[發(fā)明專利]一種具有頻譜-時(shí)間空間界面的生物多樣性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011566057.X
• 申請(qǐng)日: 2020-12-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112687280B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田元;劉妙燕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江弄潮兒智慧科技有限公司
• 主分類號(hào): G10L17/26
• 分類號(hào): G10L17/26;G10L17/18;G10L17/02;G06N3/084;G06F18/214
• 代理公司: 北京秉文同創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11859
• 代理人: 張文武;趙星

本發(fā)明涉及一種具有頻譜?時(shí)間空間界面的生物多樣性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括業(yè)務(wù)層、數(shù)據(jù)層、展示層，業(yè)務(wù)層包括用戶系統(tǒng)、業(yè)務(wù)系統(tǒng)、算法系統(tǒng)三大系統(tǒng)，業(yè)務(wù)系統(tǒng)通過(guò)音頻提取設(shè)備獲取島上的各種生物音頻并提供頻譜?時(shí)間空間界面進(jìn)行錄制、定位、分析、注解、分類，算法系統(tǒng)作為后臺(tái)系統(tǒng)通過(guò)人工智能音頻識(shí)別實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能，人工智能音頻識(shí)別包括噪聲去除、多音頻分離、自動(dòng)分類、單一識(shí)別，業(yè)務(wù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了生物音頻采集，使用音頻提取設(shè)備提取聲源以及方向，音頻提取設(shè)備包括麥克風(fēng)陣列和數(shù)據(jù)處理設(shè)備。本發(fā)明的生物多樣性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于生態(tài)數(shù)據(jù)分析提供了一個(gè)完整的框架，結(jié)合特征映射技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了注釋工具，有助于提取必要的聲源，減少分類的時(shí)間成本，有助于了解麥克風(fēng)陣列周圍的聲景，有助于更詳細(xì)地了解生物發(fā)聲和行為的作用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于智能識(shí)別系統(tǒng)領(lǐng)域，特別涉及一種具有頻譜-時(shí)間空間界面的生物多樣性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

生物音頻是一種重要的生物學(xué)特征，包含有重要的豐富的生物學(xué)含義，如：物種鑒定交配繁殖模式，社群等級(jí)，氣質(zhì)特征，凈化適應(yīng)性等等，基于音頻的識(shí)別技術(shù)可以解決一些生物物種識(shí)別問(wèn)題；生物音頻可以用來(lái)進(jìn)行生物多樣性監(jiān)測(cè)，生境中生空間的競(jìng)爭(zhēng)性和異質(zhì)性性能能夠代表生物多樣性，對(duì)音頻的分析可以提供個(gè)體、物種、種群、群落、景觀水平的多樣性信息，快速音頻調(diào)查：通過(guò)音頻只數(shù)提取技術(shù)，可以快實(shí)現(xiàn)快速長(zhǎng)期大范圍生物多樣性評(píng)價(jià)監(jiān)測(cè)，通過(guò)送完可以分析種群的結(jié)構(gòu)，包括年齡，性別比例，分析事物生存狀態(tài)，包括情緒、病害、打斗；聲景生態(tài)學(xué)：獲得音頻民生指數(shù)，代表一種新的物種多樣性指標(biāo)，聲景生態(tài)學(xué)提供重要的數(shù)據(jù)支持。目前針對(duì)生物音頻的采集、檢測(cè)、去噪、音頻分離、分類、識(shí)別等缺少有效的方法。

識(shí)別生物音頻必要澄清它們的特征(如頻譜特性或叫聲類型)和行為上下文(如方向、位置、相鄰關(guān)系)之間的精細(xì)和詳細(xì)的關(guān)系，使用常規(guī)記錄或通過(guò)人類觀察獲得這些數(shù)據(jù)需要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力，由于硬件和軟件的限制，很多識(shí)別方法并不容易實(shí)現(xiàn)，而新的無(wú)創(chuàng)記錄設(shè)備的應(yīng)用則是生態(tài)聲學(xué)的重點(diǎn)。

大多數(shù)棲息地中存在的噪聲以及許多生物群落中同時(shí)鳴叫，如何實(shí)現(xiàn)生物種的識(shí)別是很困難的，需要做更多的工作來(lái)解決識(shí)別所有物種以及它們?cè)诙嘀簧锏泥须s錄音中發(fā)聲的準(zhǔn)確時(shí)間的問(wèn)題。目前的技術(shù)都是要通過(guò)最多的人工干預(yù)來(lái)完成，尤其是需要手動(dòng)將錄音分割成生物音頻音節(jié)。小的音頻數(shù)據(jù)的處理通常是手動(dòng)去噪噪聲和/或手動(dòng)分割實(shí)現(xiàn)，并且只有少量物種，這些技術(shù)僅用于標(biāo)記記錄，不足以檢測(cè)發(fā)聲的確切時(shí)間。

大多數(shù)生物音頻的識(shí)別技術(shù)都是基于對(duì)音頻頻譜圖的視覺(jué)檢查。由人類專家連續(xù)識(shí)別大量生物音頻的頻譜圖是一項(xiàng)極其費(fèi)時(shí)費(fèi)力的任務(wù)。因此，急需自動(dòng)識(shí)別生物叫聲。

生物音頻的識(shí)別在生物聲學(xué)和生態(tài)學(xué)中越來(lái)越重要，作為一種工具，可以促進(jìn)無(wú)人值守的監(jiān)測(cè)、公民科學(xué)和其他具有大量音頻數(shù)據(jù)的應(yīng)用。對(duì)于生物音頻，研究的任務(wù)包括識(shí)別物種和個(gè)體，許多研究只考慮單聲道的情況，使用的是孤立或低背景干擾的單個(gè)生物的記錄。從混合音頻中分離出單一的生物音頻是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，生物音頻通常包含快速的音調(diào)調(diào)制，這些調(diào)制攜帶的信息可能在自動(dòng)識(shí)別中有用。

生物音頻復(fù)雜多變、單調(diào)、簡(jiǎn)短、重復(fù)、固定，通常由一連串的音符組成。生物音頻通常分為四個(gè)層次：音符、音節(jié)、短語(yǔ)和生物叫聲，其中音節(jié)在生物物種識(shí)別中起著重要作用。音節(jié)被用來(lái)解決多種生物聲音波形重疊的問(wèn)題。目前所有的相關(guān)技術(shù)都是提取單個(gè)音節(jié)的特征，而不是提取生物叫聲的一段特征來(lái)進(jìn)行生物物種識(shí)別，并且識(shí)別不夠準(zhǔn)確。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問(wèn)題，尤其是使用常規(guī)記錄或通過(guò)人類觀察獲得這些數(shù)據(jù)需要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力，由于硬件和軟件的限制，很多識(shí)別方法并不容易實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題，提出了一種具有頻譜-時(shí)間空間界面的生物多樣性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。技術(shù)方案為：

一種具有頻譜-時(shí)間空間界面的生物多樣性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括業(yè)務(wù)層、數(shù)據(jù)層、展現(xiàn)層，