Contexte

La production de fourrage pour l’élevage repose principalement sur des végétations herbacées (cultures fourragères, prairies et parcours). Au-delà de la fonction d’alimentation pour les animaux, ces végétations peuvent rendre de multiples services (biodiversité, séquestration de carbone,…). L’évaluation des services rendus par ces végétations est un enjeu majeur dans les contextes actuels (changement climatique, augmentation des pressions humaines,…). Ces couverts herbacés sont généralement très complexes, divers, hétérogènes et variables dans le temps et l’espace, ce qui rend leur étude difficile.

De nombreux indicateurs comme la biomasse, la composition chimique, la composition botanique et la diversité des traits fonctionnels des espèces présentes sont nécessaires pour décrire ces couverts (de Bello et al. 2010). Ces caractéristiques sont difficilement simultanément mesurables ; leur estimation est très souvent destructive (Pérez-Harguindeguy et al. 2013).

L’utilisation de photographies numériques permettrait d’une part d’estimer certains de ces paramètres à partir de protocoles simples, reproductibles et peu destructifs, et d’autre part de suivre les dynamiques du couvert sous l’impact du climat, des pratiques, etc…

Estimer la biomasse, la composition végétale ou la structuration du couvert herbacé à partir de photographies numériques nécessite a priori de segmenter des images numériques et de classer leur contenu.

Descriptif du stage

1- Etat de l’art technique

Le stage vise à recenser les techniques envisageables et par conséquent les logiciels disponibles permettant de classer le contenu d’images couleur de couverts végétaux. Différentes approches devront / pourront être abordées : seuillage non supervisé en système de couleurs HLS , classification par analyse texturale et/ou colorimétrique,…

2- Mise en œuvre

L’étudiant devra réaliser des tests approfondis à partir de méthodes implémentées dans des logiciels open source ou propriétaires, en particulier mais pas seulement :
• le module SIOX (Simple interactive Object Extraction) de la plateforme open source ImageJ ,
• le module Trainable Weka Segmentation de la plateforme open source Fiji ,
• le logiciel e-Cognition qui fait de la classification orientée objets et manipule des indices de texture et de formes,
• le logiciel itk-SNAP , plutôt orienté médical, mais qui peut répondre à certaines questions.

L’idée est ici de bien comprendre les tenants et les aboutissants de chaque méthode, l’effet de leurs paramétrages respectifs afin d’identifier les limites de leur application aux images plénoptiques de couverts végétaux.

L’étudiant sera donc évidemment amené à découvrir les différents systèmes colorimétriques, les opérateurs de pré-filtrage… classiquement mis en œuvre pour le traitement d’images couleur.
3- Mesure de la biodiversité sur le terrain
L’étudiant participera à l’acquisition des données terrain en lien avec les autres membres de l’équipe SELMET sur des parcelles d’essais dans la région de Montpellier : relevés botaniques, mesure de la biomasse, mesure de traits fonctionnels…

4- Validation des classifications
Un jeu de données annotées sera constitué par l’étudiant (avec l’appui de ses encadrants) puis comparé aux classifications d’images issues des logiciels précédemment identifiés.

D’une manière générale, le stage permettra (i) de recenser les différents problèmes et les solutions potentiellement intéressantes, puis (ii) d’évaluer une solution opérationnelle.

Pré requis : Profil Licence-Master Biologie écologie, sensibilisé à l’utilisation d’outils de traitement d’images de type Photoshop, The Gimp, Picassa,….

Laboratoire d’accueil :

UMR SELMET http://umr-selmet.cirad.fr/ – CIRAD Montpellier, Campus International de Baillarguet

Conditions de stage :

Durée : de 3 mois
Indemnités : 554,40 € / mois + participation patronale à la cantine

Candidature et Contacts : Envoyer un CV et une lettre de motivation à

• Simon TAUGOURDEAU (aspects écologie des couverts herbacés) tél. : 04 67 59 39 07
e-mail : [email protected]

• Philippe BORIANNE (aspects images) tél. : 04 67 61 65 43
e-mail : [email protected]

• Frédéric BORNE (aspects images) tél. : 04 67 61 49 20
e-mail : [email protected]

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