[發(fā)明專利]一種中華白海豚哨叫聲信號(hào)自動(dòng)檢測(cè)和提取方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210541058.1
• 申請(qǐng)日: 2022-05-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115050386A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-09-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李理;張宇翔;李向欣;苗洪波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號(hào): G10L25/03
• 分類號(hào): G10L25/03;G10L25/21;G10L25/27;G10L25/45;G10L25/48;G10L25/51
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1.一種中華白海豚哨叫聲信號(hào)自動(dòng)檢測(cè)和提取方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：對(duì)采集到的包含中華白海豚哨叫聲信號(hào)的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；

步驟2：對(duì)步驟1得到的包含中華白海豚哨叫聲信號(hào)的數(shù)據(jù)進(jìn)行截取，切分成若干個(gè)時(shí)間片段，對(duì)全部時(shí)間片段逐個(gè)執(zhí)行如下操作，得到含有中華白海豚哨叫聲信號(hào)的信號(hào)起止時(shí)間結(jié)果：

步驟A:對(duì)時(shí)間片段逐幀進(jìn)行短時(shí)功率譜計(jì)算，形成二維時(shí)頻圖；

步驟B：對(duì)時(shí)間片段的二維時(shí)頻圖，設(shè)置相關(guān)樣本長(zhǎng)度CorrNum和時(shí)間窗長(zhǎng)度SegNum，滿足SegNum＞CorrNum，CorrNum表示每一個(gè)采樣點(diǎn)計(jì)算與之相關(guān)的后續(xù)點(diǎn)個(gè)數(shù)，SegNum表示每個(gè)時(shí)間片段被切分為若干個(gè)時(shí)間窗的長(zhǎng)度，將時(shí)間片段按時(shí)間窗長(zhǎng)度SegNum劃分為若干個(gè)時(shí)間窗，對(duì)每個(gè)時(shí)間窗執(zhí)行以下操作：對(duì)時(shí)間窗內(nèi)的所有采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)頻圖進(jìn)行互相關(guān)計(jì)算，得到互相關(guān)矩陣secCoord_sup，對(duì)矩陣secCoord_sup沿行方向求和，得到時(shí)間窗內(nèi)的積分列向量；

步驟C：求取時(shí)間片段的互相關(guān)積分曲線；

步驟D：根據(jù)設(shè)定的閾值判斷時(shí)間片段的互相關(guān)積分曲線中是否存在中華白海豚哨叫聲信號(hào)，并得到信號(hào)起止時(shí)間；

步驟3：根據(jù)步驟2中自動(dòng)檢測(cè)并保存的含有中華白海豚哨叫聲信號(hào)的信號(hào)起止時(shí)間結(jié)果，重新對(duì)步驟1預(yù)處理后的信號(hào)進(jìn)行切分，然后對(duì)切分后得到的包含中華白海豚哨叫聲信號(hào)的信號(hào)按照步驟2中方法生成時(shí)頻圖，并自動(dòng)將每段信號(hào)生成的時(shí)頻圖保存。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中華白海豚哨叫聲信號(hào)自動(dòng)檢測(cè)和提取方法，其特征在于：步驟1所述預(yù)處理包括：降采樣處理、高通濾波和時(shí)域平滑濾波。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中華白海豚哨叫聲信號(hào)自動(dòng)檢測(cè)和提取方法，其特征在于：步驟B所述對(duì)時(shí)間窗內(nèi)的所有采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)頻圖進(jìn)行互相關(guān)計(jì)算，得到互相關(guān)矩陣secCoord_sup包括：

對(duì)時(shí)間窗內(nèi)的所有采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的功率譜進(jìn)行互相關(guān)計(jì)算：

其中，ρ_XY為第X列和第Y列的互相關(guān)值，Cov(X,Y)代表時(shí)頻圖第X列和第Y列的協(xié)方差，σ_X代表時(shí)頻圖第X列的標(biāo)準(zhǔn)差，σ_Y代表時(shí)頻圖第Y列的標(biāo)準(zhǔn)差；ρ_XY作為互相關(guān)矩陣secCoord第X行、第Y列的元素，得到互相關(guān)矩陣secCoord，所述互相關(guān)矩陣secCoord為SegNum維方陣；取secCoord的上三角矩陣secCoord_utri，每行保留從secCoord_utri主對(duì)角線元素開(kāi)始的前CorrNum個(gè)元素取值，其他位置全部置0，令q＝SegNum-CorrNum+1，從第q+i開(kāi)始，每行補(bǔ)充i個(gè)元素ρ_{(q+i)(SegNum+a)}得到矩陣secCoord_sup，其中i＝1,2,3,…,CorrNum-1，a＝1,2，…，i。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中華白海豚哨叫聲信號(hào)自動(dòng)檢測(cè)和提取方法，其特征在于：步驟C所述求取時(shí)間片段的互相關(guān)積分曲線包括：

將時(shí)間片段內(nèi)全部時(shí)間窗的積分列向量依次連接組成一個(gè)列向量矩陣，所述列向量矩陣中第m行元素表示時(shí)間片段內(nèi)第m個(gè)采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的互相關(guān)值，然后將列向量矩陣轉(zhuǎn)置，建立以時(shí)間為橫坐標(biāo)軸、以互相關(guān)值為縱坐標(biāo)軸的二維坐標(biāo)系，以采樣點(diǎn)的采樣時(shí)間為橫坐標(biāo)，以采樣點(diǎn)的互相關(guān)值為縱坐標(biāo)，得到時(shí)間片段各個(gè)采樣點(diǎn)的互相關(guān)積分曲線。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中華白海豚哨叫聲信號(hào)自動(dòng)檢測(cè)和提取方法，其特征在于：步驟D所述根據(jù)設(shè)定的閾值判斷時(shí)間片段的互相關(guān)積分曲線中是否存在中華白海豚哨叫聲信號(hào)，并計(jì)算其起止時(shí)間包括：

當(dāng)采樣點(diǎn)的互相關(guān)值大于設(shè)定的閾值，則判斷所述采樣點(diǎn)包含中華白海豚哨叫聲信號(hào)，在所述采樣點(diǎn)前的采樣點(diǎn)中，距離所述采樣點(diǎn)最近且互相關(guān)值與閾值重合的采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的采樣時(shí)間為中華白海豚哨叫聲信號(hào)的起始時(shí)間，記為t_start；

當(dāng)采樣點(diǎn)的互相關(guān)值小于設(shè)定的閾值，則判斷所述采樣點(diǎn)中華白海豚哨叫聲信號(hào)消失，在所述采樣點(diǎn)前的采樣點(diǎn)中，距離所述采樣點(diǎn)最近且互相關(guān)值與閾值重合的采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的采樣時(shí)間為中華白海豚哨叫聲信號(hào)的終止時(shí)間，記為t_end；

當(dāng)時(shí)間片段中包含中華白海豚哨叫聲信號(hào)起始時(shí)間但不包含其終止時(shí)間時(shí)，記錄中華白海豚哨叫聲信號(hào)的起始時(shí)間，并在下個(gè)時(shí)間片段時(shí)記錄中華白海豚哨叫聲信號(hào)的終止時(shí)間。