[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

本發明屬于動物發情監測技術領域，具體涉及一種基于聲學信息的梅山豬發情監測方法。首先采集梅山豬發情聲信號和豬場環境的其他豬只的打噴嚏、吃食、尖叫、哼哼、甩耳朵聲，利用基于小波閾值多窗譜的維納語音增強和基于短時能量的雙門限端點檢測對豬聲音信號進行預處理，實現豬聲音信號的去噪和有效信號檢測；然后利用時頻分析方法和短時分析技術分析了豬聲音信號的時頻域特征，提取了經時間規整算法規整后的300維短時能量、300維短時過零率、32維基于6層小波包分解的子帶頻段能量比和720維梅爾倒譜系數共1352維梅山豬聲音特征；構建深度信念網絡（DBN）進行梅山豬發情聲的識別。本發明準確地判斷梅山豬發情期，有利于母豬的及時受孕，發揮其繁殖潛力，提高經濟效益。

技術領域

本發明屬于動物發情監測技術領域，具體涉及一種基于聲學信息的梅山豬發情監測方法。

背景技術

近年來，隨著生豬和母豬產業結構調整，養殖業向著規?；⒏咝Щ?、智能化、集約化的方向快速邁進，對母豬發情的及時監測提出了更高的要求。發情監測在豬場管理中具有重要地位，在母豬發情時進行授精可以大幅度提升其受孕幾率，從而發揮動物的繁殖潛力，提高經濟效益。母豬發情監測一般可分為兩大類。一類是傳統方法，主要有外部觀察法、陰道黏膜黏液檢查法、靜立反射檢查法、公豬試情法。目前我國大部分豬場仍采用傳統方式進行發情監測，這種監測方法存在耗時長、耗力大且很難鑒定隱性發情問題，已經不適應大規模、集約化的養殖方式。另一類為針對母豬發情期行為和溫度變化的數字化監測技術。汪開英等在一家母豬試驗場中運用紅外傳感器實時監測母豬的發情行為，根據母豬的日平均活動量進行發情鑒定，準確率為84.2％； Ostersen等采用RFID技術監測6h內母豬與公豬互相親近持續時間及頻率，實現母豬發情的自動監測；V.G.Simes等利用紅外熱成像技術來研究母豬發情前與發情期的外陰部溫度與排卵之間的關系，發現母豬發情前外陰部溫度開始升高，達到峰值后逐漸降低，發情后6～12h達到最低，而發情前后臀部溫度差異不顯著，并提出根據陰部溫度來判斷排卵時間具有一定的可行性，但存在監測步驟繁瑣、準確率低等問題。

動物聲音能反映出動物的生理狀況，如饑餓、疼痛等，以及外部因素對動物機體所造成的應激。有經驗的養殖人員可以通過動物的叫聲了解動物當時的生理及健康狀況。隨著語音信號處理與識別技術的發展，基于聲音信息的動物發情監測技術得到了發展。潘載揚通過研究發情期大熊貓的7種叫聲類型和幼體大熊貓的3種叫聲類型，分析了大熊貓聲音通訊在配偶判別和親代哺育過程中的作用；GHUNG等提出一種數據挖掘算法從奶牛叫聲中提取梅爾頻率倒譜系數用于奶牛發情監測，準確性大于 94％，且系統成本低，可實現無接觸、實時監測。目前基于聲音信息的母豬發情監測方面的研究還很薄弱，對豬聲音的研究主要集中在關系豬健康狀態和福利化養殖評價的豬咳嗽聲、哺乳聲上，在豬發情監測上的應用鮮有報道。1958年，Grauvogla最早對豬發聲進行了研究，并區分了23種不同的豬發聲類別。張俊輝等研究了豬聽覺的形成原理、聲音的特征、母豬與仔豬間聲音的聯系及聲音對斷奶仔豬生產性能和行為的影響，為進一步緩解斷奶應激、提高豬的生產性能尋找新的路徑。徐亞妮利用模糊 c均值聚類算法進行待產梅山豬咳嗽聲與尖叫聲識別，識別率分別達到83.4％和 83.1％；閆麗等以小梅山母豬的哺乳聲、飲水聲、采食聲及無食咀嚼聲為對象，采用偏度聚類的方法對特征參數降維，構建支持向量機的聲音分類識別器，識別率達96.61％以上，實現了對哺乳母豬的母性能力及其健康狀況的無應激、實時監測；德國的DummerStorf家畜生物學研究所，將其所進行的監測與識別豬發聲信息技術方面的研究成果應用到其研發的應用軟件中，使用該軟件及配套設備可以判斷豬的應激反應，甚至可以準確預告母豬的發情期。因此，采用基于聲音信號的母豬發情監測是可行的。