專利名稱：一種用于水生哺乳動(dòng)物的聲學(xué)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聲納信號(hào)處理及水生哺乳動(dòng)物監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，特別涉及一種用于水生哺 乳動(dòng)物的聲學(xué)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
隨著人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人類的活動(dòng)，人類對(duì)水生哺乳動(dòng)物的生存造成了很大 的影響。由于水環(huán)境污染，捕撈，水上交通等因素的影響，很多水生哺乳動(dòng)物的生 存都在面臨著極大的威脅，部分水生哺乳動(dòng)物已經(jīng)處在滅絕的邊緣。為了更好的對(duì) 他們進(jìn)行保護(hù)，需要對(duì)他們的生存狀況和生活習(xí)性進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
目前普遍采用的光學(xué)手段(錄像、拍照等)受氣候以及水生哺乳動(dòng)物在水下活 動(dòng)的限制。目前的光學(xué)拍照設(shè)備一般有可見光和紅外兩種方式，但這兩種方式受天 氣影響都很大，如果遇到大霧或者其他能見度較差的天氣，光學(xué)手段很難取得理想 的監(jiān)測(cè)效果。另外，由于海面上很難獲取支撐物，所以光學(xué)儀器的布防位置一般離 海面較近，所以光學(xué)儀器的視野會(huì)受到很大的限制。
很多水生哺乳動(dòng)物如鯨魚、海豚、江豚等利用聲音進(jìn)行種群個(gè)體之間的交流、 探測(cè)周圍環(huán)境、發(fā)現(xiàn)獵物等。相對(duì)可見光來說，聲波在水中的傳播損失要小得多， 因此聲學(xué)手段可以作為水生哺乳動(dòng)物一種很好的監(jiān)測(cè)手段。目前國(guó)內(nèi)還沒有采用聲 學(xué)手段對(duì)水聲哺乳動(dòng)物進(jìn)行監(jiān)測(cè)的產(chǎn)品，國(guó)際上這類產(chǎn)品大都依靠直接監(jiān)聽的方法 對(duì)水聲哺乳動(dòng)物進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其監(jiān)聽的頻段主要在中低頻段。水聲哺乳動(dòng)物發(fā)聲的頻 率范圍很寬，以海豚為例，其聲音可以覆蓋10服z-200kHz的頻段，因此，需要一種 寬帶信號(hào)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)水生哺乳動(dòng)物進(jìn)行監(jiān)測(cè)。另外，單純依靠監(jiān)聽的監(jiān)測(cè)方法很 難實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)和對(duì)監(jiān)測(cè)目標(biāo)進(jìn)行分類，應(yīng)當(dāng)充分利用水生哺乳動(dòng)物聲信號(hào)的時(shí)頻 結(jié)構(gòu)對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種利用聲學(xué)手段進(jìn)行水生哺乳動(dòng) 物監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)及方法，采用本發(fā)明提出的聲學(xué)監(jiān)測(cè)設(shè)備可以很好的彌補(bǔ)光學(xué)監(jiān)測(cè)手 段的不足，為水生哺乳動(dòng)物的監(jiān)測(cè)提供一種新方法和系統(tǒng)方案。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種用于水生哺乳動(dòng)物的聲學(xué)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括
一聲信號(hào)接收模塊，用于根據(jù)設(shè)置的系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，接收水生哺乳動(dòng)物的聲信號(hào)。
一聲信號(hào)調(diào)理模塊，用于將接收到的水生哺乳動(dòng)物的聲信號(hào)進(jìn)行調(diào)理。 一聲信號(hào)采集模塊，用于采集調(diào)理后的水生哺乳動(dòng)物的聲信號(hào)。 一聲信號(hào)儲(chǔ)存模塊，用于儲(chǔ)存采集到的水生哺乳動(dòng)物的聲信號(hào)。 一數(shù)據(jù)處理模塊，用于對(duì)采集到的水生哺乳動(dòng)物的聲信號(hào)進(jìn)行處理。及 一數(shù)據(jù)顯示模塊，用于顯示處理后的結(jié)果。
其中，所述數(shù)據(jù)處理模塊，根據(jù)水生哺乳動(dòng)物的聲信號(hào)計(jì)算該聲信號(hào)的時(shí)頻圖， 從所述時(shí)頻圖中提取該聲信號(hào)的時(shí)頻特征曲線，并通過所述時(shí)頻特征曲線判斷水生 哺乳動(dòng)物的特征，完成對(duì)水生哺乳動(dòng)物的監(jiān)測(cè)過程。
其中，所述監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還包括一聲信號(hào)音頻輸出模塊，用于對(duì)采集到的水生哺乳 動(dòng)物的聲信號(hào)進(jìn)行處理后，直接輸出該聲學(xué)信號(hào)的監(jiān)聽音頻信號(hào)。
其中，所述數(shù)據(jù)處理模塊包括-
一時(shí)頻圖計(jì)算模塊，用于將采集到的水生哺乳動(dòng)物的聲信號(hào)通過傅立葉變換計(jì) 算，得到該聲信號(hào)的時(shí)頻圖-
對(duì)聲信號(hào)S'、 &、…,&進(jìn)行快速傅立葉變換，得到與聲信號(hào)A、 &、、對(duì)應(yīng)
的信號(hào)頻譜^、 ^、 ...，S"，將所述信號(hào)頻譜^^-W，2，……看作是一個(gè)向量，則 由向量&，fc-(U，2'……組成一個(gè)時(shí)頻矩陣，該時(shí)頻矩陣即為聲信號(hào)的時(shí)頻圖。
一特征曲線提取模塊，用于從所述時(shí)頻圖中提取該聲信號(hào)的時(shí)頻特征曲線-
首先選擇聲信號(hào)的幅度域值，對(duì)選取的處理區(qū)域進(jìn)行二值化，然后對(duì)所述時(shí)頻 圖中的連通區(qū)域進(jìn)行跟蹤，再選擇聲信號(hào)的長(zhǎng)度域值，對(duì)跟蹤結(jié)果進(jìn)行確認(rèn)，最后 提取時(shí)頻特征曲線，根據(jù)該聲信號(hào)的時(shí)頻特征曲線判斷水生哺乳動(dòng)物的特征。
其中，所述數(shù)據(jù)處理模塊還包括一處理區(qū)域選取模塊，用于在提取時(shí)頻特征曲 線之前，確定該時(shí)頻特征曲線在時(shí)頻圖所處的位置。
其中，所述系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)包括監(jiān)測(cè)目標(biāo)聲信號(hào)頻率范圍、監(jiān)測(cè)目標(biāo)聲信號(hào)時(shí) 頻曲線長(zhǎng)度、聲信號(hào)采樣頻率。
其中，整套系統(tǒng)采用兩種方式進(jìn)行海豚監(jiān)測(cè)， 一種方式是通過音頻輸出直接監(jiān) 聽海豚聲信號(hào)；另外一種方式是通過數(shù)據(jù)處理監(jiān)測(cè)海豚。數(shù)據(jù)顯示模塊主要顯示數(shù) 據(jù)處理模塊對(duì)海豚聲信號(hào)處理后結(jié)果，這里處理結(jié)果主要是指時(shí)頻特征曲線。
本發(fā)明還提供了一種用于水生晡乳動(dòng)物的聲學(xué)監(jiān)測(cè)方法，包括以下步驟-(1)設(shè)定系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)；所述系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)包括監(jiān)測(cè)目標(biāo)聲信號(hào)頻率范圍、
5監(jiān)測(cè)目標(biāo)聲信號(hào)時(shí)頻曲線長(zhǎng)度、聲信號(hào)采樣頻率。
(2) 錄取水生哺乳動(dòng)物的聲信號(hào)。
(3) 根據(jù)錄取的聲信號(hào)數(shù)據(jù)，計(jì)算該聲信號(hào)的時(shí)頻圖。
(31) 積累水生哺乳動(dòng)物的聲信號(hào)數(shù)據(jù)；為了達(dá)到一定的頻率分辨率，海豚聲 信號(hào)數(shù)據(jù)需要累積一定的時(shí)間長(zhǎng)度，假設(shè)累積的時(shí)間長(zhǎng)度為A/。同時(shí)，為了保證時(shí) 頻圖在時(shí)間軸上的采樣率，可以使前后兩端聲信號(hào)數(shù)據(jù)之間存在一定的重疊。
(32) 將水生哺乳動(dòng)物的聲信號(hào)通過傅立葉變換計(jì)算，得到該聲信號(hào)的時(shí)頻圖-
對(duì)聲信號(hào)^、 A、 進(jìn)行快速傅立葉變換，得到與聲信號(hào)A、 A、 .../"對(duì)應(yīng)
的信號(hào)頻譜&、 &、…,&,將所述信號(hào)頻譜&，A^0，1，2，……看作是一個(gè)向量，則
由向量&A-G，1，2，……組成一個(gè)時(shí)頻矩陣，該時(shí)頻矩陣即為聲信號(hào)的時(shí)頻圖。
(33) 選取處理區(qū)域
時(shí)頻圖的像素?cái)?shù)比較多，為了提高計(jì)算效率，在提取時(shí)頻特征曲線之前，需要 確定時(shí)頻特征曲線在時(shí)頻圖所處的位置，這些工作通過處理區(qū)域選取模塊完成。
(34) 從所述時(shí)頻圖中提取該聲信號(hào)的時(shí)頻特征曲線
(341) 選擇聲信號(hào)的幅度域值，對(duì)選取的處理區(qū)域進(jìn)行二值化。
(342) 對(duì)所述時(shí)頻圖中的連通區(qū)域進(jìn)行跟蹤。
(343) 選擇聲信號(hào)的長(zhǎng)度域值，對(duì)跟蹤結(jié)果進(jìn)行確認(rèn)。
(344) 提取最終的時(shí)頻特征曲線，根據(jù)該聲信號(hào)的時(shí)頻特征曲線判斷水生哺乳 動(dòng)物的特征。
(4) 從所述時(shí)頻圖中提取該聲信號(hào)的時(shí)頻特征曲線。
(5) 根據(jù)所述時(shí)頻特征曲線判斷水生哺乳動(dòng)物的特征。
其中，所述監(jiān)測(cè)方法還包括一利用聲信號(hào)音頻輸出模塊對(duì)采集到的水生哺乳動(dòng) 物的聲信號(hào)進(jìn)行處理后，直接輸出該聲學(xué)信號(hào)的監(jiān)聽音頻信號(hào)的步驟。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于
(1) 本發(fā)明釆用聲學(xué)手段監(jiān)測(cè)水生哺乳動(dòng)物，此系統(tǒng)及方法受天氣影響較小， 而且具有監(jiān)測(cè)距離遠(yuǎn)，可監(jiān)測(cè)大帶寬信號(hào)，并可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)。
(2) 本發(fā)明可以同時(shí)采用人工監(jiān)聽和聲信號(hào)特征分析兩種方式進(jìn)行監(jiān)測(cè)。


圖1是本發(fā)明用于水生哺乳動(dòng)物的聲學(xué)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖； 圖2是本發(fā)明用于水生哺乳動(dòng)物的聲學(xué)監(jiān)測(cè)方法的流程圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例聲信號(hào)數(shù)據(jù)累積和時(shí)頻圖構(gòu)建示意圖4是本發(fā)明實(shí)施例時(shí)頻圖示意圖5是本發(fā)明實(shí)施例選擇處理區(qū)域示意圖6是本發(fā)明實(shí)施例時(shí)頻特征曲線示意圖。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施例以一種水生哺乳動(dòng)物海豚為例，結(jié)合本發(fā)明提出的方法和系統(tǒng)方案 對(duì)海豚的聲學(xué)監(jiān)測(cè)方法及系統(tǒng)進(jìn)行說明。
本實(shí)施例的用于水生哺乳動(dòng)物的聲學(xué)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，如圖1所示，包括聲信號(hào)接 收、聲信號(hào)調(diào)理、聲信號(hào)音頻輸出、聲信號(hào)采集、聲信號(hào)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)顯 示七個(gè)模塊。
在上述系統(tǒng)模塊中，聲信號(hào)接收采用水聽器，聲信號(hào)采集采用采集卡或者AD 器件，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)通過硬盤或者其他存儲(chǔ)設(shè)備，聲信號(hào)接收和聲信號(hào)采集模塊之間通 過電纜和電纜接頭連接，聲信號(hào)采集設(shè)備和聲信號(hào)存儲(chǔ)設(shè)備之間連接與采集設(shè)備和
存儲(chǔ)設(shè)備的類型有關(guān)，數(shù)據(jù)處理可以采用數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)或者通用CPU (如 x86等)，數(shù)據(jù)顯示采用液晶顯示器，數(shù)據(jù)顯示設(shè)備可以根據(jù)需要選擇配置。
海豚生活的水下世界視距有限，有的地方甚至非?；鞚?，正是這些環(huán)境因素造 就了性能優(yōu)異的海豚聲納系統(tǒng)，海豚聲納系統(tǒng)是千百年自然選擇和進(jìn)化的產(chǎn)物。通 過聲納系統(tǒng)，海豚可以完成種群個(gè)體識(shí)別和定位、導(dǎo)航、避障、覓食、躲避天敵(如 虎鯨等)多種任務(wù)。海豚發(fā)射的聲音信號(hào)覆蓋的頻段特別寬，與海豚的種類以及海 豚個(gè)體的年齡、性別以及生活環(huán)境等都有關(guān)系。 一般來說，海豚發(fā)出的聲音信號(hào)的 頻率范圍為100Hz至200kHz，用于自我標(biāo)志的哨聲信號(hào)的頻率較低(低于100kHz), 用于環(huán)境探測(cè)的聲信號(hào)的頻率相對(duì)較高(最大可達(dá)200kHz)。
根據(jù)海豚發(fā)出的聲信號(hào)的特點(diǎn)，采用單通道500kHz的采樣率，采樣精度16位， 前端采用球形水聽器，水聽器頻率影響范圍為500Hz至120kHz，水聽器靈敏度為 -180dB。信號(hào)調(diào)理模塊的信號(hào)增益最大80dB，海豚聲信號(hào)經(jīng)過信號(hào)調(diào)理以后，同時(shí) 音頻輸出和作為采集卡的輸入。為了保證監(jiān)測(cè)效果采用連續(xù)實(shí)時(shí)信號(hào)存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)可 以根據(jù)需求選擇不同的存儲(chǔ)介質(zhì)，這里最大數(shù)據(jù)率為1Mbytes/s，因此選擇普通串口 硬盤即可，存儲(chǔ)容量大于500GByts。考慮到使用環(huán)境比較特殊，數(shù)據(jù)處理采用無風(fēng) 扇小型工控機(jī)，數(shù)據(jù)顯示采用普通液晶顯示器。
整套系統(tǒng)采用兩種方式進(jìn)行海豚監(jiān)測(cè)， 一種方式是通過音頻輸出直接監(jiān)聽海豚 聲信號(hào)；另外一種方式是通過數(shù)據(jù)處理監(jiān)測(cè)海豚。數(shù)據(jù)顯示模塊主要顯示數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)海豚聲信號(hào)處理后結(jié)果，這里處理結(jié)果主要是指時(shí)頻特征曲線。
下面，對(duì)海豚聲信號(hào)數(shù)據(jù)處理模塊的處理流程進(jìn)行詳細(xì)說明，如圖2所示。
(1) 累積聲信號(hào)數(shù)據(jù)-
為了達(dá)到一定的頻率分辨率，海豚聲信號(hào)數(shù)據(jù)需要累積一定的時(shí)間長(zhǎng)度，假設(shè) 累積的時(shí)間長(zhǎng)度為&。同時(shí)，為了保證時(shí)頻圖在時(shí)間軸上的采樣率，可以使前后兩 端聲信號(hào)數(shù)據(jù)之間存在一定的重疊。如圖3所示，前后兩端聲信號(hào)數(shù)據(jù)之間在時(shí)間 軸上存在^"—長(zhǎng)度的重疊。
(2) 計(jì)算信號(hào)頻譜
數(shù)據(jù)累積完成以后，采用快速傅立葉變換(FFT，F(xiàn)ast Fourier Transfrom)計(jì)算信號(hào)頻 譜。如圖3所示，對(duì)信號(hào)^進(jìn)行快速傅立葉變換后得到其頻域表示A。
(3) 構(gòu)建時(shí)頻圖
在海豚監(jiān)測(cè)過程中，連續(xù)采集聲信號(hào)，連續(xù)采集過程中重復(fù)完成^、 &、 ...,s"聲 信號(hào)累積并計(jì)算信號(hào)頻譜^、 &、…,S"，這里信號(hào)頻譜^，^^0，1，2，……可以看作 是一個(gè)向量，則由向量^^-G，1，2，……組成一個(gè)時(shí)頻矩陣，此時(shí)頻矩陣即時(shí)頻圖。 圖4中給出了一個(gè)海豚聲信號(hào)時(shí)頻圖構(gòu)建的實(shí)例。
(4) 選取處理區(qū)域
時(shí)頻圖的像素?cái)?shù)比較多，為了提高計(jì)算效率，在提取時(shí)頻特征曲線之前，需要 確定時(shí)頻特征曲線在時(shí)頻圖所處的位置，這些工作通過處理區(qū)域的選擇完成。圖5 給出了兩個(gè)選擇的處理區(qū)域，其中區(qū)域R1和R2中均包含了海豚聲信號(hào)的時(shí)頻特征 曲線。
(5) 提取時(shí)頻特征曲線
(51) 選擇幅度域值，對(duì)選取的處理區(qū)域進(jìn)行二值化。
(52) 對(duì)圖像中的連通區(qū)域進(jìn)行跟蹤。
(53) 選擇長(zhǎng)度域值，對(duì)跟蹤結(jié)果中進(jìn)行確認(rèn)。
(54) 提取最終的時(shí)頻特征曲線，根據(jù)所述時(shí)頻特征曲線判斷水生哺乳動(dòng)物的 特征。圖5中區(qū)域R1和R2中繪制了提取的海豚聲信號(hào)的時(shí)頻特征曲線。
圖6中給出了同一種群中三個(gè)不同海豚個(gè)體(A、 B、 C)的時(shí)頻特征曲線，其 中多次提取了每只海豚個(gè)體的時(shí)頻特征曲線，從圖6中可以看出，不同的海豚個(gè)體 的時(shí)頻特征曲線具有不同的特征，在圖6中可以通過海豚聲信號(hào)的時(shí)頻特征曲線實(shí) 現(xiàn)聲學(xué)手段對(duì)海豚的監(jiān)測(cè)。
權(quán)利要求
1、一種用于水生哺乳動(dòng)物的聲學(xué)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，所述聲學(xué)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括一聲信號(hào)接收模塊，用于根據(jù)設(shè)置的系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，接收水生哺乳動(dòng)物的聲信號(hào)；一聲信號(hào)調(diào)理模塊，用于將接收到的水生哺乳動(dòng)物的聲信號(hào)進(jìn)行調(diào)理；一聲信號(hào)采集模塊，用于采集調(diào)理后的水生哺乳動(dòng)物的聲信號(hào)；一聲信號(hào)儲(chǔ)存模塊，用于儲(chǔ)存采集到的水生哺乳動(dòng)物的聲信號(hào)；一數(shù)據(jù)處理模塊，用于對(duì)采集到的水生哺乳動(dòng)物的聲信號(hào)進(jìn)行處理；及一數(shù)據(jù)顯示模塊，用于顯示處理后的結(jié)果；其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理模塊，根據(jù)水生哺乳動(dòng)物的聲信號(hào)計(jì)算該聲信號(hào)的時(shí)頻圖，從所述時(shí)頻圖中提取該聲信號(hào)的時(shí)頻特征曲線，并通過所述時(shí)頻特征曲線判斷水生哺乳動(dòng)物的特征，完成對(duì)水生哺乳動(dòng)物的監(jiān)測(cè)過程。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲學(xué)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還包括一 聲信號(hào)音頻輸出模塊，用于對(duì)采集到的水生哺乳動(dòng)物的聲信號(hào)進(jìn)行處理后，直接輸 出該聲學(xué)信號(hào)的監(jiān)聽音頻信號(hào)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲學(xué)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理模塊包括 一時(shí)頻圖計(jì)算模塊，用于將采集到的水生哺乳動(dòng)物的聲信號(hào)通過傅立葉變換計(jì)算，得到該聲信號(hào)的時(shí)頻圖對(duì)聲信號(hào)^、 &、 進(jìn)行快速傅立葉變換，得到與聲信號(hào)A、 A、…/"對(duì)應(yīng)的信號(hào)頻譜A、 ^、 ...，S"，將所述信號(hào)頻譜&J-0，1，2，……看作是一個(gè)向量，則 由向量^J-^1，2，……組成一個(gè)時(shí)頻矩陣，該時(shí)頻矩陣即為聲信號(hào)的時(shí)頻圖； 一特征曲線提取模塊，用于從所述時(shí)頻圖中提取該聲信號(hào)的時(shí)頻特征曲線 首先選擇聲信號(hào)的幅度域值，對(duì)選取的處理區(qū)域進(jìn)行二值化，然后對(duì)所述時(shí)頻 圖中的連通區(qū)域進(jìn)行跟蹤，再選擇聲信號(hào)的長(zhǎng)度域值，對(duì)跟蹤結(jié)果進(jìn)行確認(rèn)，最后 提取時(shí)頻特征曲線，根據(jù)該聲信號(hào)的時(shí)頻特征曲線判斷水生哺乳動(dòng)物的特征。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的聲學(xué)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理模塊還包 括一處理區(qū)域選取模塊，用于在提取時(shí)頻特征曲線之前，確定該時(shí)頻特征曲線在時(shí) 頻圖所處的位置。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲學(xué)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)包括 監(jiān)測(cè)目標(biāo)聲信號(hào)頻率范圍、監(jiān)測(cè)目標(biāo)聲信號(hào)時(shí)頻曲線長(zhǎng)度、聲信號(hào)采樣頻率。
6、 一種用于水生哺乳動(dòng)物的聲學(xué)監(jiān)測(cè)方法，該方法包括以下步驟(1) 設(shè)定系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)；(2) 錄取水生哺乳動(dòng)物的聲信號(hào)；(3) 根據(jù)錄取的聲信號(hào)數(shù)據(jù)，計(jì)算該聲信號(hào)的時(shí)頻圖；(4) 從所述時(shí)頻圖中提取該聲信號(hào)的時(shí)頻特征曲線；(5) 根據(jù)所述時(shí)頻特征曲線判斷水生哺乳動(dòng)物的特征。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的聲學(xué)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述監(jiān)測(cè)方法還包括一 利用聲信號(hào)音頻輸出模塊對(duì)采集到的水生哺乳動(dòng)物的聲信號(hào)進(jìn)行處理后，直接輸出 該聲學(xué)信號(hào)的監(jiān)聽音頻信號(hào)的步驟。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的聲學(xué)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述步驟(3)包括(31) 積累水生哺乳動(dòng)物的聲信號(hào)數(shù)據(jù)；(32) 將水生哺乳動(dòng)物的聲信號(hào)通過傅立葉變換計(jì)算，得到該聲信號(hào)的時(shí)頻圖-對(duì)聲信號(hào)A、 &、 進(jìn)行快速傅立葉變換，得到與聲信號(hào)A、 &、 ...,s"對(duì)應(yīng)的信號(hào)頻譜A、 &、 將所述信號(hào)頻譜^A-(U，2，……看作是一個(gè)向量，則由向量&J-"1，2，……組成一個(gè)時(shí)頻矩陣，該時(shí)頻矩陣即為聲信號(hào)的時(shí)頻圖；(33) 從所述時(shí)頻圖中提取該聲信號(hào)的時(shí)頻特征曲線(331) 選擇聲信號(hào)的幅度域值，對(duì)選取的處理區(qū)域進(jìn)行二值化；(332) 對(duì)所述時(shí)頻圖中的連通區(qū)域進(jìn)行跟蹤；(333) 選擇聲信號(hào)的長(zhǎng)度域值，對(duì)跟蹤結(jié)果進(jìn)行確認(rèn)；(334) 提取最終的時(shí)頻特征曲線，根據(jù)該聲信號(hào)的時(shí)頻特征曲線判斷水生哺乳 動(dòng)物的特征。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的聲學(xué)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述步驟(3)還包括 一在提取時(shí)頻特征曲線之前，確定該時(shí)頻特征曲線在時(shí)頻圖所處的位置的步驟。
10、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的聲學(xué)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)包 括監(jiān)測(cè)目標(biāo)聲信號(hào)頻率范圍、監(jiān)測(cè)目標(biāo)聲信號(hào)時(shí)頻曲線長(zhǎng)度、聲信號(hào)采樣頻率。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于水生哺乳動(dòng)物的聲學(xué)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法。該系統(tǒng)包括聲信號(hào)接收、聲信號(hào)調(diào)理、聲信號(hào)音頻輸出、聲信號(hào)采集、聲信號(hào)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)顯示七個(gè)模塊。該方法包括以下步驟(1)設(shè)定系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)；(2)錄取水生哺乳動(dòng)物的聲信號(hào)；(3)根據(jù)錄取的聲信號(hào)數(shù)據(jù)，計(jì)算該聲信號(hào)的時(shí)頻域圖；(4)從所述時(shí)頻域圖中提取該聲信號(hào)的時(shí)頻特征曲線；(5)根據(jù)所述時(shí)頻域特征曲線判斷水生哺乳動(dòng)物的特征。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于(1)本發(fā)明采用聲學(xué)手段監(jiān)測(cè)水生哺乳動(dòng)物，此系統(tǒng)及方法受天氣影響較小，監(jiān)測(cè)距離遠(yuǎn)，可監(jiān)測(cè)大帶寬信號(hào)，并可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)。(2)本發(fā)明可以同時(shí)采用人工監(jiān)聽和聲信號(hào)特征分析兩種方式進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
文檔編號(hào)G01S15/00GK101644771SQ200810239729
公開日2010年2月10日 申請(qǐng)日期2008年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月16日
發(fā)明者維 劉, 力 尹, 戈 戴 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所