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计算机科学 > 声音

arXiv:2507.12793 (cs)
[提交于 2025年7月17日 ]

标题: 基于CNN-LSTM网络和MFCC声学特征的家具侵害性蛀木甲虫早期检测

标题: Early Detection of Furniture-Infesting Wood-Boring Beetles Using CNN-LSTM Networks and MFCC-Based Acoustic Features

Authors:J. M. Chan Sri Manukalpa, H. S. Bopage, W. A. M. Jayawardena, P. K. P. G. Panduwawala
摘要: 结构性害虫,如白蚁,对木结构建筑构成严重威胁,由于其隐蔽性和渐进性损害,导致重大经济损失。传统的检测方法,如目视检查和化学处理,具有侵入性、劳动密集且对早期感染无效。为弥补这一差距,本研究提出了一种基于深度学习的非侵入性声学分类框架,用于早期白蚁检测。我们旨在开发一种稳健、可扩展的模型,能够区分白蚁产生的声学信号和背景噪声。我们引入了一种混合卷积神经网络长短期记忆架构,以捕捉白蚁活动的空间和时间特征。音频数据从受白蚁侵害和干净的木样中收集。我们提取了梅尔频率倒谱系数并训练了CNN LSTM模型来分类信号。实验结果表现出高性能,准确率为94.5%,精确率为93.2%,召回率为95.8%。比较分析表明,混合模型优于独立的CNN和LSTM架构,突显了其结合的优势。值得注意的是,该模型产生较低的假阴性率,这对于实现及时干预至关重要。这项研究提供了一种非侵入性的自动化解决方案,用于早期白蚁检测,具有改善害虫监测、最小化结构损坏和帮助房主及害虫控制专业人员做出更好决策的实际意义。未来的工作可能整合物联网以实现实时警报,并将检测扩展到其他结构性害虫。
摘要: Structural pests, such as termites, pose a serious threat to wooden buildings, resulting in significant economic losses due to their hidden and progressive damage. Traditional detection methods, such as visual inspections and chemical treatments, are invasive, labor intensive, and ineffective for early stage infestations. To bridge this gap, this study proposes a non invasive deep learning based acoustic classification framework for early termite detection. We aim to develop a robust, scalable model that distinguishes termite generated acoustic signals from background noise. We introduce a hybrid Convolutional Neural Network Long Short Term Memory architecture that captures both spatial and temporal features of termite activity. Audio data were collected from termite infested and clean wooden samples. We extracted Mel Frequency Cepstral Coefficients and trained the CNN LSTM model to classify the signals. Experimental results show high performance, with 94.5% accuracy, 93.2% precision, and 95.8% recall. Comparative analysis reveals that the hybrid model outperforms standalone CNN and LSTM architectures, underscoring its combined strength. Notably, the model yields low false-negative rates, which is essential for enabling timely intervention. This research contributes a non invasive, automated solution for early termite detection, with practical implications for improved pest monitoring, minimized structural damage, and better decision making by homeowners and pest control professionals. Future work may integrate IoT for real time alerts and extend detection to other structural pests.
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主题: 声音 (cs.SD) ; 人机交互 (cs.HC); 音频与语音处理 (eess.AS)
引用方式: arXiv:2507.12793 [cs.SD]
  (或者 arXiv:2507.12793v1 [cs.SD] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2507.12793
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

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来自: Chan Sri Manukalpa [查看电子邮件]
[v1] 星期四, 2025 年 7 月 17 日 05:10:02 UTC (274 KB)
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