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Repositório Institucional da Produção Científica da Marinha do Brasil (RI-MB)

Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://hdl.handle.net/20.500.14867/848382
Título: Detecção e classificação automática de sinais acústicos de baixa frequência de Balaenoptera borealis (baleia sei) utilizando técnicas de visão computacional
Autor(es): Reveilleau, Vinícius
Orientador(es): Calazan, Rogério de Moraes
Xavier, Fábio Contrera
Palavras-chave: Acústica submarina
Bioacústica
Aprendizado de máquina
Áreas de conhecimento da DGPM: Acústica submarina
Setor(es) da Marinha: Diretoria-Geral do Desenvolvimento Nuclear e Tecnologia da Marinha (DGDNTM)
Data do documento: 2023
Editor: Instituto de Estudos do Mar Almirante Paulo Moreira (IEAPM)
Descrição: Estudos no campo dos mamíferos marinhos são tradicionalmente conduzidos por observadores a bordo de aeronaves ou embarcações, sendo altamente onerosas e limi- tadas por condições climáticas e oceanográficas. Nesse contexto, o monitoramento acústico passivo (MAP) se apresenta como uma alternativa eficaz para o estudo dos cetáceos mesmo em condições climáticas adversas. Com o crescente volume de dados acústicos armazenados nos últimos anos, tem surgido a necessidade de algoritmos capazes de detectar e classificar automaticamente sinais acústicos. Entre as baleias com barbatanas, a Balaenoptera borealis (baleia sei) é uma das espécies menos estu- dadas na comunidade científica. Assim, a escassez de dados acústicos de referência e a grande variabilidade das vocalizações produzidas por mamíferos marinhos re- presentam desafios no campo da bioacústica. Desta forma, técnicas de aumento de dados, como espelhamento e distorção, para melhorar a qualidade e a quantidade dos dados acústicos foram empregadas. Neste estudo, uma metodologia foi proposta para detectar sinais acústicos de baixa frequência e classificar de forma binária cha- mados de baleia sei. Para detectar os sinais acústicos foram aplicadas ferramentas do campo da visão computacional. Por fim, algoritmos de aprendizado de máquina, como Random Forest (RF), Multilayer Perceptron (MLP), Support Vector Machine (SVM) e Gaussian Naive Bayes (GNB) foram empregados para classificação binária. Os resultados obtidos demonstram que o método alcançou uma probabilidade de de- tecção de 95.5%, enquanto a classificação obteve precisão e f1-escore dos modelos RF, MLP e SVM superiores a 94%.
Abstract: Studies on the field of marine mammals have traditionally been conducted by observers aboard of aircraft or vessels, which is highly costly and limited by weather and oceanographic conditions. Passive acoustic monitoring (PAM) is an effective alternative for studying cetaceans, even under rough weather conditions. With the increasing amount of recorded acoustic data in recent years, there is a growing need for algorithms capable of automatically detecting and classifying acoustic signals. However, the lack of large ground truth acoustic data from marine mammals calls is a challenge in the bioacustic field. Among the baleen whales, the Balaenoptera borealis (sei whale) is one of the least studied in the scientific community. In this study, a low frequency signal detection system and a binary classifier for sei whales are proposed. Furthermore, data augmentation techniques such as flipping and distortion were employed to enhance the quality and the size of the acoustic data. Image processing techniques were used to detected acoustic signals, along with machine learning (ML) algorithms such as Random Forest (RF), Multilayer Perceptron (MLP), Support Vecctor Machine (SVM), and Gaussian Naive Bayes for binary classification of sei whale calls. Comparisons among the ML algorithms were carried out to determine the best binary classification method. The results show a probability of detection of 98.7% for the sei whale, and more than 94% of precision and f1-score for RF, MLP, and SVM.
Tipo de Acesso: Acesso aberto
URI: https://hdl.handle.net/20.500.14867/848382
Tipo: Dissertação
Aparece nas coleções:Ciência, Tecnologia e Inovação: Coleção de Dissertações

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