Metody automatycznego rozpoznawania głosów ptaków

Prezentacja na temat: "Metody automatycznego rozpoznawania głosów ptaków"— Zapis prezentacji:

1 Metody automatycznego rozpoznawania głosów ptaków
Dr inż. Robert Wielgat Metody automatycznego rozpoznawania głosów ptaków Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa w Tarnowie Zakład Elektroniki i Telekomunikacji Święto Uczelni 19 maja 2011

2 System akustycznego monitoringu ptaków – program rozpoznający
Metody automatycznego rozpoznawania głosów ptaków Dr inż. Robert Wielgat System akustycznego monitoringu ptaków – program rozpoznający Internet Stacaja meteo Kamera cyfrowa Serwer WWW Moduł komunikacji radiowej System ekspertowy Urzą-dzenie wabiące Baza danych Cyfrowy rejestrator audio Program rozpoznający Serwer GIS Aparat cyfrowy GPS Macierz mikrofonowa Program rozpoznający wczytuje pliki dźwiękowe nagrane cyfrowym rejestratorem audio w celu automatycznego rozpoznania gatunku śpiewającego ptaka. Informacja o rozpoznanym gatunku jest następnie zapisywana do bazy danych.

3 Charakterystyka głosów ptaków
Metody automatycznego rozpoznawania głosów ptaków Dr inż. Robert Wielgat Charakterystyka głosów ptaków - Dźwięki głównie harmoniczne, zasadniczo brak składowych szumowych - Dwie pary strun głosowych, - W przypadku wielu głosów ptaków występują składowe ultradźwiękowe niesłyszalne dla ucha ludzkiego

4 Trudności w rozpoznawaniu głosów ptaków
Metody automatycznego rozpoznawania głosów ptaków Dr inż. Robert Wielgat Trudności w rozpoznawaniu głosów ptaków Naśladownictwo - myszołów - szpak naśladujący myszołowa Nakładanie się głosów ptaków tzw. efekt „coctail party” - ptaki śpiewające jednocześnie Rozpoznawanie w warunkach dużego szumu i hałasu otoczenia Rozpoznawanie dużej liczby gatunków ptaków

5 Rozpoznawanie głosów ptaków - prefiltracja
Metody automatycznego rozpoznawania głosów ptaków Dr inż. Robert Wielgat Rozpoznawanie głosów ptaków - prefiltracja Głos puszczyka

6 Rozpoznawanie głosów ptaków - prefiltracja
Metody automatycznego rozpoznawania głosów ptaków Dr inż. Robert Wielgat Rozpoznawanie głosów ptaków - prefiltracja

7 Rozpoznawanie głosów ptaków - detekcja
Metody automatycznego rozpoznawania głosów ptaków Dr inż. Robert Wielgat Rozpoznawanie głosów ptaków - detekcja Prawidłowa detekcja

8 Rozpoznawanie głosów ptaków - detekcja
Metody automatycznego rozpoznawania głosów ptaków Dr inż. Robert Wielgat Rozpoznawanie głosów ptaków - detekcja Błędna detekcja Prawidłowa detekcja

9 Rozpoznawanie głosów ptaków - klasyfikacja
Metody automatycznego rozpoznawania głosów ptaków Dr inż. Robert Wielgat Rozpoznawanie głosów ptaków - klasyfikacja Wczytaj fragment przefiltrowanego nagrania n=0, Pmax=0 Start Zapisz rozpoznany gatunek do bazy n>N Tak Nie Ekstrakcja cech -MFCC Stop n=n+1 Oblicz prawdopodobieństwo dla HMM n-tego gatunku MFCC – parametry mel-cepstralne (ang. Mel-Frequency Cepstral Coefficients) HMM – ukryte modele Markowa (ang. Hidden Markov Models) N – liczba gatunków ptaków w słowniku dla danego pasma P - prawdopodobieństwo P > Pprog Gatunek odrzucony Nie Tak P > Pmax Nowy kandydat Tak Nie

10 Metody automatycznego rozpoznawania głosów ptaków Dr inż
Metody automatycznego rozpoznawania głosów ptaków Dr inż. Robert Wielgat Wyniki Eksperymentów Gatunek Typ sygnału Skuteczność Rozpoznawania [%] Błąd rozpoznawania Wodniczka B 92,86 Gąsiorek A 100 0,35 Krzyżówka 25 Słowik szary Świergotek łąkowy Sosnówka Uszatka Bogatka I Myszołów 78,95 0,24 Mazurek C 92,31 Dziwonia Pierwiosnek E Gawron 98,33 Piecuszek 78,57 Kawka Kowalik Derkacz 98,68 0,25 Puszczyk Kukułka 79,49 0,12 Puszczyk uralski 0,48 Dzięcioł duży Szpak Ortolan Piegża Zięba G 0,13 Kwiczoł Sójka Dudek 1,37 Dymówka 54,55 ŚREDNIA 93,33 0,11 Krętogłów 98,37

11 Wnioski i kierunki dalszych prac
Metody automatycznego rozpoznawania głosów ptaków Dr inż. Robert Wielgat Wnioski i kierunki dalszych prac Wnioski Rozpoznawanie głosów ptaków z wykorzystaniem prefiltracji, parametrów Mel-cepstralnych (MFCC) oraz niejawnych modeli Markowa (HMM) okazało się najlepszą z przebadanych strategii rozpoznawania. Za pomocą opracowanej metody jest możliwe wykrywanie obecności niektórych gatunków ptaków w terenie z dużym stopniem prawdopodobieństwa. Kierunki dalszych prac Powiększenie rozmiaru słownika do około 100 gatunków Opracowanie skutecznych metod detekcji oraz odszumiania sygnału Integracja programu rozpoznającego z pozostałymi elementami systemu

12 Dziękuję Państwu za uwagę
Metody automatycznego rozpoznawania głosów ptaków Dr inż. Robert Wielgat Dziękuję Państwu za uwagę