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Modules : Celer – Celifer – Leaver – T-rix – Coaler – Education – GT-RootS

E-Leaver: Leaves analyzer (version Education)

Contexte :

La version Education du Module Leaver a été développé dans le cadre du rapprochement « Enseignement-Recherche » en collaboration avec des représentants des Interlocuteurs Académiques aux Technologies et de la Communication en SVT (IATICE) et est identifiée comme ressource pour les classe terminale générale et technologique, enseignement Science de la Vie et de la terre. Elle est dérivée de la version Recherche utilisée par « nos » scientifiques dans des études portant sur la réaction de la plante à son environnement.

Le LMA – Leaf Mass Area – est un des indicateurs couramment utilisés pour étudier les effets des modifications environnementales sur le fonctionnement, la pasticité et la production des plantes ou pour calibrer les modèles de croissance. Dans leur étude de l’architecture des plantes, les botanistes et les agronomes travaillent à l’échelle inter noeuds : chaque feuille est considérée en fonction sa position dans l’architecture de la plante entière. Dans ce contexte particulier, les plantes sont mesurée individuellement : poids, surface, périmètre, facteur de forme…

Le plus souvent, les biologistes utilisent une approche destructive : ils prélèvent les feuilles des arbres. Les mesures doivent être rapidement réalisées pour éviter le dépérissement des feuilles, et généralement sur une courte période, les sujets d’étude arrivant à maturité au même moment.

L’enchaînement des opérations de mesure  – prélèvement de la feuille, localisation dans l’arbre, pesée, prise de mesures géométriques – est compléxifié par le nombre d’individus à traiter – de plusieurs dizaines à quelques milliers – en fonction des objectifs de l’étude. Différents dispositifs dispositifs de mesure sont utilisées : balance, planimètre, règle, pied à coulisse mécanique ou  électronique, scanner… Pour chaque feuilles, les données proviennent de différentes sources, doivent être appariées, étape généralement longue, délicate et fastidieuse.

Qu’est ce que Leaver ?

Leaver est un plug-in entièrement automatique dédié à l’analyse des feuilles homogènes à partir d’images numériques produites par des scanners de bureau. Cet outil répond au besoin particulier d’appariement de données dans le cadre d’analyse à grande échelle, c’est-à-dire lorsque le nombre individus est très important.

Les résultats produits sont naturellement ordonnés, c’est-à-dire disposés selon un ordre particulier qui correspond à l’ordre naturelle de lecture d’une planche : de gauche à droite, et de haut en bas.

Un protocole de numérisation a été établi avec et pour les botanistes. Il permet de simplifier l’étape d’appariement de données, c’est-à-dire l’association des pesées et des critères géométriques des feuilles.

Les résultats sont donnés dans un fichier csv (comma-separated values) automatiquement lisibles par les tableurs usuels.

Qu’est ce la version Education ?

Il s’agit d’une version dérivée du plug-in utilisé par les biologistes. L’interface Homme-Machine (IHM) reste en anglais, mais a été simplifiée : moins de paramètres d’entrée et moins de résultats évalués. Contrairement à la version officielle, les documents sont founis en français.

caractéristiques évaluées (pour chaque feuille) :

  • surface,
  • longueur,
  • largeur,
  • coefficient de circularité

 

Exemple

Limites actuelles:

Leaver  ne produit pas de bons résultats lorsque la couleur des feuilles n’est pas homogènes (par exemple pour des feuilles partiellement séchées ou des feuilles présentant des teintes trop variées) :

Téléchargements :

    •  Café : 3 images tiff différentes en 300 dpi, acquises sur un epson V700 en mode rétro-éclairage (2 tubes synchronisés)
    • Eleagnus 1 : 3 images tiff identiques en 150, 300 et 600 dpi, acquises sur un epson V700 en mode rétro-éclairage (2 tubes synchronisés)
    • Eleagnus 2 : 5 images tiff identiques en 300 dpi, acquises avec différents dispositifs : un epson V700, un epson GT1500 un HP scanjet 4850. Idéal pour comparer la qualité des acquisitions et leur incidence sur les mesures

Références:

  • Borianne, P., 2012, Automated valuation of leaves area for large-scale analysis needing data coupling or petioles deletion, In Guo, Y., Kang, M. Z., Dumont, 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, pp. 50-57

Utilisation principale

Quand la Recherche expérimentale rencontre l’enseignement : le peuplier noir face au changement climatique.

Annie Jacquemin (professeur de Mathématiques), Véronique Ranty (professeur de Sciences et Vie de la Terre) et Marc Villar (unité de Recherches Amélioration, Génétique et Physiologie Forestières de l’Inra) entrainent  les élèves de Seconde du lycée Jean Moulin de Saint Amand Montrond dans un travail exploratoire à mi-chemin entre l’enseignement et la recherche visant à reconnaitre un peuplier noir sauvage de son homologue hybride par l’étude fine de la morphologie des feuilles. Lire le dossier…

Contributeurs

Bio: Y. Caraglio, H. Rey, S.A. Sabatier, M. Guéroult