[發明專利]基于音頻的圈養大熊貓自然交配結果的預測方法及系統

有效

• 申請號: 202010096926.0
• 申請日: 2020-02-18
• 公開（公告）號: CN110931024B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 趙啟軍;陳鵬;侯蓉;閆蔚然;湯茂林;張志和
• 申請（專利權）人: 成都大熊貓繁育研究基地;四川大學
• 主分類號: G10L17/26
• 分類號: G10L17/26;G10L25/24;G10L25/30;G10L25/45;A01K29/00;A01K67/02
• 代理公司: 北京酷愛智慧知識產權代理有限公司 11514
• 代理人: 鄒成嬌

本發明公開了一種基于音頻的圈養大熊貓自然交配結果的預測方法和系統，包括：采集圈養大熊貓自然交配時的叫聲數據，得到原始音頻數據；對采集到的原始音頻數據進行預處理，得到預處理后的音頻片段；對預處理后的音頻片段提取梅爾倒譜系數特征；利用神經網絡模型對提取的梅爾倒譜系數特征進行判斷，分析預測音頻片段中每一幀所預示的交配結果的預測概率；統計輸入神經網絡模型中的音頻片段中的多個音頻幀的預測概率，根據統計數據得到大熊貓交配結果的預測判斷。該方法通過對大熊貓交配時的叫聲進行分析，實現自動預測大熊貓自然交配的結果。輔助大熊貓繁育科研人員在大熊貓短暫的最佳交配期間實現最優的自然交配配對選擇。

技術領域

本發明涉及大熊貓自然交配結果預測的技術領域，具體涉及一種基于音頻的圈養大熊貓自然交配結果的預測方法及系統。

背景技術

大熊貓，英文名Giant Panda，學名Ailuropoda melanoleuca，一般稱為“熊貓”或“貓熊”，屬于食肉目熊科的一種哺乳動物，體色為黑白兩色。熊貓是中國特有物種，現存的主要棲息地是中國中西部四川盆地周邊的山區和陜西南部的秦嶺地區。全世界野生大熊貓現存大約有2060頭（2016年數據）。2016年末，世界自然保護聯盟（IUCN）將大熊貓的受威脅等級從“瀕危級”降為“易危級”。由于生育率低，大熊貓在中國瀕危動物紅皮書等級中評為瀕危物種，為中國國寶。大熊貓被譽為生物界的活化石。

增加大熊貓種群數量是挽救大熊貓的重要途徑，然而有關研究表明，大熊貓每年最適合交配的時間只有一天。因此如何在有限的時間內最合理的安排圈養大熊貓的交配至關重要。這需要針對性的對圈養大熊貓的自然繁育結果采取科學合理的預測分析以輔助研究人員對交配過程進行合理干預。氣味是大熊貓交配過程中至關重要的感官形式。然而，在繁殖季節，發聲也顯著增加，這表明聲音信號對協調生殖也很重要。雄性和雌性大熊貓一旦有了親密的接觸，聲音的交流在表達個體的興奮和交配意愿方面起著至關重要的作用。一方面，它達到了交配的目的，另一方面，它克服了大熊貓物種的自然回避和攻擊傾向。傳統的大熊貓發情狀況評估方法主要是基于其分泌物中的激素水平測定來完成，這種方法操作復雜、成本較高、穩定性較差，且伴有無法避免的延遲。不能用于實時評估預測圈養大熊貓的自然交配結果，無法輔助研究人員基于繁育結果及時干預其繁育過程。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明實施例提供一種基于音頻的圈養大熊貓自然交配結果的預測方法及系統，通過對大熊貓交配時的叫聲特性進行分析，自動預測自然交配的結果。

第一方面，本發明實施例提供的基于音頻的圈養大熊貓自然交配結果的預測方法，包括：

采集圈養大熊貓自然交配時的叫聲數據，得到原始音頻數據；

對采集到的原始音頻數據進行預處理，得到預處理后的音頻片段；

對預處理后的音頻片段提取梅爾倒譜系數特征；

利用神經網絡模型對提取的梅爾倒譜系數特征進行判斷，分析預測音頻片段中每一幀所預示的交配結果的預測概率；

統計輸入神經網絡模型中的音頻片段中的多個音頻幀的預測概率，根據統計數據得到大熊貓交配結果的預測判斷。

可選地，所述對采集到的原始音頻數據進行預處理的具體方法包括：

將所述原始音頻數據分割為2秒固定長度的音頻片段，不足2秒的音頻片段采用靜音填充到2秒的長度；

計算每個音頻片段的音頻強度最大值和理論強度最大值的縮放關系，將每個音頻片段中的每個采樣點按照該縮放關系進行縮放。

可選地，所述對預處理后的音頻片段提取梅爾倒譜系數特征的具體步驟包括：

將預處理后的音頻片段根據采樣窗口進行分幀處理，分幀后進行加窗處理；