[發明專利]一種基于聲學信息的梅山豬發情監測方法

在審

• 申請號: 201810981577.3
• 申請日: 2018-08-27
• 公開（公告）號: CN109479750A
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 黎煊;端木凡昌;劉望宏;高云;雷明剛;楊迪;朱望武;趙建;曹唪粒;郭繼亮;明志偉;馬偉;王文凱
• 申請（專利權）人: 華中農業大學;武漢紅之星智農科技有限公司
• 主分類號: A01K29/00
• 分類號: A01K29/00
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 王玉芳

1.一種基于聲學信息的梅山豬發情監測方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟1：通過放置在豬欄處的錄音設備，采集梅山豬發情時產生的聲音信號，同時采集豬場環境中梅山豬和長白豬的打噴嚏、吃食、尖叫、哼哼、甩耳朵聲音信號；

步驟2：基于小波閾值多窗譜的維納語音增強對步驟1采集的豬聲音信號進行預處理，實現豬聲音信號的去噪，得到去噪后的豬聲信號；

步驟3：利用基于短時能量的雙門限端點檢測對步驟2去噪后的豬聲信號進行有效信號的提取，得到有效的豬聲信號；

步驟4：對步驟3的有效的豬聲信號進行時頻特征分析，確定聲音信號的持續時長、能量分布和頻率分布；

步驟5：在步驟4的時頻特征分析基礎上，對有效豬聲信號進行聲音特征提取，聲音特征指標包括短時能量、短時過零率、基于6層小波包分解的子帶頻段能量比、梅爾頻率倒譜系數；

步驟6：對所述步驟5中提取的聲音特征參數，采用深度信念網絡建立梅山豬發情聲識別模型；

步驟7：按訓練集和測試集4:1的比例，利用步驟6中建立的梅山豬發情聲識別模型進行識別驗證，并進行5折交叉驗證，確定識別效果；

完成梅山豬發情聲的識別。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟4梅山豬發情時的嚎叫聲單次時間持續1.8-2.2s，打噴嚏和甩耳朵聲時間持續0.38-0.42s，尖叫、哼哼時間持續0.6~1.4s，單脈沖吃食聲時間持續0.09-0.11s；所述梅山豬發情聲在時域和頻域上主要分布于500~1500Hz和2500~5500Hz兩個頻段；單脈沖吃食聲頻率分布于1000~10000Hz；打噴嚏、尖叫聲、甩耳朵和哼哼聲頻率主峰均位于3000~4000Hz頻段，其中哼哼聲頻率分布于2000~3500Hz。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟5聲音特征提取前采用時間規整算法將聲音信號規整為相同維數的特征向量后再進行特征提取。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟5中，短時能量和短時過零率均為300維，基于6層小波包分解的子帶頻段能量比提取時，選取32維子帶頻段能量比，梅爾倒譜系數為720維。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟6深度信念網絡建立了一個5層的深度信念網絡梅山豬發情聲識別模型，采用非監督貪婪算法逐層預訓練多層受限玻爾茲曼機的網絡結構并采用誤差反向傳播算法進行整體微調的方式調整權值；設定了50個樣本的小批量數據包的訓練模式，學習率為0.1，權損失系數為0.0002，獲取較優的梅山豬發情聲識別模型。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟7中，采用5折交叉驗證法來對識別效果進行驗證，即將梅山豬發情聲與非發情聲樣本平均分成5等份，然后按照訓練集與測試集4:1的比例分成5組，輪流去做訓練和測試，循環5次。

7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟7，單個參數識別效果由高到低依次為梅爾倒譜系數、子帶頻段能量比、短時能量、短時過零率；識別效果最優組合為梅爾倒譜系數和子帶頻段能量比的特征組合。