基于齿鲸回声定位 clicks 的贝叶斯三维检测与跟踪
信号处理
2023-05-10 v1
摘要
海洋哺乳动物的定位与跟踪能够揭示水下行为的关键洞察，否则这些行为将无法被探明。一种有前景的非侵入式获取海洋哺乳动物位置信息的方法基于体积水听器阵列对生物声学信号的记录。从齿鲸发出的回声定位 clicks 中提取的到达时间差（TDOA）测量可用于三维检测、定位与跟踪。我们提出一种数据处理链，可基于齿鲸的回声定位 clicks 自动检测并跟踪多个齿鲸的三维位置。首先，利用广义互相关提取 TDOA 测量，该互相关基于仪器噪声统计对接收声学信号进行白化。随后，在 TDOA 域中使用基于图的多目标跟踪（MTT）方法跟踪齿鲸，以剔除虚假 TDOA 测量并填补漏检间隙。所得 TDOA 估计再由另一基于图的 MTT 阶段用于估计三维空间中的齿鲸航迹。所提数据处理链的跟踪能力在两个体积水听器阵列提供的真实声学数据上得到验证，这些阵列记录了柯氏喙鲸（Ziphius cavirostris）的回声定位 clicks。仿真结果表明，所提三维 MTT 方法优于依赖人工标注的现有方法。
引用
@article{arxiv.2210.12318,
title = {Bayesian Detection and Tracking of Odontocetes in 3-D from Their Echolocation Clicks},
author = {Junsu Jang and Florian Meyer and Eric R. Snyder and Sean M. Wiggins and Simone Baumann-Pickering and John A. Hildebrand},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.12318},
year = {2023}
}
备注
58 pages, 12 figures