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Automatisation de la mesure du débit d'engrais et trajectographie des granulés d'engrais par imagerie rapide : application à la fertilisation raisonnée dans le contexte de l'agriculture de précision

Authors
Publication Date
Keywords
  • Epandage
  • Distributeur D'Engrais Centrifuge
  • Distribution
  • Debit
  • Imagerie
  • Estimation
  • Document Audiovisuel
  • Agriculture De Precision
  • Mouvement
Disciplines
  • Physics

Abstract

Although mechanically simple, centrifugal spreaders used for mineral fertilization involve complex physics that cannot be fully characterized at the present time. Two parameters have to be controlled on each disk : the flow of fertilizer and the spatial distribution on the ground. First a centrifugal spreader prototype has been conceived to study these two fundamental parameters. A technique of flow estimation based on torque measurement is presented. A theoretical analysis and the experimental results show that the torque is a very good flow estimator. The spatial distribution is controlled by high speed imagery of the fertilizer granules in the spinning disk vicinity. An instrument for image collection under controlled spreading conditions is presented. It allows to evaluate the initial conditions of ejection of the granules by imaging. The sequences are analyzed with motion estimation algorithms. Two methods have been developed for this purpose : first a theoretical modeling of the granule throws, and then the Markov random fields method. Comparative tests, between these techniques, have been performed and compared with the results obtained with the intercorrelation method. The Markov random fields method gives better results, visually and for the calculation of the speeds. A fourth method based on Gabor filters is investigated at the present time. / Bien que mécaniquement simples, les épandeurs centrifuges utilisés pour la fertilisation minérale mettent en jeu des lois physiques complexes qui ne sont pas totalement caractérisées aujourd'hui. Deux paramètres doivent être contrôlés sur chaque disque de l'épandeur : le débit d'engrais et la distribution spatiale au sol. En premier lieu, un prototype d'épandeur centrifuge a été conçu afin d'étudier ces deux grandeurs. Une technique d'estimation du débit basée sur la mesure du couple d'entraînement des disques d'épandage est présentée. Une analyse théorique et les résultats expérimentaux obtenus montrent que le couple est un très bon estimateur du débit. La distribution spatiale est contrôlée par imagerie rapide des granulés d'engrais au voisinage du disque en rotation. Un système de capture d'images sous conditions d'épandage contrôlées est présenté. Il permet d'évaluer les conditions initiales d'éjection des granulés par traitement d'images. Les séquences d'images sont analysées par des algorithmes d'estimation de mouvement. Deux méthodes ont été développées à cet effet : tout d'abord une modélisation théorique des jets d'engrais, puis la méthode utilisant les Champs de Markov. Des tests comparatifs, entre ces techniques, ont été effectués et comparés aux résultats obtenus avec la méthode de référence qu'est l'intercorrélation. La technique par champs de Markov donne véritablement de meilleurs résultats, visuellement et pour le calcul des vitesses. Une quatrième méthode, basée sur l'utilisation des Filtres de Gabor est actuellement à l'étude.

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