2022 Fiscal Year Research-status Report
Identification of Birdcalls Included in Environmental Sounds, and Population Counting
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21K14280
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| Research Institution | National Institute of Technology, Kumamoto College |
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Principal Investigator |
森下 功啓 熊本高等専門学校, 生産システム工学系ACグループ, 助教 (70735266)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 野鳥 / 鳴き声 / 自動識別 / ヤンバルクイナ / 個体数把握 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究年度2年目となる2022年度は、（1）ICレコーダーによる観測地点の増加、（2）識別対象種の増加、（3）ヤイロチョウの渡り観測への協力、（4）異常検知アルゴリズムを用いた誤識別の削減、（5）AIの学習時間の短縮、について取り組んだ。以前よりもICレコーダーの設置数を増加させ、標高の高い山での音源や海に近い地点での音源などを幅広く収集することができるようになり、教師データを作成しやすくなった。これに加え、バードリサーチなどから提供していただいた音源もあり、識別対象種は野鳥20種、昆虫9種、両生類5種、哺乳類1種、人工音2種と大幅に増加した。
AIの精度は、2018年に収集した沖縄の環境音に対して、ヤンバルクイナの識別精度ROC-AUCが0.84と2021年度に比べて0.01ポイントの改善を見せ、PR-AUCについても0.39から0.41と0.02ポイント改善した。識別対象種が37種も増加しているが、識別精度を向上することができた。また、識別対象種を増やしたことで九州本土の音源に対してヤンバルクイナに誤認するようなケースは大きく減少した。ただし、2022年の沖縄の音源に対しては、例年にない大雨の影響で適合率が低下している。総合的にはウグイスやモズやヤイロチョウの識別精度も向上しており、研究目的の1つである多種の野鳥の識別に近づくことができた。
（4）については、異常検知アルゴリズムを用いた誤識別の削減は可能であることがわかったものの再現率（感度）が大きく低下したため、継続した検討が必要である。（5）については、損失関数を工夫することでAIの学習時間を73時間から9時間まで短縮することができ、教師画像の作成を進めやすくなった。
なお、野鳥の個体数をカウントする取り組みについては実験を継続中である。当初計画していた、GPSを用いた録音のミリ秒単位での時刻同期は実現できた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
現在の野鳥の識別対象種数は、2022年度当初に計画していた、ニワトリ、コジュケイ、ホオジロを含む31種である。目標は50種であったので、識別対象種の増加ペースは良いといえる。
ただし、ICレコーダーで環境音を収集する際に用いているコンデンサマイクが、早ければ1か月、長くても3年ほどで大きく劣化することがわかり、メンテナンスの頻度とランニングコストが想定より大きいことがわかった。寿命は製品によって大きくばらつくものの、安価な対策が必要である。
また、第1子出生に伴う育児のため、個体数カウントについては実験データの取得と基本的な実験以上には取り組めていない。
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| Strategy for Future Research Activity |
2023年度は、まず継続的に識別対象種を増加させる。特に、森林性の野鳥の充実を図り、熊本で観察可能なイカル、カラ類、カケス、サンショウクイなどの野鳥に対応する。なお、季節観測対象種であるウグイスやモズに関しては初鳴き観測が可能なレベルまで偽陽性を減少させつつ、再現率を向上させる。
ただし、識別対象クラス数が既に約80となり、確保していたGPUではメモリの制約からバッチサイズに不足感が出てきた。学習手法等を検討し、計算機資源を有効に利用しつつ識別種の増加や精度の向上に対応する必要がある。
次に、野鳥の個体数把握のため、5 mほど離して録音した音源を用いて、距離と向きの推定を行う。特に、時刻同期した複数のICレコーダーから得られた音源の解析に取り組む。
最後に、環境音を用いた生物種の識別に広く寄与するため、これまでに取得できた音源の公開を進める。始めは代表的な野鳥から始め、徐々に昆虫や両生類やその他の環境音まで対象を広げていきたい。
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Research Products
(2 results)
