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Acquisition d'images thermiques par drone : corrections radiométriques à partir de données terrain

Jolivot Audrey, Gomez-Candon David, Labbé Sylvain, Virlet Nicolas, Regnard Jean-Luc. 2017. Acquisition d'images thermiques par drone : corrections radiométriques à partir de données terrain. Revue Française de Photogrammétrie et de Télédétection (213-214), n.spéc. Drones : pp. 117-123.

Journal article ; Article de recherche ; Article de revue à comité de lecture
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Abstract : Les images thermiques ont de nombreuses applications dans le domaine agronomique, notamment pour informer sur la réponse des plantes au stress hydrique. La miniaturisation des caméras thermiques permet aujourd'hui de les installer sur des drones. Cependant, les caméras thermiques miniaturisées embarquées à bord de drones n'ont pas de système de contrôle de la température des microbolomètres, ce qui conduit à la dérive continue des données, avec la difficulté de mesurer correctement la température absolue des objets étudiés sur le terrain. Nous présenterons ici une méthode de correction radiométrique des images thermiques acquises par drone afin de pallier cette difficulté. La proposition consiste à cibler périodiquement des références de terrain stables, mesurées indépendamment, pour apprécier la dérive et calculer la température absolue. Un dispositif d'acquisition de mesures au sol consistant en un système d'enregistrement en continu de la température de quatre cibles (froide, chaude, sol sec et sol humide) via des thermo-radiomètres IR 120 (Campbell®Scientific) a été installé les jours d'acquisition des images. Une station météorologique complète le dispositif et permet d'acquérir des données de température et d'humidité de l'air, de rayonnement solaire, et de vitesse du vent, toutes les 10 secondes. Les images acquises sont corrigées radiométriquement par régression linéaire à partir des données thermiques collectées sur la batterie de cibles. Les températures extraites des images corrigées ont été comparées aux températures moyennes de surface d'un échantillon de 1 O arbres mesurées par thermo-radiomètres. Les résultats montrent une bonne corrélation entre les données issues des thermo-radiomètres et celles issues de la caméra thermique et corrigées radiométriquement. Ce système offre une précision suffisante pour être utilisé dans des études sur le stress hydrique de la végétation. (Résumé d'auteur)

Résumé (autre langue) : Thermal images have many applications in agronomy, including crop water stress status assessment. Nowadays, the miniaturization of thermal cameras allows installing them onboard the Unmanned Aerial Vehicles (UAV), but this miniaturization leads to some difficulties: the miniaturized thermal cameras have no temperature control system of their sensor. The instability of the miniaturized camera makes a high drift in the acquisition of temperature data so that acquired thermal images don't fit the real temperature of the studying object, so data have to be continuously corrected. We need to have stable reference on field in order to compute the actual temperature value. In this article we present a method for radiometric correction of UA V remote sensed thermal images. We have implemented a device in order to retrieve ground temperature measurements. This device is composed with four targets (cold, hot, dry soil, wet soil) which measured continuously the target temperature thanks to IR120 (Campbell ®) radio-thermometer. A meteorological station is included in this ground system and acquires air temperature and moisture, solar radiation, wind speed and direction every 10 seconds. The images are radiometrically corrected by linear regression from on ground thermal data collected. Corrected images have been compared with mean canopy surface temperature of a sample of 10 trees measured with radio-thermometers. The results showed a good link between data from on ground radio-thermometer and data from thermal camera after radiometric correction. We can conclude that images obtained by this method are of sufficient quality to be used in vegetation water stress studies. (Résumé d'auteur)

Mots-clés Agrovoc : Végétation, Stress dû à la sécheresse, Radiomètre avancé a très haute résolution, Imagerie, Température ambiante, Rayonnement infrarouge, Humidité relative, Vent, Énergie solaire, Analyse de données, Télédétection

Mots-clés complémentaires : Drone

Mots-clés libres : Corrections radiométriques, Infrarouge thermique, Drone, Stress hydrique, Végétation

Classification Agris : U30 - Research methods
F40 - Plant ecology
P33 - Soil chemistry and physics
P40 - Meteorology and climatology

Champ stratégique Cirad : Axe 1 (2014-2018) - Agriculture écologiquement intensive

Auteurs et affiliations

  • Jolivot Audrey, CIRAD-ES-UMR TETIS (FRA)
  • Gomez-Candon David, Montpellier SupAgro (FRA)
  • Labbé Sylvain, IRSTEA (FRA)
  • Virlet Nicolas, Montpellier SupAgro (FRA)
  • Regnard Jean-Luc, Montpellier SupAgro (FRA)

Source : Cirad-Agritrop (https://agritrop.cirad.fr/583945/)

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