Drone prenant des images hyperspectrales de terres agricoles. Crédit :VITO Télédétection/Cubert
L'agriculture de précision va devenir encore plus précise avec une nouvelle caméra s'appuyant sur l'imagerie satellitaire.
Grâce aux recherches avec l'ESA sur les nouvelles caméras, les caméras hyperspectrales volant sur des drones sont désormais capables de voir des détails aussi petits que 4 à 5 cm.
Trois clients utilisent déjà la première version de la caméra ButterflEYE LS :au Danemark pour des études de diversité biologique, en Australie pour la recherche agricole, et en Italie pour fournir des données commerciales aux agriculteurs.
Les expériences seront réintroduites dans la version commerciale finale.
"Nos premiers clients étaient très désireux d'obtenir la haute résolution, qui est le meilleur que vous puissiez obtenir actuellement d'un produit hyperspectral, " note René Michels, PDG du spécialiste allemand du transport aérien Cubert, qui a collaboré avec VITO Remote Sensing de Belgique et imec pour le développement de la caméra.
La caméra exploite le potentiel d'une nouvelle puce d'imagerie hyperspectrale d'imec en la combinant avec le traitement d'image de VITO perfectionné en travaillant avec l'ESA sur des satellites de télédétection.
Ne pesant que 400g, la caméra puissante s'adapte facilement sur un petit avion sans pilote pour fournir des mesures détaillées pour l'agriculture de précision, mais elle a également un potentiel dans la foresterie, suivi de la biomasse, gestion des déchets et de la pollution.
Exploiter le pouvoir de la couleur
"L'imagerie hyperspectrale capture de nombreuses bandes de longueurs d'onde très étroites dans le visible et le proche infrarouge au lieu des trois ou quatre larges bandes spectrales plus typiques :rouge, vert, bleu et, parfois, infrarouge."
Détection de la maladie du feu bactérien dans les vergers de poiriers à St Truiden, La Belgique, obtenu par analyse basée sur des données RVB et hyperspectrales prises à partir d'un drone. Crédit :Télédétection VITO
"En imaginant le monde avec plus de couleurs, vous pouvez détecter certains phénomènes plus rapidement et plus précisément, " explique Bavo Delauré de VITO Télédétection.
« Un appareil photo plus sensible aux subtiles différences de couleur vous permet d'identifier les problèmes que vous ne pouvez pas voir à l'œil nu ou avec un appareil photo normal jusqu'à ce qu'il soit trop tard pour faire quoi que ce soit.
Historiquement, un prisme a été utilisé pour séparer les couleurs, mais cela se traduit par des optiques complexes et des caméras plus grandes. Suite aux travaux de VITO sur le satellite Proba-V, Luca Maresi de l'ESA a lancé à l'entreprise le défi de produire une caméra hyperspectrale légère basée sur une technologie différente.
L'approche initiale utilise un filtre variable devant le détecteur, créant un instrument aussi compact qu'une caméra couleur standard et donc adapté à une utilisation sur de petits satellites et drones. L'un est utilisé par Dutch Cosine Research dans sa caméra HyperScout pour le GomX-4B CubeSat, à lancer cette année.
Les retombées spatiales aident sur Terre
Pour rendre la caméra encore plus polyvalente et adaptée à la production de masse, imec a créé un capteur ultra-petit avec le filtre hyperspectral incorporé. Cubert a utilisé ce capteur à filtre sur puce dans sa nouvelle caméra ButterflEYE LS.
Les caméras hyperspectrales produisent d'énormes quantités de données qui doivent être téléchargées dans l'environnement informatique en nuage de VITO pour être traitées afin de produire les informations requises, y compris des cartes d'action pour aider le client.
« Vous devez savoir où chercher dans le spectre des couleurs pour identifier les changements que vous recherchez et obtenir les informations requises, " explique Bavon.
"En outre, l'imagerie par drone est, à certains égards, plus compliqué parce que les satellites volent selon une trajectoire douce, considérant que les systèmes à voilure tournante et fixe sont plus sensibles aux mouvements de l'air et moins stables que les satellites, " ajoute René de Cubert.
Imagerie hyperspectrale des champs de fraises à St Truiden, La Belgique. Crédit :Télédétection VITO
"Il produit une énorme quantité de données avec lesquelles il est complexe de travailler, et nous n'aurions pas pu y parvenir sans la compétence de VITO en traitement d'images."
L'observation de la Terre est plus qu'un simple traitement d'images
"Beaucoup de gens pilotent des drones et pensent qu'ils peuvent maintenant faire de l'observation de la Terre, mais c'est bien plus compliqué que ça, " souligne Sam Waes de la société belge Verhaert, partie du réseau du programme de transfert de technologie de l'ESA.
« VITO a une connaissance approfondie de la façon d'extraire des informations à partir de données hyperspectrales et avait déjà développé un prototype de caméra. Nous avons donc réalisé des études de faisabilité marketing avec eux pour identifier les opportunités de commercialisation.
"Le résultat final est très excitant. Maintenant, nous avons une caméra extrêmement petite et efficace pour les observations de l'agriculture locale à partir de la réutilisation de la technologie spatiale, une caméra qui peut fournir des mesures plus détaillées et exactes par rapport à ce qui était disponible jusqu'à présent."
De nouvelles avancées en cours avec l'ESA
L'étape suivante consiste à ajouter un traitement autonome, ce que VITO et Cubert espèrent faire au moment où le ButterflEYE LS passera à une offre entièrement commerciale en 2018. Ensuite, les utilisateurs peuvent effectuer eux-mêmes le traitement, au lieu de maintenant avec le soutien de VITO.
Un consortium impliquant VITO a déjà travaillé avec l'ESA pour optimiser le logiciel pour les satellites, avec pour résultat que l'instrument HyperScout dispose désormais de son propre traitement intégré.
« C'est une grande révolution dans la façon dont nous exploitons les satellites. Nous avons maintenant un tout petit système qui peut fournir des informations en temps réel prêtes à l'emploi, par exemple sur les incendies de forêt ou les catastrophes naturelles, " explique Luca Maresi.
Parmi les autres développements prévus, citons une puce beaucoup plus sensible – 12 mégapixels au lieu des 2 mégapixels actuels – qui est actuellement développée dans le cadre d'un contrat ESA par un consortium dirigé par VITO.
