Short-Term Entropy of Signal Energy Used for Effective Detecting of Weak Gunshots in Noisy Environments
Loading...
Date
2024-07-30
Authors
Sigmund, Milan
ORCID
0000-0003-3973-3626Advisor
Referee
Mark
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
MDPI
Altmetrics
Abstract
Conventional gunshot detection systems can quickly and reliably detect gunshots in the area where the acoustic sensors are placed. This paper presents the detection of weak hunting gunshots using the short-term entropy of signal energy computed from acoustic signals in an open natural environment. Our research in this field was primarily aimed at detecting gunshots fired at close range with the usual acoustic intensity to protect wild elephants from poachers. The detection of weak gunshots can extend existing detection systems to detect more distant gunshots. The developed algorithm was optimized for the detection of gunshots in two categories of the surrounding sounds, short impulsive events and continuous noise, and tested in acoustic scenes where the power ratios between the weak gunshots and louder surroundings range from 0 dB to -14 dB. The overall accuracy was evaluated in terms of recall and precision. Depending on impulsive or noise sounds, binary detection was successful down to -8 dB or -6 dB; then, the efficiency decreases, but some very weak gunshots can still be detected at -13 dB. Experiments show that the proposed method has the potential to improve the efficiency and reliability of gunshot detection systems.
Běžné systémy pro detekci výstřelů dokážou rychle a spolehlivě detekovat výstřely v oblasti, kde jsou umístěny akustické senzory. Tento článek prezentuje detekci slabých výstřelů při lovu zvěře pomocí krátkodobé entropie energie signálu vypočítané z akustických signálů v otevřeném přírodním prostředí. Náš výzkum v této oblasti byl zaměřen primárně na detekci výstřelů vypálených na blízko s obvyklou akustickou intenzitou, abychom ochránili divoké slony před pytláky. Detekce slabých výstřelů může rozšířit stávající detekční systémy o zachycení také vzdálenějších výstřelů. Vyvinutý algoritmus byl optimalizován pro detekci výstřelů ve dvou kategoriích okolních zvuků – krátké impulzivní zvuky a nepřetržitý hluk a testován v akustických scénách, kde se výkonové poměry mezi slabými výstřely a hlasitějším okolím pohybují od 0 dB do -14 dB. Celková přesnost byla hodnocena podle kritérií recall a precision. V závislosti na impulzivních nebo šumových zvucích byla binární detekce úspěšná až do -8 dB nebo -6 dB, poté účinnost klesá, ale některé velmi slabé výstřely lze stále detekovat až při -13 dB. Experimenty ukazují, že navrhovaná metoda má potenciál zlepšit účinnost a spolehlivost systémů detekce výstřelů.
Běžné systémy pro detekci výstřelů dokážou rychle a spolehlivě detekovat výstřely v oblasti, kde jsou umístěny akustické senzory. Tento článek prezentuje detekci slabých výstřelů při lovu zvěře pomocí krátkodobé entropie energie signálu vypočítané z akustických signálů v otevřeném přírodním prostředí. Náš výzkum v této oblasti byl zaměřen primárně na detekci výstřelů vypálených na blízko s obvyklou akustickou intenzitou, abychom ochránili divoké slony před pytláky. Detekce slabých výstřelů může rozšířit stávající detekční systémy o zachycení také vzdálenějších výstřelů. Vyvinutý algoritmus byl optimalizován pro detekci výstřelů ve dvou kategoriích okolních zvuků – krátké impulzivní zvuky a nepřetržitý hluk a testován v akustických scénách, kde se výkonové poměry mezi slabými výstřely a hlasitějším okolím pohybují od 0 dB do -14 dB. Celková přesnost byla hodnocena podle kritérií recall a precision. V závislosti na impulzivních nebo šumových zvucích byla binární detekce úspěšná až do -8 dB nebo -6 dB, poté účinnost klesá, ale některé velmi slabé výstřely lze stále detekovat až při -13 dB. Experimenty ukazují, že navrhovaná metoda má potenciál zlepšit účinnost a spolehlivost systémů detekce výstřelů.
Description
Citation
Document type
Peer-reviewed
Document version
Published version
Date of access to the full text
Language of document
en