[发明专利]一种反刍动物反刍与吞咽次数的音频识别算法

说明书

技术领域

本发明涉及一种反刍动物反刍时间及次数的测量算法，属畜牧养殖工程音频识别技术领域。

背景技术

奶牛的反刍，俗称倒嚼，是指奶牛进食经过一段时间以后将半消化的食物返回嘴里再次咀嚼。通过对反刍的研究，可以分析胃液与唾液对食物的湿润度以及奶牛个体的健康状况，还可以很好地计算出单个奶牛个体的采食量。采食量是反刍动物健康和生产所需的营养物质的量化基础，所以准确地计算出奶牛的采食量对于奶牛的养殖和生产都有重要的意义。只有均衡持续地调整奶牛的采食量，使奶牛能够获得较全面的营养元素，才能够获得理想的牛奶产量。

现代畜牧业以布局区域化、养殖规模化、品种良种化、生产标准化、经营产业化、商品市场化、服务社会化为特征。而规模化养殖在带来规模化效益的同时却也给养殖管理人员带来了不小的负担。因此有必要研发一种可以对反刍活动水平进行全天候的自动检测记录，并可以传到上位机进行分析的装置。

申请号为200710014345.2、公开号为CN101077295、发明名称为“畜类动物采食量检测方法及智能检测仪”的发明公开了一种畜类动物采食量的智能检测仪，该仪器使用时将一开关式传感器安装在弹性支架组合上，并将弹性支架组合固定到畜类动物头部，使传感器与畜类动物的颞窝部或脸颊部直接接触，由于动物在咀嚼和反刍时会触动传感器而输出反映咀嚼频率与次数，反刍频率与次数的脉冲信号，由单片机对脉冲信号进行计数、保存并作相应的处理即可确定吞咽次数，由每次吞咽的食团质量，即可计算出畜类动物在一段时间内的采食量。该装置结构复杂，并且不够坚固、耗电量大，无法长期使用。

申请号为201320332547.2、公开号为CN203376855U、实用新型名称为“一种反刍动物检测系统”的发明公开了一种反刍动物的监测系统，该系统包括反刍动物携带装置和舍外监控装置，反刍动物携带装置和舍外监控装置通过无线进行联系；该系统使用时先将固定有反刍动物携带装置的外壳连同挂绳挂在反刍动物的脖子上，挂绳上的配重位于挂绳的最下端，挂绳侧边上的外壳带有压电陶瓷片的一面向内与反刍动物的体表紧密接触，使得压电陶瓷片随时能够采集监测反刍动物的反刍时间信号。该系统结构复杂，并且音频检测效果欠佳，需要定时卸下更换电池，无法长期使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种能快速掌握反刍动物健康状况的方法。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种反刍动物反刍与吞咽次数的音频识别算法，其特征在于，步骤为：

第一步、通过挂绳在反刍动物的颈部佩戴一个采集声音信号的接触式声音传感器，使该接触式声音传感器与反刍动物的体表紧密接触，当反刍动物采食或者反刍时，接触式声音传感器将声音信号转换为电信号，然后由信号调理电路对该电信号进行放大和滤波，再由单片机的数模转换器对放大和滤波后的电信号进行采样，获得连续的反刍动物反刍音频信号；

第二步、对反刍动物反刍音频信号进行分帧处理，第n帧音频信号记为S_n(i)，i为离散音频信号时间序列=1，2，...，N，N为帧长；

第三步、自第一帧音频信号开始，利用反刍动物反刍识别算法得到反刍动物反刍音频信号所包含的所有采食或者反刍语音序列的开始点x1、长度count及无声长度silence，利用反刍动物反刍识别算法得到当前采食或者反刍语音序列的开始点x1、长度count及无声长度silence具体步骤为：

判断当前帧音频信号的语音短时能量amp是否大于amp1，若是，则认为反刍动物开始采食或者反刍，记录当前采食或者反刍语音序列的开始点x1，开始对采食或者反刍语音序列的长度count计数，并判断自当前帧音频信号开始的每一帧音频信号的语音短时能量amp是否大于amp2，或短时过零率zcr是否大于zcr2，若是，则继续对长度count计数，若否，则对无声长度silence计数，直至无声长度silence不小于预先设定的无声长度阈值minsilence后退出循环，其中，amp1为表示音频平均能量的门限阈值，amp2为表示背景噪声平均能量的门限阈值，amp1>amp2，zcr2为表示背景噪声平均过零率的门限阈值；