Insects are an integral part of our ecosystem. These often small and evasive animals have a big impact on their surroundings, providing a large part of the present biodiversity and pollination duties, forming the foundation of the food chain and many biological and ecological processes. Due to factors of human influence, population numbers and biodiversity have been rapidly declining with time. Monitoring this decline has become increasingly important for conservation measures to be effectively implemented. But monitoring methods are often invasive, time and resource intense, and prone to various biases. Many insect species produce characteristic mating sounds that can easily be detected and recorded without large cost or effort. Using deep learning methods, insect sounds from field recordings could be automatically detected and classified to monitor biodiversity and species distribution ranges. In this project, I implement this using existing datasets of insect sounds (Orthoptera and Cicadidae) and machine learning methods and evaluate their potential for acoustic insect monitoring. I compare the performance of the conventional spectrogram-based deep learning method against the new adaptive and waveform-based approach LEAF. The waveform-based frontend achieved significantly better classification performance than the Mel-spectrogram frontend by adapting its feature extraction parameters during training. This result is encouraging for future implementations of deep learning technology for automatic insect sound recognition, especially if larger datasets become available.


翻译:昆虫是生态系统不可分割的一部分。这些昆虫往往规模小而分散的动物对其周围环境具有很大影响,它们提供了目前生物多样性和授粉职责的很大一部分,构成了食物链和许多生物和生态过程的基础。由于人类影响的因素,人口数量和生物多样性随着时间而迅速下降。监测这一下降对于有效执行养护措施已变得越来越重要。但监测方法往往具有侵入性、时间和资源密集性,易受各种偏差的影响。许多昆虫物种产生典型的配对声音,这些声音很容易在不花费大量成本或精力的情况下被检测和记录。利用深层次学习方法,可以自动探测和分类实地录音中的昆虫声音,以监测生物多样性和物种分布范围。在这个项目中,我利用昆虫声音(Orthoptera和Cicadidae)的现有数据集和机器学习方法来进行这项工作,并评价其进行声学监测的潜力。我比较了基于常规光谱的深层次学习方法的性能与新的适应性和波形方法LEAF。以波形为基础的前端方法取得显著的分级效果,如果在进行更大型的磁谱学前方位化研究期间,则鼓励进行更大规模的数据,在进行更深入的磁谱化技术中进行。

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