être porté par un membre du personnel de 10 l'exploitation agricole. Préférablement, il peut être rendu solidaire d'un véhicule qui peut être tracté par un membre du personnel ou bien être un véhicule automobile. Selon un mode de réalisation, ce véhicule automobile peut être un robot. Le véhicule peut prendre la forme d'un tracteur, d'un quad, d'un 15 enj ambeur, etc. La figure 3 illustre le cas particulier d'un véhicule enjambeur V. Cette figure montre une vigne selon une coupe transversale. Trois rangées R1, R2, R3 sont figurées. L'enjambeur est un véhicule comportant deux jambes, J1, J2 terminées par des roues et adaptées pour rouler dans les sillons formés 20 par deux rangées successives. Chaque jambe peut rouler dans un sillon distinct de l'autre, de sorte que le corps de l'enjambeur peut se situer au dessus des vignes. Ce corps peut comporter un habitacle dans lequel prend place un conducteur. Le dispositif photographique et les moyens de mesure de distance, qui 25 seront décrits plus bas, peuvent se situer sur une des jambes de l'enjambeur, à hauteur des grappes de raisin de la vigne. D'une façon générale, le système S dispose d'un dispositif photographique DP disposé de sorte à pouvoir capturer des images 30 photographiques des ceps de vigne. Ce dispositif photographique est adapté à la capture d'images photographiques. Il peut donc s'agir d'un appareil 3036830 7 photographique numérique, mais aussi d'une caméra vidéo, ou de tout autre dispositif approprié. Préférablement, il peut être disposé de sorte que l'axe de prise de vue soit perpendiculaire à l'axe des rangées de ceps de vigne et, donc, de l'axe de 5 déplacement du système. Ce dispositif photographique DP est disposé dans le système S de sorte que son élévation par rapport au sol corresponde sensiblement à celle des grappes de raisin. Cette élévation peut donc être un paramètre réglable en fonction du type de vigne (cépage) et de la façon dont l'exploitant taille et 10 exploite sa vigne. Ainsi, au fil du déplacement du système entre deux rangées, le dispositif photographique DP peut capturer des images photographiques correspondant à la totalité d'une rangée. Chaque image photographique correspond toutefois à un ensemble E, dépendant de la distance d entre les 15 ceps de vigne et le dispositif photographique DP ainsi que de l'angle d'ouverture de celui-ci. Cet ensemble E correspond à un ensemble de ceps de vigne, qui peut éventuellement être réduit à un unique cep de vigne. Le système S peut être ainsi prévu pour capturer des séries d'images photographiques couvrant chacune des ensembles contigus, de sorte que 20 l'ensemble des images photographiques pour une rangée couvre l'ensemble des ceps de vigne d'une rangée. Selon un autre mode de réalisation, le système S capture des images photographiques selon un rythme déterminé, généralement périodique, qui peut être dépendant de la vitesse de déplacement du système. Il peut en 25 outre disposer de moyens de calcul MC prévus pour déterminer les recouvrements entre images photographiques afin d'éviter de prendre en compte plusieurs fois un même objet photographié (grappe, cep, baie...). Selon un mode de réalisation de l'invention, un échantillonnage peut être mis en place afin de ne capturer des images photographiques que d'une 30 partie d'une rangée. Cet échantillonnage peut être piloté par un générateur 3036830 8 aléatoire afin d'éviter tout biais. De façon préférentielle, cet échantillonnage est réalisé sur une fraction significative de la rangée. Il peut par ailleurs être prévu que le système S dispose d'un dispositif d'éclairage, afin notamment de permettre la capture d'images 5 photographiques quelles que soient les conditions d'éclairage naturelles, mais aussi d'uniformiser ces conditions d'une image photographique à l'autre. Le dispositif d'éclairage peut notamment être choisi parmi différents éclairages possibles comme une lampe halogène, un éclairage à LED, une lampe à éclat, stroboscopique ou continue, etc. 10 Le dispositif photographique peut être adapté pour capturer des images photographiques de différentes natures. Notamment, les images photographiques capturées peuvent être monospectrales, multi spectrales, hyperspectrales... La spectro-imagerie, également appelée imagerie 15 « hyperspectrale » par opposition à l'imagerie « multispectrale » ou « superspectrale », est une technologie permettant la représentation d'une scène suivant un grand nombre de bandes spectrales (généralement plus d'une centaine), étroites ( REVENDICATIONS1. Procédé pour l'estimation d'un volume de récolte au sein d'une exploitation viticole organisée en rangée de ceps de vigne, comportant des étapes de capture d'une image photographique d'un ensemble de ceps de vigne, par dispositif photographique solidaire d'un système automatique circulant entre deux rangées de ceps de vigne; détection des baies au sein de ladite image photographique; estimation d'un nombre de baies sur une grappe; estimation d'un nombre de grappes sur un cep dudit ensemble estimation dudit volume à partir dudit nombre de baies sur une grappe, dudit nombre de grappes sur un cep et du diamètre desdites baies déterminé à partir de ladite image photographique et d'une mesure de distance entre ledit ensemble de ceps de vigne et ledit système automatique. 2. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la détection de baies comprend la détermination de formes circulaires au sein de ladite image photographique. 3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la détermination d'un nombre de baies sur une grappe comprend l'utilisation d'un modèle expérimental liant un nombre de baies visibles sur une image photographique audit nombre de baies sur une grappe. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le nombre de grappes sur un cep est déterminé par un abaque dépendant du cépage dudit cep et de la technique de tenue de vigne mise en oeuvre par l'exploitant de ladite exploitation viticole. 3036830 15 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit volume de récolte est dépendant d'une localisation géographique. 6. Système (S) pour l'estimation d'un volume de récolte au sein d'une 5 exploitation viticole organisée en rangées (R1, R2, R3) de ceps de vigne, comportant : - un dispositif photographique (DP) pour la capture d'une image photographique d'un ensemble (E) de ceps de vigne, lorsque ledit système circule entre deux rangées (R1, R2) de ladite exploitation 10 viticole; des moyens (Dd) pour mesurer une distance (d) entre ledit ensemble de ceps de vigne et ledit dispositif photographique (DP); des moyens de calcul (MC) pour détecter des baies au sein de ladite image photographique, déterminer un nombre de baies sur une 15 grappe, déterminer un nombre de grappes sur un cep dudit ensemble et déterminer un indicateur dudit volume en fonction dudit nombre de baies sur une grappe, dudit nombre de grappes sur un cep et du diamètre desdites baies déterminé à partir de ladite image photographique et de ladite mesure de distance. 20 7. Système selon la revendication précédente, dans lequel les moyens de calculs (MC) sont prévus pour détecter les baies par la détermination de formes circulaires au sein de ladite image photographique. 25 8. Système selon l'une des revendications 6 ou 7, dans lequel les moyens de calcul (MC) sont prévus pour déterminer un nombre de baies sur une grappe par l'utilisation d'un modèle expérimental liant un nombre de baies visibles sur une image photographique audit nombre de baies sur une grappe. 30 9. Système selon l'une des revendications 6 à 8, dans lequel lesdits moyens de calcul (MC) sont prévus pour déterminer le nombre de grappes sur un 3036830 16 cep en fonction d'un abaque dépendent du cépage dudit cep et de la technique de tenu de vigne mise en oeuvre par l'exploitant de ladite exploitation viticole. 5 10. Système selon l'une des revendications 6 à 9, comportant en outre un dispositif de localisation (DL) afin de rendre ledit volume de récolte dépendant d'une localisation géographique. 11. Véhicule comportant un système selon l'une des revendications 6 à 10.