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Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://tede.ufam.edu.br/handle/tede/2964
Tipo do documento: Dissertação
Título: Uma abordagem para classificação de anuros baseada em vocalizações
Autor: Colonna, Juan Gabriel 
Primeiro orientador: Nakamura, Eduardo Freire
Primeiro coorientador: Santos, Eulanda Miranda dos
Resumo: O monitoramento de animais selvagens é frequentemente usado por biólogos para cole- tar informações a cerca dos animais e seus habitats. Neste contexto, os sons produzidos pelos animais oferecem uma impressão biométrica que pode ser usada para classificar os animais em uma dada região. Assim, Redes de Sensores Sem Fio (RSSFs) representam uma importante alternativa para a classificação automática de animais, baseando-se nos sons por eles produzidos. Neste trabalho, apresentamos uma solução, que usa aprendizagem de máquina e processamento de sinais, para classificar animais selva- gens com base em suas vocalizações. Como prova-de-conceito, aplicamos a solução para classificar anuros. O motivo é que anuros já são utilizados por biólogos como indicador precoce de estresse ecológico, oferecendo informação a cerca de ecossistemas terrestre e aquático. Além disso, a solução deve considerar as limitações de RSSFs, buscando reduzir a carga de comunicação para prolongar o tempo de vida da rede. Portanto, representamos os sinais acústicos por conjuntos de características. Esta re- presentação nos permite identificar padrões específicos que descrevem cada uma das espécies monitoradas, reduzindo, assim, o volume de informação a ser trafegado na rede. A identificação destas características, ou combinações delas, é um ponto chave para aprimorar a relação custo-benefício da solução. Em nossa análise, primeiramente comparamos os conjuntos de características temporais e espectrais, usando a entropia como critério para geração das combinações. A seguir, reduzimos o conjunto de ca- racterísticas, usando algoritmos genéticos. O framework proposto contém três passos: (i) pré-processamento, para preparar os sinais e extrair unidades chamadas sílabas; (ii) extração de características; e (iii) classificação, usando k-NN ou SVM. Os experimentos consistem de quatro estudos de casos, avaliando o efeito da quantização e o número de bits usados para representar o sinal quantizado. Isto nos permite concluir que, para os cenários avaliados, o conjunto de coeficientes Mel é o mais adequado para classificar vocalizações de anuros.
Abstract: Wildlife monitoring is often used by biologist to acquire information about animals and their habitat. In this context, animal sounds and vocalizations usually provide a specie fingerprint that is used for classifying the target species in a given site. For that matter, Wireless Sensor Networks (WSNs) represent an interesting option for automa- tically classifying animal species based on their vocalizations. In this work, we provide a solution that applies machine learning and signal processing techniques for classifying wildlife based on their vocalization. As a proof-of-concept, we choose anurans as the target animals. The reason is that anurans are already used by biologists as an early indicator of ecological stress, since they provide relevant information about terrestrian and aquatic ecosystems. Any solution must consider WSN limitations, trying to reduce the communication load to extend the network lifetime. Therefore, our solution repre- sents the acoustic signals by a set of features. This representation allows us to identifiy specific signal patterns for each specie, reducing the amount of information necessary to classify it. Identifying such features, and/or combinations among them, is a key point to improve the solution benefit-cost ratio. As a consequence, we implemented and compared sets of existing features based on Fourier and Wavelet transforms. In our analysis, we first compare the sets of spectral and temporal characteristic, by using the entropy as a criterion for generating the combinations. Second, we reduce the set of features by using genetic algorithm. The proposed framework contains three steps: (i) the pre-processing to prepare the signals and perform the extraction of syllables, (ii) the extraction of features, and (iii) the species classification, using k-NN or SVM. Our experiments comprise four case studies, evaluating the effect of sampling frequency of the hardware and the number of bits used to represent each sample. This enable us to conclude that, in enviromental monitoring using WSNs, the set of Mel coefficients is the most appropriate for classifying anuran calls.
Palavras-chave: Redes de sensores sem fio
Aprendizagem de máquina
Monitora- mento ambiental
Classificação de anuros
Wireless sensor networks
Machine learning
Enviromental monitoring
Anuran classification
Área(s) do CNPq: CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA: CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO
Idioma: por
País: BR
Instituição: Universidade Federal do Amazonas
Sigla da instituição: UFAM
Departamento: Instituto de Computação
Programa: Programa de Pós-graduação em Informática
Citação: COLANNA, Juan Gabriel. Uma abordagem para classificação de anuros baseada em vocalizações. 2012. 118 f. Dissertação (Mestrado em Informática) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus, 2012.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://tede.ufam.edu.br/handle/tede/2964
Data de defesa: 6-Mar-2012
Aparece nas coleções:Mestrado em Informática

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