Detection of leopard seal (Hydrurga leptonyx) vocalizations using the Envelope-Spectrogram Technique (TEST) in combination with a Hidden Markov model

Auteurs-es

  • Holger Klinck Alfred Wegener Institute for Polar and Marine Research, Am Alten Hafen 26, 27568 Bremerhaven, Germany
  • Lars Kindermann Alfred Wegener Institute for Polar and Marine Research, Am Alten Hafen 26, 27568 Bremerhaven, Germany
  • Olaf Boebel Alfred Wegener Institute for Polar and Marine Research, Am Alten Hafen 26, 27568 Bremerhaven, Germany

Mots-clés :

Acoustic intensity, Boolean functions, Frequency bands, Hidden Markov models, Learning systems, Markov processes, Object recognition, Sensor networks, Signal to noise ratio, Spectrographs, Spectrum analysis, Testing, Marine mammals, Spectrogram technique

Résumé

Cet article décrit une technique de détection automatique des vocalisations du Léopard de Mer (Hydrurga leptonyx). La détection des sons émis par le Léopard de Mer à travers le bruit de fond sous marin est difficile parce que (a) les émissions sont fréquemment de basse amplitude (b) la durée des émissions est hautement variable et (c) les vocalisations sont dans la même bande que celle utilisée par de nombreux autres mammifères marins. Cependant, l'homme est facilement en mesure d'identifier les vocalisations émises par le Léopard de Mer de celles des autres mammifères, grâce à la pulsation particulière de ces émissions. Pour exploiter cette caractéristique unique de l’évolution temporelle du taux de répétition des pulsations (PRR) des doubles trilles hauts (HDT) et graves (LDT), la technique du spectrogramme de l’enveloppe (tEST) a été développée. Les caractéristiques PRR du signal permettent la détection des vocalisations recherchées même en présence de celles d'autres mammifères marins. Pour résoudre les problèmes dus à la haute variabilité des durées d'émission, l’algorithme tEST a été combiné avec le modèle des chaines de Markov (HMM), particulièrement bien adapté pour appréhender les variations temporelles. Cet algorithme de détection basé sur les HMM s’est révélé relativement performant. Le taux de détection sur une période d'essai de quatre jours a été élevé (72 %) malgré un faible rapport signal sur bruit (SNR) (< 10 dB). Le nombre de détections positives erronées (12 %) était tolérable. La plupart des détections erronées se sont produites lorsque le navire de recherche R/V Polarstern s'est approché de la station d'enregistrement, diminuant ainsi le SNR (< 0 dB). Le détecteur travaillant trois fois plus vite que le temps réel, il est de fait utilisable aussi bien pour les analyses de données post récolte, que pour une utilisation directe sur le terrain, comme par exemple la détection de la présence de Léopards de Mer lors d'opérations de plongée sous-marine.

Fichiers supplémentaires

Publié-e

2008-03-01

Comment citer

1.
Klinck H, Kindermann L, Boebel O. Detection of leopard seal (Hydrurga leptonyx) vocalizations using the Envelope-Spectrogram Technique (TEST) in combination with a Hidden Markov model. Canadian Acoustics [Internet]. 1 mars 2008 [cité 21 févr. 2025];36(1):118-24. Disponible à: https://jcaa.caa-aca.ca/index.php/jcaa/article/view/2000

Numéro

Vol. 36 No. 1 (2008)

Rubrique

Actes du congrès de la Semaine canadienne d'acoustique

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