CN110856064B - 一种家畜牧食声音信号采集装置及使用该装置的采集方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种家畜牧食声音信号采集装置及使用该装置的采集方法，该装置包括基底、挡风隔音棉、硅胶套、麦克风、回弹泡沫以及干扰噪音消除模块。基底贴在家畜剪毛额头的表面上，挡风隔音棉呈吸盘状，且包住基底，并固定在额头上。硅胶套具有内层、隔音层以及外层。外层与挡风隔音棉贴合并固定，隔音层位于外层和内层之间。内层与基底、剪毛表面围成密闭空间。麦克风设置在密闭空间中，并采集家畜的声音信号。回弹泡沫覆盖在麦克风上，在膨胀后延伸至内层。羊声干扰噪音消除模块用于剔除干扰噪声。本发明具有弱化环境噪声和剔除干扰噪声的效果，使环境风声、羊的干扰噪声和其它噪音的干扰最小化，易于拆卸更换，小巧方便，方便安装。

Description

一种家畜牧食声音信号采集装置及使用该装置的采集方法

技术领域

本发明涉及畜牧技术领域的一种信号采集装置，尤其涉及一种家畜牧食声音信号采集装置，还涉及使用该采集装置的一种家畜牧食声音信号采集方法。

背景技术

在我国内蒙古和新疆等地区，畜牧产业占有重要地位，放牧是畜牧养殖的主要方式。未实行禁牧政策区域的牧民为追求更多经济利益，盲目扩展家畜养殖数量，引起草畜失衡，草地环境遭到破坏。当地畜牧管理工作者虽尽力规范放牧活动，但由于监测技术有限和牧区网络覆盖程度低等因素，一直无法对放牧活动进行有效监控。通过监测自由放牧家畜的牧食行为，估算家畜采食量时空分布，可有效监控家畜采食活动，对解决草畜失衡问题有重要意义。此外，其也可有效提高畜牧管理水平，增加家畜生产力。

在各种牧食行为监测方法中，基于声信号的监测方法(简称声学监测方法)凭借对家畜应激小、精度高、功能多等优点，近年来成为研究热点，是最有潜力的监测方法之一。此外声学监测方法也可应用于畜禽个体识别、发情检测、叫声识别分类等动物信息智能感知领域，具有广阔的应用场景。优质的声音信号是声学监测系统的最佳选择。但是，现有技术应用中简单地将麦克风放置到家畜嘴巴附近来采集声音信号，所得信号存在很大环境噪音，信噪比很低，无法应用到实际监测中。相对地，使用麦克风采集家畜额头处振动信号的方式，极大地减少了环境噪音，是一种更佳的信号方式。但在实际使用中，发现传统的在额头处安装麦克风的固定方式一方面弱化环境噪音的能力有限，声音信号中仍然保留较高比例的噪音，同时也未能剔除非目标声音信号，给后续处理带来极大干扰；另一方面固定麦克风也十分困难，当麦克风丢失后因无法方便地更换，造成声音信号的流失和增加许多劳动量。

发明内容

为解决现有的家畜牧食声音信号采集装置存在降噪效果较差和安装固定困难的技术问题，本发明提供一种家畜牧食声音信号采集装置及使用该装置的采集方法。

本发明采用以下技术方案实现：一种家畜牧食声音信号采集装置，其包括：

基底，其贴在家畜的额头的剪毛表面上；

挡风隔音棉，其呈吸盘状，且包住基底，并固定在所述额头上；

硅胶套，其具有一体成型的内层、隔音层以及外层；所述外层与挡风隔音棉贴合并固定，所述隔音层位于所述外层和所述内层之间；所述内层与基底、所述剪毛表面围成一个密闭空间；

麦克风，其设置在所述密闭空间中，并用于采集家畜的声音信号；

回弹泡沫，其覆盖在麦克风上，且在膨胀后延伸至所述内层并挤压硅胶套；以及干扰噪声消除模块，其包括检测单元、提取单元以及控制单元；所述检测单元用于根据所述声音信号的信号幅值，检测每段声信号的起止点，并标记信号段和计算所述信号段的持续时间；所述提取单元用于先在时域中拟合所述检测单元标记的信号段的时域包络线，再从所述时域包络线中提取波形的形状参数；所述提取单元还用于先将所述信号段变换到频域，再拟合频谱包络线，最后提取所述频谱包络线的形状参数，并确定频域主频率范围；所述控制单元用于将所述信号段的持续时间、时频波形形状参数和主频率氛围参数输入到一个预设的判定函数中，获得所述信号段为目标信号的可信参数；若所述可信参数小于一个预设的特定阈值，所述判定函数认为所述信号段为噪音段，所述控制单元将所述信号段的起止点内的幅值设置为零，否则取消标记且不改变信号。

干扰噪声消除模块，其包括检测单元、提取单元以及控制单元；所述检测单元用于根据所述声音信号的信号幅值，检测每段声信号的起止点，并标记信号段和计算所述信号段的持续时间；所述提取单元用于先在时域中拟合所述检测单元标记的信号段的时域包络线，再从所述时域包络线中提取波形的形状参数；所述提取单元用于还用于先将所述信号段变换到频域，再拟合频谱包络线，最后提取所述频谱包络线的形状参数，并确定频域主频率范围；所述控制单元用于将所述信号段的持续时间、时频波形形状参数和主频率氛围参数输入到一个预设的判定函数中，获得所述信号段为目标信号的可信参数；若所述可信参数小于一个预设的特定阈值，所述判定函数认为所述信号段为噪音段，所述控制单元将所述信号段的起止点内的幅值设置为零，否则取消标记且不改变信号。

本发明通过在麦克风的周围设置基底、挡风隔音棉、硅胶套和回弹泡沫，基底能够贴在家畜的额头上，一方面实现麦克风的定位作用，另一方面传递家畜发出的声音至麦克风，使得麦克风可以充分采集家畜发出的声音。挡风隔音棉将基底包住，而硅胶套的三层结构能够进一步起到隔音的作用，这样所形成的密闭空间使环境风声和其它外界噪音的干扰最小化，而回弹泡沫在膨胀后能够增强麦克风和硅胶套之间的摩擦力，同时也能够起到隔音作用，而且拆卸时，可以挤压挡风隔音棉，使回弹泡沫受压缩，而后扯开硅胶套和基底，倒出麦克风，易于拆卸更换，小巧方便。因此，本发明解决了现有的家畜牧食声音信号采集装置存在隔音效果较差和安装固定困难的技术问题，实现了隔音效果好，安装方便的目的。而且干扰噪音剔除模块对声音信号进行处理，实现剔除来自家畜发出的干扰噪音，能够采集家畜牧食时的优质声音信号，为放牧家畜牧食行为识别研究提供高信噪比数据，具有十分重要的价值。

作为上述方案的进一步改进，挡风隔音棉的开口端上设有与家畜的毛发接触的密封毛，密封毛粘附在所述毛发上。

作为上述方案的进一步改进，硅胶套靠近家畜的部分具有粘扣，所述粘扣与基底可拆卸式粘合。

作为上述方案的进一步改进，麦克风为单指向电容麦克风，且检测端指向家畜的额头。

作为上述方案的进一步改进，所述形状参数包括峰值个数、形状对称性以及平均幅值；所述控制单元还用于将所述检测单元未标记的信号段的幅值设置为零。

作为上述方案的进一步改进，所述内层、所述外层的两端分别一体成型，所述隔音层为设置在所述内层和所述外层围成的封闭空气层。

作为上述方案的进一步改进，回弹泡沫为圆柱状，且内侧曲面为光滑面，黏贴于麦克风表面；回弹泡沫的外侧曲面为凹凸不平的峰形面，与所述硅胶套内侧相互挤压而接触。

作为上述方案的进一步改进，基底与家畜接触的端部为环形结构，麦克风插在所述环形结构的圆孔中。

本发明还提供一种家畜牧食声音信号采集方法，其应用于上述任意所述的家畜牧食声音信号采集装置中，其包括以下步骤：

在家畜的额头上选取一个安装区域，并剪掉所述安装区域内的毛发；

将基底安装在所述安装区域上，使基底贴在所述额头的剪毛表面上；

将回弹泡沫粘在麦克风的外表面上；

将挡风隔音棉黏贴到所述外层上；

挤压回弹泡沫，使回弹泡沫能够塞入所述内层中；

将回弹泡沫和麦克风作为一个整体塞入硅胶套中，并将硅胶套与基底连接；

将挡风隔音棉固定在所述额头上。

作为上述方案的进一步改进，所述采集方法还包括以下步骤：

利用麦克风采集家畜的声音信号；

根据所述声音信号的信号幅值，检测每段声信号的起止点，并标记信号段和计算所述信号段的持续时间；

先在时域中拟合所述检测单元标记的信号段的时域包络线，再从所述时域包络线中提取波形的形状参数；

先将所述信号段变换到频域，再拟合频谱包络线，最后提取所述频谱包络线的形状参数，并确定频域主频率范围；

将所述信号段的持续时间、时频波形形状参数和主频率氛围参数输入到一个预设的判定函数中，获得所述信号段为目标信号的可信参数；

若所述可信参数小于一个预设的特定阈值，认为所述信号段为噪音段，并将所述信号段的起止点内的幅值设置为零，否则取消标记且不改变信号。

相较于现有的家畜牧食声音信号采集装置，本发明的家畜牧食声音信号采集装置及其采集方法具有以下有益效果：

1、该家畜牧食声音信号采集装置，其基底直接贴在家畜的额头上，一方面实现定位麦克风的作用，另一方面传递家畜发出的声音至麦克风，使得麦克风可以充分采集家畜发出的声音。而挡风隔音棉将基底包住，并且具有隔音的效果，这样外界声音就很难通过挡风隔音棉进入封闭空间中，而最优的声音传播通道则是需要通过基底，因此家畜发出的声音能够最大化到达封闭空间中，并且硅胶套的三层结构能够进一步将外界的干扰声音隔绝，使环境风声和其它外界噪音的干扰最小化，保证麦克风采集的声音信号的纯净度，而且能够采集更加微弱的声音信号，从而提高牧食声信号的采集全面性和采集效果，保证数据的完整性，同时也能够缩减采集周期，提高采集效率。

2、该家畜牧食声音信号采集装置，其回弹泡沫在膨胀后能够增强麦克风和硅胶套之间的摩擦力，使得麦克风能够更加稳定地固定在封闭空间中，而且也能够起到隔音作用，可以进一步增强隔音效果，提高声音信号的采集效果。

3、该家畜牧食声音信号采集装置，在拆卸时，可以挤压挡风隔音棉，使回弹泡沫受压缩，而后扯开硅胶套和基底，倒出麦克风，易于拆卸更换，小巧方便，方便安装。

4、该家畜牧食声音信号采集装置，其干扰噪声消除模块中检测单元根据信号幅值大小检测每段声信号的起止点，标记信号段和计算信号段持续时间，而提取单元在时域中拟合标记信号段的包络线，而从包络线中提取波形的形状参数，例如峰值个数、形状对称性、平均幅值等。提取单元还能够将信号变换到频域，拟合频谱包络线，提取包络线的形状参数，同时确定频域主频率范围。控制单元将标记信号段的持续时间、时频波形形状参数和主频率氛围参数输入到判定函数中，得出标记信号段为目标信号的可信参数(目标信号段的各参数在一定范围内)。若可信参数小于特定阈值，控制单元则认为此信号段为噪音段，将其起止点内的幅值设置为零，否则取消标记，不改变信号，并用于后续研究处理。这样，采集装置实现剔除来自家畜发出的干扰噪音，能够获得最优质声音信号，为放牧家畜牧食行为识别研究提供高信噪比数据，具有十分重要的价值。

该家畜牧食声音信号采集方法的有益效果与采集装置的有益效果相同，在此不再做赘述。

附图说明

图1为本发明实施例1的家畜牧食声音信号采集装置的结构示意图；

图2为图1中的家畜牧食声音信号采集装置的立体图；

图3为图1中的家畜牧食声音信号采集装置固定到家畜上的示意图；

图4为本发明实施例3的家畜牧食声音信号采集装置的结构示意图。

符号说明：

1 基底 7 密封毛

2 挡风隔音棉 8 报警器

3 硅胶套 9 灯带

4 麦克风 10 空气隔音层

5 回弹泡沫 11 固定装置

6 家畜

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

请参阅图1、图2以及图3，本实施例提供了一种家畜牧食声音信号采集装置，其用于对家畜6在牧食时发出的声音信号(咬食、咀嚼、咀嚼-咬食、反刍)进行采集，以供监测使用。在家畜6牧食时，其会发出不同的声音信号，每种声音信号的时频特征有所不同，当然，其持续时间也不同。但是，与此同时也会存在风声、行走声和机器声等环境噪音，也会存在家畜叫声、饮水声等干扰噪音。环境噪音和干扰噪音可能会严重降低声信号的信噪比。因此，采集到干净的声音信号有助于提高监测的效率，而且能够保证采集的数据的真实性，也便于对这些声音进行筛分。在本实施例中，该家畜牧食声音信号采集装置包括基底1、挡风隔音棉2、硅胶套3、麦克风4、回弹泡沫5以及干扰噪音消除模块。

基底1贴在家畜6的额头的剪毛表面上。在本实施例中，基底1与家畜6接触的端部为环形结构。基底1可以直接黏贴在家畜6的额头平坦剪毛处，同时，基底1应对声音传导的衰减比较小，可以保证家畜6发出的声音充分传递至后续介绍的麦克风4处。在安装基底1时，可以采用医用胶水进行黏贴，防止其他胶水对家畜6造成损害。因此，基底1一方面实现麦克风4的定位作用，另一方面传递家畜6发出的声音至麦克风4，使得麦克风4可以充分采集家畜发出的声音。

挡风隔音棉2呈吸盘状，并且包住基底1，并固定在额头上。挡风隔音棉2的这种形状，能够使声音信号最大化地传播至麦克风4处，而且方便拿取采集装置，方便采集装置进行安装和拆卸。在本实施例中，挡风隔音棉2的开口端上设有与家畜6的毛发接触的密封毛7，密封毛7粘附在毛发上。密封毛7与家畜毛发能够粘合在一起，从而保证整个采集装置能够稳定地固定在家畜6的额头上，避免采集装置因为安装不稳而造成的采集误差。挡风隔音棉2将基底包住，并且具有隔音的效果，这样外界声音就很难通过挡风隔音2棉进入封闭空间中，而最优的声音传播通道则是需要通过基底1，因此家畜6发出的声音能够最大化地到达封闭空间中。

硅胶套3具有内层、隔音层以及外层，内层、隔音层以及外层一体成型。外层与挡风隔音棉2贴合并固定，隔音层位于外层和内层之间。内层与基底1、剪毛表面围成一个密闭空间。在本实施例中，内层、外层的两端分别一体成型，空气隔音层10为设置在内层和外层围成的封闭空气层。硅胶套3靠近家畜6的部分具有粘扣，粘扣与基底1可拆卸式粘合。在硅胶套3与基底1接触的两个连接面中，一者为毛面，另一者为与毛面粘合的勾面。硅胶套3的这种三层结构，能够进一步将外界的干扰声音隔绝，使环境风声和其它噪音的干扰最小化。

而且，硅胶套3底部具有黏贴面，该面与基底1能够实现可拆卸式安装，方便采集装置的安装和拆卸。硅胶套3呈倒T形，其在其他实施例中的形状根据挡风隔音棉2内壁的构造形状进行选择。在其他实施例中，隔音层还可选择具体的隔音材料，并且该隔音材料可以具有弹性，以便于后续对整个采集装置进行拆分。硅胶套3的三层结构能够进一步将外界的干扰声音隔绝，使环境风声和其它噪音的干扰最小化，保证后续麦克风4采集的声音信号的纯净度，而且能够采集更加细小的声音信号，从而提高牧食声信号的采集数据广度和采集效果，保证数据的完整性，同时也能够缩减采集周期，提高采集效率。

麦克风4设置在密闭空间中，通过固定装置11进行固定，并用于采集家畜6的声音信号。在本实施例中，麦克风4为单指向电容麦克风，并检测端指向家畜6的额头，而且麦克风4插在环形结构的圆孔中。麦克风4可以采用现有的用于采集家畜发声的麦克风，也可以采用一些迷你麦克风以便于安装，还可以采用麦克风组件。麦克风4在采集声音信号时，其主要采集家畜6的头部发出的声音信息，而其他非家畜发声信号则很难进入到封闭空间中，这样能够保证采集的声音的纯净度，避免外界杂音以较大的信号强度传播到封闭空间中。在一些实施例中，麦克风4采集的声音信号可以直接储存在采集装置设置的储存器中，在另外一些实施例中，该声音信号可以通过采集装置设置的无线发射机构远程发送至后台以进行储存。

回弹泡沫5覆盖在麦克风4上，而且在膨胀后延伸至内层并挤压硅胶套3。在本实施例中，回弹泡沫5为圆柱状，且内侧曲面为光滑面，黏贴于麦克风4表面。回弹泡沫5的外侧曲面为凹凸不平的峰形面，与所述硅胶套内侧相互挤压而接触。其中，回弹泡沫5采用PU泡沫，其具有慢回弹特性，形状恢复速度较慢，这样在安装麦克风4至封闭空间中时，可以通过挤压回弹泡沫5，使其体积缩小，这样麦克分4和回弹泡沫5就能够塞到封闭空间中，而后回弹泡沫5会缓慢恢复至原来的形状，而此时回弹泡沫5在膨胀后能够增强麦克风4和硅胶套3之间的摩擦力，使得麦克风4能够更加稳定地固定在封闭空间中，而且也能够起到隔音作用，可以进一步增强隔音效果，提高声音信号的采集效果。而且，在拆卸时，可以挤压挡风隔音棉2，使回弹泡沫5受压缩，而后扯开硅胶套3和基底1，倒出麦克风4，易于拆卸更换，小巧方便，方便安装。

干扰噪声消除模块包括检测单元、提取单元以及控制单元，其能够对采集的声音信号进行处理，剔除信号中的干扰噪声信号。其中，检测单元用于根据声音信号的信号幅值(幅值大小)，检测每段声信号的起止点，并标记信号段和计算信号段的持续时间。提取单元用于先在时域中拟合检测单元标记的信号段的时域包络线，再从时域包络线中提取波形的形状参数，形状参数包括峰值个数、形状对称性以及平均幅值。提取单元用于还用于先将信号段变换到频域，再拟合频谱包络线，最后提取频谱包络线的形状参数，并确定频域主频率范围。控制单元用于将信号段的持续时间、时频波形形状参数和主频率氛围参数输入到一个预设的判定函数中，获得信号段为目标信号的可信参数(目标信号段的各参数在一定范围内)。若可信参数小于一个预设的特定阈值，判定函数认为信号段为噪音段，控制单元将信号段的起止点内的幅值设置为零，否则取消标记且不改变信号。此外，对于检测单元未标记的信号段，本实施例则认为其为非目标信号(例如呼吸声等)，控制单元将其幅值设置为零。

综上所述，相较于现有的牧食声信号采集装置，本实施例的家畜牧食声音信号采集装置具有以下优点：

1、该家畜牧食声音信号采集装置，其基底1直接贴在家畜6的额头上，一方面实现定位麦克风4的作用，另一方面传递家畜6发出的声音至麦克风4，使得麦克风4可以充分采集家畜6发出的声音。而挡风隔音棉2将基底1包住，并且具有隔音的效果，这样外界声音就很难通过挡风隔音棉2进入封闭空间中，而最优的声音传播通道则是需要通过基底1，因此家畜6发出的声音能够最大化到达封闭空间中，并且硅胶套3的三层结构能够进一步将外界的干扰声音隔绝，使环境风声和其它噪音的干扰最小化，保证麦克风4采集的声音信号的纯净度，而且能够采集更加微弱的声音信号，从而提高牧食声信号的采集全面性和采集效果，保证数据的完整性，同时也能够缩减采集周期，提高采集效率。

2、该家畜牧食声音信号采集装置，其回弹泡沫5在膨胀后能够增强麦克风4和硅胶套3之间的摩擦力，使得麦克风4能够更加稳定地固定在封闭空间中，而且也能够起到隔音作用，可以进一步增强隔音效果，提高声音信号的采集效果。

3、该家畜牧食声音信号采集装置，在拆卸时，可以挤压挡风隔音棉2，使回弹泡沫5受压缩，而后扯开硅胶套3和基底1，倒出麦克风4，易于拆卸更换，小巧方便，方便安装。

4、该家畜牧食声音信号采集装置，其干扰噪声消除模块中检测单元根据信号幅值大小检测每段声信号的起止点，标记信号段和计算信号段持续时间，而提取单元在时域中拟合标记信号段的包络线，而从包络线中提取波形的形状参数，例如峰值个数、形状对称性、平均幅值等。提取单元还能够将信号变换到频域，拟合频谱包络线，提取包络线的形状参数，同时确定频域主频率范围。控制单元将标记信号段的持续时间、时频波形形状参数和主频率氛围参数输入到判定函数中，得出标记信号段为目标信号的可信参数(目标信号段的各参数在一定范围内)。若可信参数小于特定阈值，控制单元则认为此信号段为噪音段，将其起止点内的幅值设置为零，否则取消标记，不改变信号，并用于后续研究处理。这样，采集装置实现剔除来自家畜发出的干扰噪音，能够获得最优质声音信号，为放牧家畜牧食行为识别研究提供高信噪比数据，具有十分重要的价值。

实施例2

本实施例提供了一种家畜牧食声音信号采集装置，该装置在实施例1的基础上增加了定位器。定位器固定在封闭空间中，其能够通过GPS或北斗卫星导航系统对该家畜6的实时位置进行定位，并实时获得一个定位信息。这样，位于远端的监测平台就可以根据定位信息，实时获得家畜6的位置，而且将每头家畜与相关的信息进行对应，例如声音信息、编号等，从而生成该家畜6的数据信息库。

而且，位于远端的监测平台可以将这些信息实时更新，并且在家畜6出现发声异常时，可以发出告警信息，一方面及时提醒监控人员查看采集装置是否损坏、丢失等，另一方面可以监测家畜6的健康程度，判断家畜6是否处于发情状态等。

实施例3

请参阅图4，本实施例提供了一种家畜牧食声音信号采集装置，该装置在实施例1的基础上增加了报警器8和灯带9。报警器8设置在挡风隔音棉2的外部，并能够发出报警信号。控制模块判断声音信号是否出现异常，例如，在家畜发声信号长达一天或者多天未出现时，则驱使报警器8发出报警信号；又例如，在家畜发声信号所代表的类型为出现危险所发出的求救声或恐惧声时，驱使报警器8发出报警信号。

带灯9设置在挡风隔音棉2的外部，其能够作为夜晚的标识，以便于监测人员准确地发现该家畜6。当然，在一些实施例中，带灯9可以替换为荧光条等在黑暗环境下容易引起注意的器件，以便于监测人员及时查找到该家畜6，尤其是在家畜6丢失的情况下，这可以大大降低家畜6的搜寻时间。

实施例4

本实施例提供了一种家畜牧食声音信号采集装置，该装置在实施例1的基础上增加了部分功能。其中，控制模块根据每类家畜发声信号所对应的家畜发声持续时间，对每类家畜发声信号进行进一步的分类。具体而言，控制模块可以将家畜发声持续时间与多个预设时间段进行比对，确定该家畜发声持续时间所在的预设时间段。每个预设时间段都会代表一种含义，即在该时间段中，该家畜6所发出声音会有一种具体含义。例如，在确定家畜发声信号所代表的类型是受到了惊吓时，而在该类声音中，其持续时间也是不同的，可以理解的是，当持续时间越长，该家畜6所受到的威胁程度越高。

实施例5

本实施例提供了一种家畜牧食声音信号采集方法，该方法在一些实施例中又可以称为采集装置的组装方法或使用方法，其应用于实施例1-4中所介绍的任意一种家畜牧食声音信号采集装置中。其中，该家畜牧食声音信号采集方法包括以下步骤。

(1)在家畜6的额头上选取一个安装区域，并剪掉安装区域内的毛发。这里，可以通过特殊的剃毛刀对该区域进行剃毛，使家畜6的皮肤直接裸露在外。

(2)将基底1安装在安装区域上，使基底1贴在额头的剪毛表面上。在本实施例中，通过使用医用胶水的手段，将基底1之间粘在剪毛的表面上。当然，在其他实施例中，也可以通过其他方式进行黏贴。

(3)将回弹泡沫5粘在麦克风4的外表面上。本实施例中采用胶水，将该回弹泡沫5直接粘在麦克风4上。

(4)将挡风隔音棉2黏贴到外层上。同样，本步骤中也通过胶水进行黏贴。

(5)挤压回弹泡沫5，使回弹泡沫5能够塞入内层中。

(6)将回弹泡沫5和麦克风4作为一个整体塞入硅胶套3中，并将硅胶套3与基底1连接。

(7)将挡风隔音棉2固定在额头上，这里，使用医用胶水将密封毛7与家畜6的毛发黏结。

实施例6

本实施例提供了一种家畜牧食声音信号采集方法，该方法在实施例5的基础上增加了以下这些步骤：

利用麦克风4采集家畜6的声音信号；

根据所述声音信号的信号幅值，检测每段声信号的起止点，并标记信号段和计算所述信号段的持续时间；

先在时域中拟合所述检测单元标记的信号段的时域包络线，再从所述时域包络线中提取波形的形状参数；

先将所述信号段变换到频域，再拟合频谱包络线，最后提取所述频谱包络线的形状参数，并确定频域主频率范围；

将所述信号段的持续时间、时频波形形状参数和主频率氛围参数输入到一个预设的判定函数中，获得所述信号段为目标信号的可信参数；

若所述可信参数小于一个预设的特定阈值，认为所述信号段为噪音段，并将所述信号段的起止点内的幅值设置为零，否则取消标记且不改变信号。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种家畜牧食声音信号采集装置，其特征在于，其包括：

基底（1），其贴在家畜（6）的额头的剪毛表面上；

挡风隔音棉（2），其呈吸盘状，且包住基底（1），并固定在所述额头上；

硅胶套（3），其具有一体成型的内层、隔音层以及外层；所述外层与挡风隔音棉（2）贴合并固定，所述隔音层位于所述外层和所述内层之间；所述内层与基底（1）、所述剪毛表面围成一个密闭空间；

麦克风（4），其设置在所述密闭空间中，并用于采集家畜（6）的声音信号；

回弹泡沫（5），其覆盖在麦克风（4）上，且在膨胀后延伸至所述内层并挤压硅胶套（3）；以及干扰噪声消除模块，其包括检测单元、提取单元以及控制单元；所述检测单元用于根据所述声音信号的信号幅值，检测每段声音信号的起止点，并标记信号段和计算所述信号段的持续时间；所述提取单元用于先在时域中拟合所述检测单元标记的信号段的时域包络线，再从所述时域包络线中提取波形的形状参数；所述提取单元还用于先将所述信号段变换到频域，再拟合频谱包络线，最后提取所述频谱包络线的形状参数，并确定频域主频率范围；所述控制单元用于将所述信号段的持续时间、时频波形的形状参数和主频率范围的参数输入到一个预设的判定函数中，获得所述信号段为目标信号的可信参数；若所述可信参数小于一个预设的特定阈值，所述判定函数认为所述信号段为噪音段，所述控制单元将所述信号段的起止点内的幅值设置为零，否则取消标记且不改变信号。

2.如权利要求1所述的家畜牧食声音信号采集装置，其特征在于，挡风隔音棉（2）的开口端上设有与家畜（6）的毛发接触的密封毛（7），密封毛（7）粘附在所述毛发上。

3.如权利要求1所述的家畜牧食声音信号采集装置，其特征在于，硅胶套（3）靠近家畜（6）的部分具有粘扣，所述粘扣与基底（1）可拆卸式粘合。

4.如权利要求1所述的家畜牧食声音信号采集装置，其特征在于，麦克风（4）为单指向电容麦克风，且检测端指向家畜（6）的额头。

5.如权利要求1所述的家畜牧食声音信号采集装置，其特征在于，所述形状参数包括峰值个数、形状对称性以及平均幅值；所述控制单元还用于将所述检测单元未标记的信号段的幅值设置为零。

6.如权利要求1所述的家畜牧食声音信号采集装置，其特征在于，所述隔音层为设置在所述内层和所述外层围成的封闭空气层。

7.如权利要求1所述的家畜牧食声音信号采集装置，其特征在于，回弹泡沫（5）为圆柱状，且内侧曲面为光滑面，黏贴于麦克风（4）表面；回弹泡沫（5）的外侧曲面为凹凸不平的峰形面，与所述硅胶套的内侧相互挤压而接触。

8.如权利要求1所述的家畜牧食声音信号采集装置，其特征在于，基底（1）与家畜（6）接触的端部为环形结构，麦克风（4）插在所述环形结构的圆孔中。

9.一种家畜牧食声音信号采集方法，其使用如权利要求1-8中任意一项所述的家畜牧食声音信号采集装置，其特征在于，其包括以下步骤：

在家畜（6）的额头上选取一个安装区域，并剪掉所述安装区域内的毛发；

将基底（1）安装在所述安装区域上，使基底（1）贴在所述额头的剪毛表面上；

将回弹泡沫（5）粘在麦克风（4）的外表面上；

将挡风隔音棉（2）黏贴到所述外层上；

挤压回弹泡沫（5），使回弹泡沫（5）能够塞入所述内层中；

将回弹泡沫（5）和麦克风（4）作为一个整体塞入硅胶套（3）中，并将硅胶套（3）与基底（1）连接；

将挡风隔音棉（2）固定在所述额头上；

利用麦克风（4）采集家畜（6）的声音信号；

根据所述声音信号的信号幅值，检测每段声音信号的起止点，并标记信号段和计算所述信号段的持续时间；

先在时域中拟合所述检测单元标记的信号段的时域包络线，再从所述时域包络线中提取波形的形状参数；

先将所述信号段变换到频域，再拟合频谱包络线，最后提取所述频谱包络线的形状参数，并确定频域主频率范围；

将所述信号段的持续时间、时频波形的形状参数和主频率范围的参数输入到一个预设的判定函数中，获得所述信号段为目标信号的可信参数；

若所述可信参数小于一个预设的特定阈值，所述判定函数认为所述信号段为噪音段，并将所述信号段的起止点内的幅值设置为零，否则取消标记且不改变信号。

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