生物多样性 ›› 2026, Vol. 34 ›› Issue (5): 25228. DOI: 10.17520/biods2025228 cstr: 32101.14.biods.2025228
曹莉凌1, 金朝阳1, 张铮1, 曹守启2*
Liling Cao1, Zhaoyang Jin1, Zheng Zhang1, Shouqi Cao2*
1 College of Engineering Science and Technology, Shanghai Ocean University, Shanghai 201200, China
2 College of Information Technology, Shanghai Ocean University, Shanghai 201200, China
摘要: 我国远洋渔业活动的快速发展, 对海洋生态环境和海洋哺乳动物的生存产生了严重的负面影响。海洋哺乳类动物声音识别能够辅助监测其种群和栖息地的动态变化, 在监测、生态保护和生态学研究中具有重要作用。针对海洋环境中哺乳类动物声音信号易受背景噪声干扰、特征提取与分类准确率较低的问题, 本文提出了一种基于改进型谱减法与stacking集成学习的分类方法。首先, 利用变分模态分解(variational mode decomposition)将含噪音频按频率带分解, 并通过Pearson相关系数筛选噪声模态, 再使用谱减法实现针对性降噪。其次, 在特征提取方面, 本文提出特征融合方案, 结合音频的时域、频域统计特征和通过卷积神经网络在Mel语谱图上提取的深度特征, 并利用线性判别分析(linear discriminant analysis)进行降维处理, 然后通过特征融合构建出具有综合判别信息的多维特征向量。最后, 采用stacking集成学习模型进行声音分类识别, 将SVM、KNN、XGBOOST、MLP和GNB 5个基学习器的预测结果通过LightGBM元学习器进行融合。实验结果表明, 该方法在低频率海洋哺乳动物声音分类任务上较传统机器学习准确率平均提高了8.04%。