基于多维神经网络深度特征融合的鸟鸣识别算法
2022-05-13吉训生
吉训生 江 昆 谢 捷,2,3
(1.江南大学物联网工程学院,江苏无锡 214122;2.轻工业先进过程控制重点实验室(教育部),江南大学,江苏无锡 214122;3.江苏省先进食品制造装备与技术重点实验室,江南大学,江苏无锡 214122)
1 引言
近年来,随着生态环境的不断恶化,全球鸟类数量正不断减少,越来越多的学者开始关注鸟类生物多样性的保护。然而,这项工作的首要任务,就是对鸟类的活动进行监测[1]。目前,鸟类活动的监测主要由专家进行,他们一般通过听觉来识别鸟的种类[2]。然而,这个过程是昂贵且耗时的。
随着无线声传感器网络的发展,人们可以自主部署无线声传感器网络进行连续录音[3-4],通过远程分析录音数据来获得物种的组成。然而,每一个声传感器每天会产生大量的声学数据。因此,开发一个自动化的鸟鸣识别系统变得非常重要[5]。目前,鸟类识别主要包括基于视觉的方法、基于声音的方法以及二者混合的方法。其中,声学传感器可以帮助收集更大时空尺度的音频数据,无需考虑角度与遮挡问题,成本低廉。
现今,已有很多学者对鸟鸣识别开展了研究,LUCIO 等人[6]使用三种纹理特征算子:局部二值模式、局部相位量化与Gabor滤波器,联合支持向量机在46 种鸟类中获得了77.65% 的准确率。FRITZLER 等人[7]以音频信号的声谱图为特征,使用预先训练的Inception-v3 卷积神经网络在1500 种鸟类,36492 个样本中获得了0.567 的平均精度均值。XIE 等人[8]首先分别使用声学特征、视觉特征与深度学习等三种方法对鸟鸣分类,其中,深度学习最高获得了94.36%的F1 得分,优于声学特征(88.97%)与视觉特征(88.87%),最后,将三种方法融合在14种鸟类中获得了95.95%的F1得分。……
