DOSSIER
agrophotonique
Une question émergente concerne la possibilité de passer d’ une approche passive à une technologie active, où l’ on contrôlerait l’ éclairement reçu à ces longueurs d’ onde par la cible pour améliorer la lisibilité des signaux. Cette évolution, bien que techniquement ambitieuse, pourrait permettre de dépasser certaines limites actuelles liées à la variabilité environnementale. Elle pose toutefois des questions de faisabilité( puissance, sécurité, coût) et d’ utilité agronomique: quels gains réels en précision ou en interprétabilité? Ce champ reste à explorer, mais ouvre des perspectives intéressantes pour l’ instrumentation végétale de demain.
THERMOGRAPHIE
Figure 3. Exemple d’ acquisition sur un plant de tournesol. De gauche à droite: image visible; image à 8 µ m sans fond thermique; image à 8 µ m normalisée par la référence. À droite: segmentation zone foliaire / nervure associée.
IMAGERIE SPECTRALE ACTIVE MOYEN INFRA ROUGE Pourquoi l’ imagerie spectrale MIR? Technique désormais bien établie dans les applications végétales, l’ imagerie spectrale opère naturellement dans le visible et le NIR, car elle utilise les absorptions( rouge et bleu) et réflexions( vert) caractéristiques des pigments naturels, dont la chlorophylle. De plus, le proche infrarouge( vers 800 nm) est fortement réfléchi par le végétal en bonne santé. L’ indice NDVI
Que capte une caméra dans le MIR? Dans le MIR, les objets radiants( sans convection ni conduction) peu épais vont présenter des caractéristiques en réflexion ρ, absorption α, et transmission τ, des rayonnements reçus, dont le total des coefficients vaut 1. Ainsi le flux recueilli par la caméra sera une combinaison des flux réfléchis et transmis. S’ y ajoutera le flux propre du rayonnement thermique de l’ objet, que l’ on désigne par l’ émissivité ε. Pour l’ équilibre thermique, on considère classiquement que l’ absorption et compensée par l’ émission( ε = α). Mais cette hypothèse vaut pour des bandes larges, et mérite qu’ on y regarde de plus près, voir encart 2.
Principe de la thermographie et de la combinaison des flux
( Normalized Difference Vegetation Index), reflète ce « red edge » pour l’ ensemble du couvert. L’ accès aux détails spectraux et à l’ imagerie est un plus appréciable. Des caméras basées sur la détection Si sont donc parfaitement adaptées et économiques.
De manière prospective, et guidés par la disponibilité récente des technologies, nous nous intéresserons ici aux longueurs d’ onde du moyen infrarouge( MIR), dont certaines bandes comprises entre 3 et 11 µ m ont montré, selon les travaux de Buitrago et al. [ 3 ], des variations d’ émissivité significatives en réponse à des stress hydriques. Ces variations sont corrélées à des modifications de traits foliaires tels que la teneur en eau, la concentration en lignine observées sur des plants de Rhododendron cf. catawbiense soumis à des conditions prolongées de sécheresse et de froid.
Comment étendre ces résultats à de l’ imagerie MIR, afin de mesurer, sans destruction, des modifications localisées sur une feuille?
L’ imagerie spectrale vise généralement à estimer le taux de réflectance spectrale ρ( x, y, λ) d’ un objet, pour chaque pixel. Un travail en réflexion amène, comme en spectroscopie classique, à normaliser par le flux incident souvent acquis sur une surface de référence. Dans le visible et proche infrarouge, on utilise une référence blanche, le spectralon ®.
ρ( x, y, λ)= I échantillon( x, y, λ)— I référence( x, y, λ)
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