一种光缆鸟害监测方法、系统、电子设备及可读存储介质与流程

本发明涉及光缆维护，更具体的说是涉及一种光缆鸟害监测方法、系统、电子设备及可读存储介质。

背景技术：

1、在对光缆的维护过程中，针对鸟类的损害，目前普遍应用的方法是加装驱鸟器和铺设防鸟害特种光缆，第一种方法防治效果不太明显，第二种方法维修成本较高。

2、专利申请号为cn201521130045.7u的专利文献公开了一种光缆防鸟害安装装置，再每根电杆上设置夹紧抱箍，每个夹紧抱箍上连接悬垂挂件；报废光缆和在用光缆都通过悬垂挂件固定。但是该方案依然需要在现场铺设防鸟害装置，而由于光缆铺设的范围广，很多设置于偏远地区，这种方式显然会有很高的成本，同时由于设备装置的固定性和需要定期维护的特征，使得在实践中难以大规模应用。

3、专利申请号为cn201410797847.7a的专利文献公开了一种防鸟啄光缆，但是该方案依然是从光缆本身着手，为光缆添加各种加护措施，虽然可以在一定程度上防止鸟害，但依然存在成本高的缺点；同时由于加护措施会随着时间的流逝而折损，需要定期对光缆进行更换，更进一步造成成本增高。

4、再者，目前应用于鸟类识别的方法中，通过声音进行识别，但是在存在多种鸟类鸣声以及环境噪音的情况下，仅根据鸟类鸣声对鸟类进行识别存在一定局限性，对鸟类识别准确率存在一定的影响。

技术实现思路

1、针对以上问题，本发明的目的在于提供一种光缆鸟害监测方法、系统、电子设备及可读存储介质，以鸟种类为中心，通过鸟的图像和声音进行鸟种类识别，分析不同时间段的鸟害特点，制定个性化和准确的鸟害预防策略，实现了智能化的鸟类驱赶，进而实现了光缆鸟害防护的自动化。

2、本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

3、第一方面，本发明提供一种光缆鸟害监测方法，包括：

4、获取目标光缆处的现场图像数据和现场声音数据；

5、对现场图像数据进行鸟类姿态检测，得到所包含的鸟类目标及对应的关键点信息，并以此从鸟类目标中筛选出有效目标，根据有效目标的关键点信息，确定有效目标的位置，根据有效目标的位置从现场图像数据中截取得到鸟图像；

6、对现场声音数据经划分后得到的每个声音段进行变换后，组成频谱声音段，根据对频谱声音段的实部和虚部的估计，判断出频谱声音段中的噪声，从而基于去除噪声后的频谱声音段得到鸟声音；

7、分别对鸟图像和鸟声音提取图像特征和声音特征，根据图像特征和声音特征在预设的鸟类数据库中进行匹配识别，得到鸟种类识别结果，根据鸟种类识别结果制定驱赶策略，以基于驱赶策略执行鸟类驱赶工作。

8、作为可选择的实施方式，所述根据有效目标的关键点信息，确定有效目标的位置，包括：

9、对设定的鸟类候选框的高度和宽度按预设的延伸比例进行延伸处理，根据延伸处理后的鸟类候选框得到对应的鸟类姿态信息；

10、根据鸟类姿态信息从鸟类候选框中筛选出鸟类目标和每个鸟类目标的关键点信息；所述关键点信息包括坐标信息和置信度；

11、根据每个鸟类目标对应的关键点的置信度得到每个鸟类目标的综合置信度，根据综合置信度从鸟类目标中筛选有效目标；

12、根据有效目标的坐标信息确定有效目标的位置。

13、作为可选择的实施方式，所述根据有效目标的位置从现场图像数据中截取得到鸟图像，包括：

14、根据有效目标的位置，在现场图像数据上确定目标检测框的中心，得到初始目标检测框；

15、在现场图像数据上截取以初始目标检测框为中心，m倍目标检测框大小的矩形区域作为目标局部区域；

16、对目标局部区域进行图像阈值分割，得到多个超像素块并合并超像素块，得到调整后的目标检测框；

17、在现场图像数据上截取以调整后的目标检测框为中心，m倍目标检测框大小的矩形区域作为鸟图像。

18、作为可选择的实施方式，通过以下公式对鸟图像提取图像特征：

19、

20、其中，d为关键点，d(d)为计算现场图像数据中每个关键点距离原点的欧式距离；f为图像阈值分割时的阈值；为现场图像数据的平均像素值；c为每个关键点的置信度；image为图像特征；n为关键点数量。

21、作为可选择的实施方式，对现场声音数据提取鸟声音的过程包括：

22、将现场声音数据划分后得到的声音段进行短时傅立叶变换，得到每个声音段的变换声音段，以每个声音段为实部，变换声音段为虚部，组成频谱声音段；

23、模拟频谱声音段的实部和虚部的概率密度分布，并分别计算实部和虚部的条件期望值，作为实部和虚部的估计；

24、根据频谱声音段各频率分量的先验缺失概率修正实部和虚部的估计；

25、根据修正后的实部和虚部的估计，计算频谱声音段的相位方差、功率方差和幅度方差，并以此计算频谱声音段的似然比，从而判断频谱声音段中的噪声；

26、在频谱声音段中去除噪声后，采用短时傅立叶反变换和叠接相加得到该声音段的鸟声音，将所有的鸟声音按时序进行拼接后得到最终的鸟声音。

27、作为可选择的实施方式，通过以下公式对鸟声音提取声音特征：

28、

29、其中，stftz为短时抽样变换；为短时抽样变换后的变换声音段的平均功率，为短时抽样变换后的变换声音段的平均相位，为短时抽样变换后的变换声音段的平均幅度；为平均功率，为平均相位，为平均幅度，i为复数符号；voice为声音特征；k为声音段的数量。

30、作为可选择的实施方式，所述根据鸟种类识别结果制定驱赶策略包括：获取设定时间段内的鸟种类识别结果，以此分析出在目标光缆处的鸟类分布特征，依据鸟类分布特征制定驱赶策略。

31、作为可选择的实施方式，所述基于驱赶策略执行鸟类驱赶工作包括：基于驱赶策略，在目标光缆处周期性播放对应鸟种类的天敌的声音数据；根据鸟种类识别结果，在目标光缆处实时播放对应鸟种类的天敌的声音数据。

32、第二方面，本发明提供一种光缆鸟害监测系统，其特征在于，包括：

33、获取模块，被配置为获取目标光缆处的现场图像数据和现场声音数据；

34、图像提取模块，被配置为对现场图像数据进行鸟类姿态检测，得到所包含的鸟类目标及对应的关键点信息，并以此从鸟类目标中筛选出有效目标，根据有效目标的关键点信息，确定有效目标的位置，根据有效目标的位置从现场图像数据中截取得到鸟图像；

35、声音提取模块，被配置为对现场声音数据经划分后得到的每个声音段进行变换后，组成频谱声音段，根据对频谱声音段的实部和虚部的估计，判断出频谱声音段中的噪声，从而基于去除噪声后的频谱声音段得到鸟声音；

36、执行模块，被配置为分别对鸟图像和鸟声音提取图像特征和声音特征，根据图像特征和声音特征在预设的鸟类数据库中进行匹配识别，得到鸟种类识别结果，根据鸟种类识别结果制定驱赶策略，以基于驱赶策略执行鸟类驱赶工作。

37、第三方面，本发明提供一种电子设备，包括：

38、存储器，用于存储光缆鸟害监测程序；

39、处理器，用于执行所述光缆鸟害监测程序时实现如上文任一项所述的光缆鸟害监测方法的步骤。

40、第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述可读存储介质上存储有光缆鸟害监测程序，所述光缆鸟害监测程序被处理器执行时实现如上文任一项权所述的光缆鸟害监测方法的步骤。

41、对比现有技术，本发明有益效果在于：

42、本发明创新性提出光缆鸟害监测方法，研制光缆鸟害监测系统，设计以鸟种类为中心，通过鸟的图像和声音进行鸟种类识别的技术，避免仅根据鸟类鸣声对鸟类识别的局限性，提高对鸟种类识别的准确率；分析不同时间段的鸟害特点，制定个性化和准确的鸟害预防策略，使鸟害预防更加精准；根据识别出的鸟种类找到对应天敌的声音，使用天敌声音驱赶方式，无需对光缆本身进行改进，降低光缆制造的成本，实现智能化的鸟类驱赶，实现光缆鸟害防护的自动化。

43、由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。