Nettoyage des rivières et VITO faire participer les citoyens au projet Waste Watchers, qui consiste à détecter les déchets à l’aide de drones. L’intelligence artificielle détecte ensuite l’emplacement des déchets afin de rendre les opérations de nettoyage plus efficaces.
ITdaily a été autorisé à regarder de plus près le long de l’Escaut à Temse. Nous avons rencontré Thomas de Groote, fondateur de River Cleanup et Klaas Pauly, chercheur au VITO et chef de projet de Waste Watchers.
Notre journée commence à Temse sur le chemin de halage le long de l’Escaut, où nous nous plaçons à l’ombre de la grue emblématique de Boelwerf par une journée ensoleillée. Cette grue Hensenkraan est toujours unique en Belgique et rend hommage à tous les constructeurs de navires. La grue s’élève à 48 mètres de haut au-dessus de l’Escaut, devant laquelle de nombreux cyclistes passent par cette belle journée.
Un emplacement idéal, donc, mais ce n’est pas la raison principale pour laquelle nous nous sommes rencontrés ici. “Temse est l’un des sites d’essai de notre projet de drone”, explique Thomas de Groote, fondateur de River Cleanup. En collaboration avec l’institut de recherche VITO, l’asbl cartographie les déchets le long de l’Escaut, et ce d’une manière très particulière. “Nous faisons voler des drones le long des rives de l’Escaut pour cartographier les déchets. Grâce à la combinaison de la technologie et de l’intelligence artificielle (IA), nous pouvons déterminer où nettoyer”, explique M. de Groote.
À travers les yeux d’un drone
Nous regardons autour de nous sur le chemin de halage à la recherche de déchets. Ici et là, vous pouvez apercevoir une canette ou un mégot de cigarette, mais ce n’est qu’une fraction de l’ensemble des déchets le long de l’Escaut. “Il y a beaucoup de déchets cachés dans les hautes herbes ou le long des berges de l’Escaut, que nous ne pouvons pas voir à l’œil nu depuis le chemin de halage”, explique M. de Groote. “Alors, par où commencer le nettoyage ? Pour ce faire, il faut une paire d’yeux supplémentaire qui surveille la zone d’un point de vue différent.
Avec un drone, vous pouvez visualiser l’environnement et les détritus d’un point de vue complètement différent.
Klaas Pauly, chercheur au VITO et chef de projet Waste Watchers
Est-ce un avion, est-ce un oiseau ? Non, c’est un DJI Mini 4 Pro que vous voyez dans le ciel. Klaas Pauly, chercheur au VITO, retire un sac noir du porte-bagages de son Blue-Bike et nous montre le drone qui fait tout le travail. “Ce drone DJI est très accessible et ne nécessite pas de licence de drone”, explique-t-il. “Lors de nos journées de vol dans le cadre du projet Waste Watchers, pas moins de deux cents volontaires enthousiastes ont fait voler des drones similaires, sans aucun problème ni appareil accidenté”, ajoute Pauly en riant.
Prêt pour le décollage
Pour comprendre comment cela fonctionne, nous assistons à une démonstration en direct. Pour ce faire, Pauly enfile d’abord son gilet bleu fluorescent Waste Watchers sur lequel on peut lire “Je suis Waste Watcher, mon drone cherche les déchets”. Peu après, les passants nous remarquent immédiatement. “On entend dire : “Vous êtes de River Cleanup, c’est fantastique ce que vous faites ! La veste prouve immédiatement sa valeur. Avec ce beau compliment en tête, les paramètres du drone sont réglés correctement et le drone est prêt à décoller.
Ces paramètres n’ont pas été choisis par hasard. Le drone est envoyé dans les airs à une hauteur de 15 mètres. La caméra est ensuite dirigée perpendiculairement vers le bas et l’appareil survole le chemin de halage à un rythme régulier (environ 10 km/heure). Une vitesse plus élevée pourrait nuire à la qualité des images. Pendant le vol, l’appareil photo de 12 MP prend une photo toutes les cinq secondes, de sorte que les images sont bien contiguës.
“Il est important que vous puissiez encore voir le drone dans le ciel à l’œil nu”, explique Pauly. Dès que nos yeux ont du mal à situer le drone, Pauly décide de renvoyer l’appareil. Des photos sont également prises lors de ce vol de retour, cette fois-ci avec une partie de l’Escaut en vue. Après quelques minutes de vol, le drone a collecté quelque 250 mètres d’images du chemin de halage.
Les gardiens des déchets
Cartographier une grande partie de l’Escaut nécessite beaucoup de pilotes, de drones et de batteries. “En moyenne, la batterie d’un drone DJI Mini dure environ vingt minutes”, explique Pauly. Heureusement, Pauly et de Groote ne travaillent pas seuls sur tous les sites du projet de recherche. River Cleanup a organisé plusieurs journées de vol dans le cadre du projet Waste Watchers.
Ces moments de vol visaient principalement à permettre aux gens de se familiariser avec un drone et la technologie qui le sous-tend. “Environ 200 volontaires ont piloté un drone pour la première fois de leur vie”, a déclaré M. de Groote. En outre, une vingtaine de citoyens ont contribué au projet avec leur propre drone. “Ils ont fait voler leur drone à différents endroits en suivant notre protocole et ont transmis des images régulièrement”, explique M. Pauly.
En trois mois, nous avons recueilli quelque 10 000 photos.
Thomas de Groote, oprichter River Cleanup
L’étude pilote du projet Waste Watchers a été testée à Anvers, Hemiksen et Temse au printemps. Des journées de vol ont été organisées en été à Termonde, Wichelen, Gand, Audenarde et Avelgem. Des volontaires équipés d’un drone ont volé dans de nombreux autres endroits. Entre juillet et septembre, ils ont collecté quelque 10 000 photos. “Cela montre la puissance de la combinaison de l’intelligence artificielle et de la technologie. Grâce à cela, vous pouvez rechercher beaucoup plus de zones et organiser des opérations de nettoyage ciblées”, a déclaré M. de Groote.
L’IA éclaire le travail
Pauly nous explique, dans un langage accessible, à quoi ressemble l’étape suivante, plus technique, du processus. “Une fois les images créées, il faut évidemment en faire quelque chose”, commence Pauly. “Au départ, nous voulions travailler avec un réseau neuronal convolutif capable de reconnaître des objets et des images, comme un mégot de cigarette, par exemple. “Mais il est pratiquement impossible de le faire pour tous les types de déchets”, explique M. Pauly. C’est pourquoi les chercheurs du VITO ont commencé à chercher une alternative.
“Nous sommes passés à des modèles multimodaux. Cependant, les modèles les plus connus, tels que ChatGPT, ne sont pas libres, mais le modèle Llama de Meta, entre autres, l’est”, poursuit M. Pauly. “Des chercheurs externes ont développé et entraîné ce modèle Meta sur la base d’images aériennes, ce qui fait que le modèle RS-LLaVa très récemment dérivé convient à la détection d’objets depuis l’air”, poursuit M. Pauly.
Le modèle d’intelligence artificielle détecte l’endroit où se trouve la litière.
Klaas Pauly, chercheur au VITO et chef de projet Waste Watchers
“Nous avons choisi d’utiliser ce modèle pour analyser les images de nos drones. À l’avenir, nous voulons encore affiner le tout”, a déclaré M. Pauly. Le modèle est actuellement capable d’indiquer s’il y a des déchets ou non, mais pas quel type de déchets. Le modèle a une précision de 60 à 80 %.
Trouver des points chauds
Avant que les images ne soient vérifiées par le modèle d’IA, elles doivent être localisées sur une carte. Les images sont d’abord placées dans un logiciel conçu par VITO où la qualité des images est vérifiée. Les images sont ensuite téléchargées sur la plateforme MAPEO de VITO, où elles sont stockées dans le nuage. “Sur la base des coordonnées, les images sont placées au bon endroit, puis collées les unes aux autres pour obtenir une image plus large”, explique M. Pauly.
Une fois que toutes les images sont dans la carte, il faut encore la découper en petits morceaux. “Le modèle d’IA ne peut pas traiter des fichiers aussi volumineux. Pour cela, nous découpons la carte en morceaux d’un mètre carré”, explique M. Pauly. Ensuite, ces morceaux individuels peuvent être intégrés au modèle, qui détecte alors la présence ou non de détritus.
L’image ci-dessus montre le résultat de la détection des drones à Temse, sous la forme d’une carte thermique. Les points chauds avec la plus grande concentration de déchets apparaissent clairement ici. Vous remarquez également une nette réduction des déchets après les actions de nettoyage dans cette zone au cours des derniers mois (343m2 positifs en mai 2023 contre 176m2 positifs en août 2024, soit une réduction de plus de 50 %).
Raffinement
Ce projet est une première mondiale. “Jamais auparavant il n’y avait eu une participation citoyenne de cette ampleur, où les citoyens se sont réunis pour traquer les déchets à l’aide de drones et de l’IA. Nous avons ainsi remporté le prix du public et du jury des Flanders Geospatial Awards“, déclare fièrement M. Pauly. “Nous voulons encore affiner le modèle à l’avenir pour obtenir des résultats encore plus précis.” De Groote renchérit : “Nous travaillons sur une nouvelle partie du projet impliquant les smartphones. Grâce à ces photos, nous pouvons déterminer plus précisément le type de déchets. De plus, tout le monde a un smartphone dans sa poche, ce qui fournirait encore plus de données que nous pourrions utiliser pour affiner le modèle.”
Le bagage technique de VITO combiné à l’armée de bénévoles de River Cleanup donne lieu à une belle initiative civique avec un objectif social important : la lutte contre les déchets sauvages.