[发明专利]一种基于声音的哺乳母猪情绪识别方法

说明书

本发明公开了一种基于声音的哺乳母猪情绪识别方法，包括：1)采集猪栏区域的音频信号，包括母猪叫声、仔猪叫声和设备运作声等；2)采用小波分解与重构除去音频信号中的仔猪叫声和设备声音，得到去噪后的母猪音频数据，即母猪目标声音；3)将母猪目标声音作为输入数据输入预设的情绪识别网络模型判断母猪的情绪状态。本发明通过母猪叫声感知母猪情绪状态，能够及时发现母猪消极情绪并做出有效的人为干预，提高哺乳母猪的身体健康和福利状态。

技术领域

本发明涉及智慧畜牧、音频信息处理和模式识别的技术领域，尤其是指一种基于声音的哺乳母猪情绪识别方法。

背景技术

情绪是动物生理和心理状态的一种表现形式，良好的情绪可以促进动物健康成长。哺乳期母猪情绪尤为重要，积极情绪不仅可以促进母猪的身体健康状态还可以提高母猪对仔猪的抚育能力，如促进乳汁分泌。因此，发现母猪哺乳情绪异常并及时进行人工干预，是提高母猪乃至仔猪身体健康的有效方式。

母猪情绪通过肢体行为和叫声来表现，观察肢体行为的方式通常需要统计较长时间段的行为才可以判断其情绪是积极的或消极的，并且不同个体其行为表现也会出现差异，影响其情绪的判断。相比之下，通过叫声判断母猪情绪的方式比较直接，只需要通过一段叫声就可以判断母猪当前所表达的情绪。然而，判断母猪情绪需要经验丰富的人员，对母猪叫声不熟悉的饲喂管理人员无法获知母猪情绪，不能对情绪异常的母猪做出及时有效的人工干预。

鉴于此，亟需提供一种哺乳母猪情绪自动识别方法，以实现母猪情绪的准确监控。

发明内容

本发明目的在于解决由于经验不足，导致人工判断哺乳母猪情绪不准确的问题，提出了一种基于声音的哺乳母猪情绪识别方法，及时发现母猪负面情绪并做出有效的人工干预，提高母猪健康状态。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种基于声音的哺乳母猪情绪识别方法，包括以下步骤：

1)采集猪栏区域的音频信号，包括母猪叫声、仔猪叫声和设备声音；

2)采用小波分解与重构除去音频信号中的仔猪叫声和设备声音，得到去噪后的母猪音频数据，即母猪目标声音；

3)将母猪目标声音作为输入数据输入预设的情绪识别网络模型判断母猪的情绪状态。

在步骤1)中，由于哺乳期母猪和仔猪圈养在一起，因此，音频数据包括母猪叫声、仔猪叫声和设备运作声，母猪叫声和仔猪叫声又统称为猪只叫声，猪只叫声包括母猪和仔猪进食、饮水、睡觉时的声音，仔猪玩耍打斗时的声音，母猪和仔猪交互时的声音。

所述步骤2)包括以下步骤：

2.1)对音频信号选择小波基函数和分解层数进行小波分解，分解后得到不同尺度的小波分解系数；

2.2)对不同尺度的小波分解系数选择阈值规则和阈值函数进行阈值处理，消除噪声在小波域的系数，得到处理后的小波系数，即母猪叫声信号的估计值；其中，所述阈值函数包括硬阈值和软阈值，所述阈值规则的选择有以下情况：

当噪声与目标声音重叠少时，选择固定阈值和启发式阈值估计规则，能彻底地去除噪声；当噪声与目标声音重叠多时，采用基于Stein的无偏似然估计原理的自适应阈值选择方法和极大极小阈值选择方法，能保留更多的目标声音；

2.3)对处理后的小波系数进行小波重构，得到去噪后的母猪音频数据，即母猪目标声音。

所述步骤3)包括以下步骤：

3.1)构建训练数据

3.1.1)按预设切割长度和重叠步长对母猪音频数据进行切割，得到固定长度的母猪声音样本；其中，所述重叠步长不能大于预设切割长度；

3.1.2)对母猪声音样本进行情绪标注，用标记“0”表示消极情绪，标记“1”表示积极情绪；