牛聲自動識別技術:應用機器學習於乳牛聲紋辨識與情境情緒分析

報告時間:2025-4-25
報告地點:407
指導老師:江信毅老師
學生:許祉欣
摘要

隨著科技進步,乳牛健康與生產性能對農場經濟效益的影響日益顯著,促使傳統畜牧管理逐步邁向智能化轉型。牛隻的鳴叫是表達情緒、生理需求與健康狀態的重要方式,為牧場管理提供關鍵參考依據。本研究旨在開發一套基於機器學習的乳牛叫聲識別與情緒分析系統。研究建立了一個乳牛叫聲資料庫,於不同情境下錄製並分類牛叫聲,依頻率劃分為高音頻與低音頻,再依情境劃分為正向與負向情緒。接著應用數位訊號處理技術進行降噪與聲訊切割預處理,並利用支持向量機(SVM)與K-近鄰演算法(KNN)進行模型訓練與分類。系統可識別牛隻聲音特徵,並進行叫聲、鳴叫類型與情緒狀態分類。實驗結果顯示模型在不同情境下皆具高度準確性,其中SVM於三項分類的正確率分別為91.30%、97.06%與90.60%,KNN則為93.48%、91.18%與90.60%。雖然KNN於叫聲分類表現較佳,但整體而言SVM展現更全面穩定的效能,因此為較適合之模型。此外,驗證所開發的情緒識別系統。通過由外部收集的牛叫聲樣本,將音頻樣本交給系統進行識別,並與研究人員的分析結果進行比對,驗證系統的準確性和實用性。研究結果指出,牛聲辨識技術於乳牛健康監測與情緒識別中具有重要應用潛力,能提升健康管理效率、增進動物福祉並改善畜牧業管理。隨著數據收集與處理技術的進步,未來有望建立更精確、智能且高效的牛聲識別系統,進一步推動智能化畜牧業的發展。
 
關鍵字: 牛聲辨識、機器學習、情緒識別、動物福祉、智能畜牧業

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