Metody automatycznego rozpoznawania głosów ptaków

1. Dr inż. Robert Wielgat Metody automatycznego rozpoznawania głosów ptaków Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa w Tarnowie Zakład Elektroniki i Telekomunikacji Święto Uczelni 19 maja 2011

2. Metody automatycznego rozpoznawania głosów ptakówDr inż. Robert Wielgat System akustycznego monitoringu ptaków – program rozpoznający Internet Stacajameteo Kamera cyfrowa Serwer WWW Moduł komunikacji radiowej Systemekspertowy Bazadanych Urzą-dzenie wabiące Cyfrowy rejestrator audio Program rozpoznający Serwer GIS GPS Aparat cyfrowy Macierz mikrofonowa Program rozpoznający wczytuje pliki dźwiękowe nagrane cyfrowym rejestratorem audio w celu automatycznego rozpoznania gatunku śpiewającego ptaka. Informacja o rozpoznanym gatunku jest następnie zapisywana do bazy danych.

3. Metody automatycznego rozpoznawania głosów ptakówDr inż. Robert Wielgat Charakterystyka głosów ptaków - Dźwięki głównieharmoniczne, zasadniczo brak składowych szumowych- Dwie parystrun głosowych,- W przypadku wielu głosów ptaków występują składoweultradźwiękoweniesłyszalne dla ucha ludzkiego

4. Metody automatycznego rozpoznawania głosów ptakówDr inż. Robert Wielgat Trudności w rozpoznawaniu głosów ptaków • Naśladownictwo • - myszołów- szpak naśladujący myszołowa • Nakładanie się głosów ptaków tzw. efekt „coctail party” • - ptaki śpiewające jednocześnie • Rozpoznawanie w warunkach dużego szumu i hałasu otoczenia • Rozpoznawanie dużej liczby gatunków ptaków

5. Metody automatycznego rozpoznawania głosów ptakówDr inż. Robert Wielgat Rozpoznawanie głosów ptaków - prefiltracja Głos puszczyka

6. Metody automatycznego rozpoznawania głosów ptakówDr inż. Robert Wielgat Rozpoznawanie głosów ptaków - prefiltracja

7. Metody automatycznego rozpoznawania głosów ptakówDr inż. Robert Wielgat Rozpoznawanie głosów ptaków - detekcja Prawidłowa detekcja

8. Metody automatycznego rozpoznawania głosów ptakówDr inż. Robert Wielgat Rozpoznawanie głosów ptaków - detekcja Błędna detekcja Prawidłowa detekcja

9. Metody automatycznego rozpoznawania głosów ptakówDr inż. Robert Wielgat Rozpoznawanie głosów ptaków - klasyfikacja Wczytaj fragment przefiltrowanego nagrania n=0, Pmax=0 Start Zapisz rozpoznany gatunek do bazy n>N Tak Nie Ekstrakcja cech -MFCC Stop n=n+1 Oblicz prawdopodobieństwodla HMM n-tego gatunku MFCC – parametry mel-cepstralne (ang. Mel-Frequency Cepstral Coefficients)HMM – ukryte modele Markowa (ang. Hidden Markov Models) N – liczba gatunków ptaków w słowniku dla danego pasmaP - prawdopodobieństwo Gatunek odrzucony P > Pprog Nie Tak Nowy kandydat P > Pmax Tak Nie

10. Metody automatycznego rozpoznawania głosów ptakówDr inż. Robert Wielgat Wyniki Eksperymentów

11. Metody automatycznego rozpoznawania głosów ptakówDr inż. Robert Wielgat Wnioski i kierunki dalszych prac • Wnioski • Rozpoznawanie głosów ptaków z wykorzystaniem prefiltracji, parametrów Mel-cepstralnych (MFCC) oraz niejawnych modeli Markowa (HMM) okazało się najlepszą z przebadanych strategii rozpoznawania. • Za pomocą opracowanej metody jest możliwe wykrywanie obecności niektórych gatunków ptaków w terenie z dużym stopniem prawdopodobieństwa. • Kierunki dalszych prac • Powiększenie rozmiaru słownika do około 100 gatunków • Opracowanie skutecznych metod detekcji oraz odszumiania sygnału • Integracja programu rozpoznającego z pozostałymi elementami systemu

12. Metody automatycznego rozpoznawania głosów ptakówDr inż. Robert Wielgat Dziękuję Państwu za uwagę