專利名稱：基于音頻特性的雛禽性別識別方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及雛禽性別識別方法和裝置，尤其是基于聲音的一種電子式的 雛禽性別識別方法及其使用該方法的裝置。
技術(shù)背景由于雛禽的性別特征很不明顯，憑雛禽的性別特征進行分辨性別基本不 可能。雖然目前關(guān)于雛禽的性別識別方法很多，主要通過如雛禽的肛門、雛 禽的動作或者其他體征特征等方法來分辨雛禽，但是這些方法需人親自參與， 工作效率低，且難于應(yīng)用于雛禽雄雌自動分選技術(shù)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，提供一種雛禽性別識別方法，即通 過雛禽的聲音特征(即音頻特征)來進行區(qū)別雛禽性別。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是提取雄性雛禽特征頻率Fm 和雌性雛禽特征頻率Fw，根據(jù)上述頻率分別構(gòu)造中心頻率分別為Fm， Fw的雄 性雛禽帶通濾波器Lm、雌性雛禽帶通濾波器Lw，且兩者帶寬不重疊。聲音 采集卡采集雛禽聲音數(shù)據(jù)，送入雜音濾除模塊把外界躁聲和雛禽共頻信號濾 除掉后送入帶通濾波器，雛禽性別識別模塊根據(jù)通過性雛禽帶通濾波器Lm 和雌性雛禽帶通濾波器Lw的信號判定是雄性雛禽還是雌性雛禽發(fā)出的聲音； 然后將判定結(jié)果送到控制模塊，控制模塊將識別結(jié)果送出顯示，控制篩選模 塊把對要分選的雛禽逐一識別選出，通過計數(shù)模塊分別對選出雄性雛禽計 數(shù)。提取雄、雌性雛禽特征頻率的方法具體包括采樣雄、雌性雛禽兩類樣本的頻率，統(tǒng)計出兩類樣本各自的頻率，再統(tǒng)計兩類樣本共同的共性頻率， 從兩類樣本各自的頻率中消除兩類樣本共同的共性頻率，在從中選取雄、雌雛禽前后頻率距離均大于10Hz的頻率作為雄、雌雛禽特征頻率。本發(fā)明還設(shè)計了一種基于聲音的雛禽性別識別裝置，包括刺激與聲音采 集模塊、雜音濾除模塊、雛禽性別識別模塊、控制模塊和篩選模塊；其特征 在于，聲音采集模塊中聲音傳感器采集雛禽聲音采集室中雛禽發(fā)出的聲音信 號，由模/數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸出，雜音濾除模塊濾除聲音采集模塊 輸出信號中的躁聲和雛禽共頻信號送入雛禽性別識別模塊，雛禽性別識別模 塊根據(jù)通過其雄性雛禽帶通濾波器Lm和雌性雛禽帶通濾波器Lw的信號判定 是雄性雛禽還是雌性雛禽發(fā)出的聲音，控制模塊將雛禽性別識別模塊的輸出 送入篩選模塊進行篩選分類。雄性雛禽帶通濾波器的中心頻率為雄性雛禽特 征頻率，和雌性雛禽帶通濾波器的中心頻率為雌性雛禽特征頻率。采用本發(fā)明使得雄性雛禽和雌性雛禽性別識別簡單快捷，測量結(jié)果準(zhǔn)確且便于雄性雛禽和雌性雛禽性別識別和自動分選，在禽類養(yǎng)殖市場上有著廣泛的應(yīng)用前景。


圖1為本發(fā)明雄雌雛禽特征頻率分析和提取示意圖。 圖2為本發(fā)明裝置功能模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下針對附圖和具體實施例對本發(fā)明的實施作進一步具體描述。 圖2為本發(fā)明裝置功能模塊結(jié)構(gòu)示意圖。本裝置由刺激與聲音采集模塊, 雜音濾除模塊，雛禽性別識別模塊，篩選模塊，計數(shù)模塊和控制模塊等組 成。這些模塊可全部在雛禽聲音采集室中實現(xiàn)，雛禽聲音采集室受力結(jié)構(gòu)和板材采用金屬材料、木材或硬性塑性材料組成，里襯采用柔性的隔音材料； 刺激器采用光剌激(強光閃爍幾次)或機械刺激(機械抖動)；聲音采集模 塊由聲音傳感器、濾波電路、放大電路和A/D轉(zhuǎn)換電路組成，用來采集雛禽 聲音數(shù)據(jù)；雜音濾除模塊是嵌入在主控芯片的軟件模塊，是一個帶通數(shù)字濾 波器、高低截止頻率分別為(max(Fm,Fw)+50)Hz和(min(Fm，F(xiàn)w)-50)Hz;雛禽 性別識別模塊，是嵌入在主控芯片的軟件模塊，主要包括雄性雛禽帶通濾波 器Lm和雌性雛禽帶通濾波器Lw，其中心頻率分別為Fm， Fw，雛禽性別識別模 塊把雜音濾除模塊送過來的數(shù)據(jù)分別用兩個帶通數(shù)字濾波器Lm和Lw濾波。 雛禽性別識別設(shè)備的聲音采集模塊由聲音傳感器、濾波電路、放大電路 和A/D轉(zhuǎn)換電路組成。聲音傳感器采集雛禽聲音采集室中雛禽發(fā)出的聲音信 號；濾波電路濾出噪音后，送入放大電路進行放大后經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為 數(shù)字信號輸出。聲音采集卡可采用12位以上的AD轉(zhuǎn)換器件和DSP5000系列、ARM9. 0或 16位以上的凌陽單片機作為主控芯片。把采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)據(jù)傳送電路傳 送到PC機里保存。雛禽性別識別設(shè)備的雜音濾除模塊，是嵌入在主控芯片的 軟件模塊，是一個帶通數(shù)字濾波器、高低截止頻率分別為(max(Fm,Fw)+50)Hz 和(min(Fm,Fw)-50)Hz。雛禽性別識別模塊，是嵌入在主控芯片的軟件模塊， 主要由兩個帶通數(shù)字濾波器Lm(雄性雛禽帶通濾波器)和Lw(雌性雛禽帶通濾 波器)，其中心頻率分別為Fm， Fw，且兩者帶寬不重疊。通過聲音數(shù)據(jù)采集模塊把放在雛禽聲音采集室的待檢雛禽聲音采集出來 送到雜音濾除模塊中，經(jīng)雜音濾除模塊把外界躁聲和雛禽共頻信號濾除掉后 送到雛禽性別識別模塊中，性別識別模塊根據(jù)送過來的數(shù)據(jù)經(jīng)帶通濾波器Ll 和L2的后結(jié)果來判定是雄性雛禽還是雌性雛禽,然后把判定結(jié)果送到控制模塊，控制篩選模塊根據(jù)性別識別模塊的輸出逐一識別選出雄性、雌性雛禽,通 過計數(shù)模塊分別對選出雛禽計數(shù)。性別識別模塊中若僅檢出雄性雛禽的特征頻率，則向控制模塊發(fā)送雄性信號(M信號)，若僅檢出雌性雛禽的特征頻率，則向控制模塊發(fā)送雌性信號(W 信號)，若同時檢出雄性和雌性雛禽的特征頻率，則先向控制模塊發(fā)出重置信 號(REAET信號)信號；若連續(xù)三次同時檢出雄性和雌性雛禽的特征頻率,則 向控制模塊發(fā)送錯誤信號(ERROR信號)；控制模塊根據(jù)雛禽性別識別模塊發(fā) 來的雄性信號(M信號)或雌性信號(W信號)驅(qū)動顯示模塊，在顯示屏上顯 示雛禽性別識別結(jié)果，同時驅(qū)動篩選模塊進行篩選，驅(qū)動計數(shù)模塊分別對選 出雄雛禽計數(shù)和統(tǒng)計；篩選模塊實現(xiàn)雄雌性雛禽機械篩選，分別把雄雌性雛 禽從方向不同的兩個門上把驅(qū)趕出去；計數(shù)模塊實現(xiàn)雄雌性雛禽計數(shù)和統(tǒng)計。 圖1為本發(fā)明雄雌雛禽特征頻率分析和提取示意圖。計算機和聲音采集 卡反復(fù)多次(至少各不小于50份)采集雄雌雛禽聲音樣本數(shù)據(jù)進行音頻分析， 提取雄性雛禽和雌性雛禽的特征頻率分別為Fm(雄性雛禽特征頻率)和Fw(性 雛禽特征頻率)。具體包括以下步驟，采用快速富立葉變換計算各樣本數(shù)據(jù)的 頻率成分，并按從小到大的順序排列；然后對雄雛禽各樣本數(shù)據(jù)依此進行比較 分析，統(tǒng)計出所有雄雛禽各樣本數(shù)據(jù)的共性頻率，對雌雛禽各樣本數(shù)據(jù)依此進 行比較分析，統(tǒng)計出所有雌雛禽各樣本數(shù)據(jù)的共性頻率；然后對雄雛禽各樣本 數(shù)據(jù)的共性頻率和雌雛禽各樣本數(shù)據(jù)的共性頻率一一 比較，得出雄雌雛禽樣本 共性頻率統(tǒng)計 ，從雄雛禽各樣本數(shù)據(jù)的共性頻率去除雄雌雛禽樣本共性頻率得 出雄雛禽的特征頻率Fm，從雌雛禽各樣本數(shù)據(jù)的共性頻率去除雄雌雛禽樣本共 性頻率得出雌雛禽的特征頻率Fw;最后對雄雌雛禽前后頻率距離統(tǒng)計，選取前 后頻率距離均大于10Hz的頻率作為雛禽性別識別用的特征頻率。然后根據(jù)特征頻率構(gòu)造兩個帶通濾波器Lm(雄性雛禽帶通濾波器)和Lw(雌性雛禽帶通濾 波器)，其中心頻率分別為Fm，F(xiàn)w,作為雛禽性別識別模塊的核心。所述頻率距 離是指雄(或雌)雛禽的一特征頻率與雌(或雄)雛禽的特征頻率前后值最近 相臨的兩頻率之差的絕對值，單位為Hz。 雄雌雛禽特征頻率獲取具體方法如下(1) 計算雄雌聲音的采樣數(shù)據(jù)(樣本大于100，雄雌兩類樣本數(shù)均大于 等于50)的頻率，得到雄雌兩類樣本頻率序列分別為Sm[im][jm]， Sw[iw] [jw]， 其中im， iw，加，jw為自然數(shù)，im， iw為樣本序號， jm, jw為樣本內(nèi)頻率序號；(2) 統(tǒng)計出兩類樣本Sm[im][jm]， Sw[iw] 的各自共性頻率(雄性樣 本共性頻率序列設(shè)為Fm[i]，雌性樣本共性頻率序列設(shè)為Fw[j]， 其中i， j為頻率序號且為自然數(shù))；(3) 再統(tǒng)計雄性樣本共性頻率Fm[i]， Fw[j]的共性頻率，得到頻率序列 為Fs[is]，然后從Fm[i]序列中消除Fs[is]頻率序列得到雄性聲音 的特征頻率序列Fmt [imt]，從Fw[i]序列中消除Fs[is]頻率序列得 到雌性聲音的特征頻率序列Fwt[iwt]，其中imt，iwt為頻率序號 且為自然數(shù)；(4) 計算Fmt[imt]的每一頻率與Fwt [ivrt]的前后兩相鄰的頻率距離序 列為Dmq[imt]，Dmh[imt];計算Fwt [iwt]的每一頻率與Fmt[imt] 的前后兩相鄰的頻率距離序列為Dwq[iwt], Dwh[iwt]，單位為Hz;(5) 選取Dmq[imt]和Dmh[imt]均大于10Hz所對應(yīng)的一個Fmt [imt]作為 雄性雛禽特征頻率Fm，選取Dwq[iwt]和Dwh[iwt]均大于10Hz所對 應(yīng)的一個Fwt [iwt]作為雌性雛禽特征頻率Fw。本發(fā)明可用其他的不違背本發(fā)明的精神或主要特征的具體形式來概述， 本發(fā)明的上述實施方案都只能認為是對本發(fā)明的說明而不能限制本發(fā)明，在 與本發(fā)明的權(quán)利要求書相當(dāng)?shù)暮x和范圍內(nèi)的任何改變，都應(yīng)認為是包括在 權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。因此，本發(fā)明以權(quán)利要求書的保護范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種基于聲音的雛禽性別識別方法，其特征在于，該方法包括步驟根據(jù)所采集雌雄雛禽聲音數(shù)據(jù)樣本，提取雄性雛禽特征頻率Fm和雌性雛禽特征頻率Fw，并根據(jù)上述頻率分別構(gòu)造中心頻率分別為Fm，F(xiàn)w的雄性雛禽帶通濾波器Lm、雌性雛禽帶通濾波器Lw，且兩者帶寬不重疊；用聲音采集卡采集雛禽聲音數(shù)據(jù)，送入雜音濾除模塊把躁聲和雛禽共頻信號濾除掉后分別通過上述兩個帶通濾波器進行濾波；根據(jù)通過雄性雛禽帶通濾波器Lm和雌性雛禽帶通濾波器Lw的信號來判斷雄性雛禽和雌性雛禽，通過上述帶通濾波器后仍有雌性雛禽的特征頻率雌雛禽，仍有雄雛禽的音頻特征的為雄雛禽。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雛禽性別識別方法，其特征在于，提取雄、雌性雛 禽特征頻率的方法具體包括采樣雄、雌性雛禽兩類樣本的頻率，統(tǒng)計出兩 類樣本各自的頻率，再統(tǒng)計兩類樣本共同的共性頻率，從兩類樣本各自的頻 率中消除兩類樣本共同的共性頻率，在從中選取雄、雌雛禽前后頻率距離均大 于10Hz的頻率作為雄、雌雛禽特征頻率。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雛禽性別識別方法，其特征為，雜音濾除是通過一 個帶通數(shù)字濾波器實現(xiàn)的。
4. 一種基于聲音的雛禽性別識別裝置，包括刺激與聲音采集模塊、雜音濾 除模塊、雛禽性別識別模塊、控制模塊和篩選模塊；其特征在于，聲音采集 模塊中聲音傳感器采集雛禽聲音采集室中雛禽發(fā)出的聲音信號，由模/數(shù)轉(zhuǎn)換 器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸出，雜音濾除模塊濾除聲音采集模塊輸出信號中的躁聲 和雛禽共頻信號送入雛禽性別識別模塊，雛禽性別識別模塊根據(jù)通過其雄性雛禽帶通濾波器Lm和雌性雛禽帶通濾波器Lw的信號判定是雄性雛禽還是雌 性雛禽發(fā)出的聲音，控制模塊將雛禽性別識別模塊的輸出送入篩選模塊進行 篩選分類。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雛禽性別識別裝置，其特征在于，雄性雛禽帶通濾 波器的中心頻率為雄性雛禽特征頻率，和雌性雛禽帶通濾波器的中心頻率為 雌性雛禽特征頻率。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雛禽性別識別裝置和識別方法，屬于生物技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為，首先對雛禽的音頻進行分析，找出雄性雛禽和雌性雛禽的音頻差異和各自頻率范圍；然后根據(jù)所得音頻差異和頻率范圍構(gòu)造雄雌兩個帶通濾波器分別用來濾出雄雌性雛禽的特征頻率；對要分選的雛禽逐一進行音頻采集，并用所構(gòu)造的兩個濾波器進行并行分析，當(dāng)若仍有雄雛禽的音頻特征的為雄雛禽，當(dāng)若仍有雌雛禽的音頻特征的為雌雛禽。采用本發(fā)明識別雛禽性別簡單快捷，便于雄性雛禽和雌性雛禽性別識別和自動分選，在禽類養(yǎng)殖市場上有著廣泛的應(yīng)用前景。
文檔編號G10L17/00GK101217036SQ20081006925
公開日2008年7月9日 申請日期2008年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月16日
發(fā)明者向凌海, 張繼承, 曾垂省, 梁亦龍, 舒坤賢, 謝永芳, 魏進民 申請人:重慶郵電大學(xué)