Thème I2P - Imagerie des Plantes et des Paysages

Contexte et enjeux

Aujourd’hui, l’utilisation de l’image numérique comme support d’observations, de restitutions et de mesures pour les études menées en biologie végétale et en écologie se généralisent du fait de l’accessibilité grandissante aux systèmes de prises de vue ou de l’utilisation de modèles de simulation réalistes : images microscopiques pour la compréhension de la croissance du bois, images aériennes pour l’étude des échanges gazeux entre végétation et atmosphère, reconstructions 3D pour l’appréciation des interactions plantes/environnement, etc. Si le contenu et la nature des images dépendent du questionnement scientifique, leur traitement reste relativement « générique » puisqu’il consiste essentiellement à identifier et à caractériser les structures homogènes visibles. L’automatisation de ces traitements permet d’envisager des analyses de grande envergure pour dégager tendances et invariants.

Objectifs

Adapter à la plante et au paysage des méthodes de traitement et de synthèse d’image, et lorsque nécessaire en développer de nouvelles pour faciliter l’utilisation des contenus numériques pour les études appliquées, notamment en écologie des paysages, diagnostic de la plante ou de systèmes agro-forestiers complexes, calibrage ou production de modèle. Ce groupe fait de l’expertise en imagerie et fournit, dans une certaine mesure, des résultats ou/et des outils logiciels spécialisés aidant biologistes et forestiers à répondre à leurs questions scientifiques.

Approche

Le groupe promeut des approches (de traitement ou d’apprentissage) automatiques (ou tout au moins fortement auto-paramétrables) tant dans ses travaux d’analyse que de synthèse d’images. L’idée est de rendre indépendants des opérateurs humains les processus proposés afin de garantir la reproductibilité et la qualité des résultats tout en maitrisant les intervalles de fiabilité. Coté traitement d’images, il s’agit d’explorer les différents aspects d’une même méthode (et de ses différentes adaptations) en la confrontant à des images d’échelles différentes : par exemple, comment le watershed est-il adapté au traitement d’images hyperspectrales (notamment en imagerie satellitaire) et de fait pourrait-il être utilisé en imagerie multispectrale terrestre. Coté synthèse, le groupe développe des approches de modélisation couvrant à la fois la visualisation 3D dynamique répondant aux besoins grandissants des modèles de simulation de croissance des plantes (et des paysages) et la caractérisation géométrique (et spectrale) des objets d’intérêt (cellule, plante entière, paysage, ...).
Ce groupe travaille dans un esprit ouvert reposant sur la capitalisation et la mutualisation des connaissances, des expertises et des outils en cherchant à transposer ou/et à adapter, d’un contexte d’application à l’autre, des méthodes et des algorithmes efficaces et reconnus. Traitement et synthèse d’images sont volontairement associés montrant ainsi la volonté du groupe d’aller au-delà de la simple analyse et aborder les aspects diagnostic.

Résultats attendus

  •  La généricité de la réflexion et des approches afin de mieux partager les compétences et les méthodes, et ce quelles que soient la nature, l’échelle et la dimension des images traitées.
  •  La mutualisation des développements logiciels afin d’aller plus vite dans l’identification et la mise en œuvre des solutions. Les développements sont réalisés sur des environnements open-source permettant de faciliter les phases de test, d’évaluation et de diffusion (par exemple ImageJ, Orféo ToolBox).
  •  La production de résultats numériques et/ou d’outils logiciels finalisés dans des projets appliqués impliquant l’unité sous des formes adaptées mettant en œuvre une expertise avancée ou les développements méthodologiques du groupe.
  •  La participation active à des réseaux nationaux centrés sur l’image, tant en traitement qu’en synthèse.

Projets

Acronyme Intitulé Durée
CARTODIV-DENDROLIDARReconnaissance spécifique et cartographie des arbres de la canopée en forêt tropicale ET télédétection individu centrée pour l'évaluation de la ressource en bois d'œuvre en Guyane française2017 - 2020
PIR-BCProche Infra Rouge Bas Coût : atelier scientifique Numev sur l’analyse spectrale des plantes2014 - 2015
TAFERApport des traits végétaux pour la compréhension et la visualisation des trajectoires successionnelles des communautés végétales de talus d’infrastructures linéaires de transport 2013 - 2016

Publications majeures

Toutes les publications
  • Borianne, P. ; Subsol, G., 2014. Fast Semi-supervised Segmentation of in Situ Tree Color Images. In : International Conference on Image and Signal Processing, Cherbourg (France), Lecture Notes in Computer Science 8509, Springer, p. 161–172.
  • Viennois, G.; Nicolini E.; Borne, F., 2014. Forest vs Savanna dynamics in the contact zones of French Guiana. Revue Française de Photogrammétrie et de Télédétection 208 [Lien éditeur]
  • Brunel, G.; Borianne, P.; Subsol, G.; Jaeger, M., 2013. Simple-graphs fusion in image mosaic. Application to automated cell files identification in wood slices. In Kämäräinen, J. K., Koskela, M. (Eds). Image analysis : 18th Scandinavian Conference, SCIA 2013, Espoo, Finland, June 17-20, 2013. Proceedings. Berlin : Springer Verlag, p. 34-43 (Lecture notes in computer science).
  • Viennois, G.; Barbier, N.; Fabre, I.; Couteron, P., 2013. Multiresolution quantification of deciduouness in West central African Forest. Biogeosciences, 10(4) : 6957-6967. [Lien éditeur]
  • Jaeger, M.,2012. Enhacing virtual natural scenes using quick and dirty image based recipes. In Kang, M. Z., Dumont, Y., Guo, Y. (Eds). Plant growth modeling, simulation, visualization and applications. Proceedings PMA12 : The Fourth International Symposium on Plant Growth Modeling, Simulation, Visualization and Applications, Shanghai, China, 31 October-3 November 2012. Beijing : IEEE Press, p. 212-219

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