基于音頻分析技術(shù)的豬異常檢測(cè).pdf

1、在養(yǎng)殖業(yè)中，畜禽的健康情況、福利水準(zhǔn)和繁殖效率是評(píng)判養(yǎng)殖技術(shù)的重要指標(biāo)，也是決定養(yǎng)殖收益的主要因素。尤其是畜禽的健康，一旦流行性疾病在養(yǎng)殖場(chǎng)的飼養(yǎng)動(dòng)物間爆發(fā)，不僅會(huì)影響到該養(yǎng)殖場(chǎng)的收益水平，也可能給整個(gè)養(yǎng)殖行業(yè)帶來(lái)無(wú)法估量的經(jīng)濟(jì)損失。目前，養(yǎng)殖場(chǎng)對(duì)畜禽健康情況和福利水平的判斷還主要停留在飼養(yǎng)員觀察，由于飼養(yǎng)人員名額有限和各自經(jīng)驗(yàn)水平的不同，導(dǎo)致判斷結(jié)果可能不一樣，同時(shí)也不可避免出現(xiàn)漏檢和誤檢現(xiàn)象。所以僅僅依靠人力觀察很難滿足養(yǎng)殖規(guī)模與安

2、全保證這兩方面的需求。養(yǎng)豬業(yè)是我國(guó)農(nóng)業(yè)中的重要產(chǎn)業(yè)，對(duì)保障肉食品安全供應(yīng)有重要作用。隨著數(shù)字化監(jiān)控技術(shù)的不斷發(fā)展，如何利用遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)豬的健康檢測(cè)成為了目前研究的難點(diǎn)和熱點(diǎn)。本文闡述了國(guó)內(nèi)外自動(dòng)化技術(shù)在畜禽監(jiān)測(cè)的研究近況，分析了監(jiān)控系統(tǒng)以及聲音識(shí)別技術(shù)，并提出了基于音頻分析技術(shù)的豬異常檢測(cè)。有助于提高養(yǎng)殖場(chǎng)的管理效率，提高豬的健康福利水平。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴基于流媒體技術(shù)的數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)在養(yǎng)殖場(chǎng)的應(yīng)用。在監(jiān)控系統(tǒng)整

3、體架構(gòu)的基礎(chǔ)上，分析了系統(tǒng)所需要的硬件(拾音器、攝像頭等)和軟件(iVMS-4200)。然后通過(guò)FFmpeg音頻編碼技術(shù)把監(jiān)控系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)從“復(fù)合流”重新編碼為音頻數(shù)據(jù)。最后研究頻譜減法降噪、小波閾值降噪和自適應(yīng)濾波抵消法三種降噪方法，分析三種方法的降噪原理并對(duì)比三種降噪方法對(duì)帶噪聲音信號(hào)的降噪效果，從中選出一個(gè)降噪效果較好的為后期的聲音識(shí)別提供信噪比相對(duì)更高的聲音信號(hào)。⑵豬咳嗽聲特征參數(shù)提取與識(shí)別的研究。分析豬咳嗽聲的聲學(xué)特性，對(duì)

4、其進(jìn)行特征參數(shù)提取，并利用隱馬爾科夫模型實(shí)現(xiàn)豬咳嗽聲的識(shí)別。首先通過(guò)預(yù)加重、分幀加窗和端點(diǎn)檢測(cè)對(duì)豬咳嗽聲進(jìn)行預(yù)處理；然后對(duì)每一幀的聲音信號(hào)提取特征參數(shù)，并以特征參數(shù)序列為觀測(cè)值輸入隱馬爾科夫模型，對(duì)模型進(jìn)行初始化；最后通過(guò)Baum-Welch算法對(duì)初始模型進(jìn)行訓(xùn)練，利用訓(xùn)練好的模型通過(guò)Viterbi算法對(duì)豬咳嗽聲進(jìn)行識(shí)別。其中特征參數(shù)選擇常用的線性預(yù)測(cè)倒譜系數(shù)、梅爾倒譜系數(shù)以及它們的一階差分。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明隱馬爾科夫模型可以完成對(duì)豬咳嗽聲

5、的識(shí)別，而且在梅爾倒譜系數(shù)及其一階差分作為特征參數(shù)時(shí)，識(shí)別率最高。⑶分析了4種豬異常聲音，利用三種不同聲音識(shí)別方法對(duì)豬四種異常聲音進(jìn)行識(shí)別，并對(duì)三種識(shí)別方法進(jìn)行優(yōu)選。本論文分別從時(shí)域、頻域和變換域分析豬咳嗽聲、打斗聲、餓叫聲和抽搐聲四種豬異常聲音，比較它們的特點(diǎn)和區(qū)別；在隱馬爾科夫模型的基礎(chǔ)上引進(jìn)另外兩種聲音識(shí)別方法：矢量量化和動(dòng)態(tài)時(shí)間歸正，分析三種方法的特點(diǎn)以及對(duì)豬異常聲音的識(shí)別結(jié)果；針對(duì)單一算法識(shí)別率不高的問(wèn)題，應(yīng)用歐氏距離融合歸類(lèi)