排除所有阈值:生物声学数据中叫声密度的直接估计
摘要
被动声学监测(PAM)研究产生数千小时的音频,可用于监测特定动物种群、进行广泛的生物多样性调查、检测偷猎者等威胁。机器学习分类器用于物种识别,越来越多地被用于处理生物声学调查产生的大量音频,加速分析并提高PAM作为管理工具的实用性。通常的做法是对分类器输出分数应用阈值,并将高于阈值的分数汇总为检测计数。阈值的选择会产生有偏差的发声计数,这些计数受到假阳性/假阴性率的影响,且这些比率可能随数据集子集而变化。在这项工作中,我们主张直接估计叫声密度:包含目标发声的检测窗口的比例,无论分类器分数如何。我们的方法针对一个理想的生态学估计量,并为识别由分布偏移(数据分布的定义特征发生变化时)引起的核心问题以及设计缓解策略提供了更严格的基础。我们提出了一种用于估计数据体中叫声密度的验证方案,并通过贝叶斯推理获得正类和负类置信度分数的概率分布。我们使用这些分布来预测可能受到分布偏移影响的场地级密度。我们在一个真实的夏威夷鸟类研究上测试了我们提出的方法,并提供了利用现有完全标注数据集的模拟结果,证明了对叫声密度和分类器模型质量变化的鲁棒性。
引用
@article{arxiv.2402.15360,
title = {All Thresholds Barred: Direct Estimation of Call Density in Bioacoustic Data},
author = {Amanda K. Navine and Tom Denton and Matthew J. Weldy and Patrick J. Hart},
journal= {arXiv preprint arXiv:2402.15360},
year = {2024}
}
备注
14 pages, 6 figures, 3 tables; submitted to Frontiers in Bird Science; Our Hawaiian PAM dataset and classifier scores, as well as annotation information for the three study species, can be found on Zenodo at https://doi.org/10.5281/zenodo.10581530. The fully annotated Powdermill dataset assembled by Chronister et al. that was used in this study is available at https://doi.org/10.1002/ecy.3329