通过可视化一文看懂 Kaggle-鸟声识别竞赛

🐤EDA|🐦可视化+ 音频探索🔉

本文转载自Kaggle论坛 BURHANUDDIN LATSAHEB

引言

笔记本概述： 1.对不同鸟类声音及其不同特征进行广泛的EDA 2.目标是通过声音使用机器学习来识别东非鸟类。

BirdCLEF 2023 竞赛简介：

鸟类不仅是迷人的生物，而且是一个环境健康的重要指标。BirdCLEF 2023 竞赛，由 Kaggle 主办，旨在通过声音推动鸟类识别领域的研究和创新。

在这个竞赛中，参赛者将面临一个挑战，需要开发可以准确识别音频录音中的鸟类的算法。数据集包括来自世界各地的超过 100 万个音频录音，总时长超过 1000 小时。每个录音都用相应的鸟类进行了标记，参赛者的任务是开发一个机器学习模型，可以准确地对新的、未知的录音进行物种分类。

BirdCLEF 2023 竞赛为研究人员和数据科学家提供了一个独特的机会，推动生物声学领域的发展，为世界各地的鸟类种群保护做出贡献。无论您是一位经验丰富的机器学习从业者还是刚刚起步的人，这个比赛都将为您带来具有挑战性和丰厚回报的机会。

📊EDA 📊

💡 观察训练元数据：

在训练元数据中，总共有 12 列和 16941 行。 训练数据包含 16941 个值，其中 454（0.2％）为缺失值。 总共有 12 列：3 数字，9 分类 训练元数据中有 454 个缺失值。

1.1 训练元数据信息

💡💡 训练数据集的进一步观察

纬度和经度有 227（1.34％）个缺失值 经度填充和评级略有偏差 主要标签，次要标签，类型，科学名称，通用名称，作者，文件名具有高偏心性

1.2 交互式地图图

1.2.1 散点图

1.2.2 Map Box（开放街景图）

1.2.3 Map Box（地形视图）

1.3 EBird 分类法

音频勘探

音频文件： 音频文件是一种数字文件格式，用于存储录制的声音或音乐。它可以通过扬声器或耳机播放，并常用于各种应用，如音乐、电影、电视、广播等多种媒体形式。音频文件有很多不同的格式，如 MP3、WAV、OGG、AAC 和 FLAC。

如何可视化音频文件？？

我们可以用许多不同的方式在二维空间中查看音频，如：

波形:

在音频处理中，波形是声音信号的图形表示，显示信号随着时间的变化。它是一个绘制了声波振幅在 y 轴和时间在 x 轴的图表。波形可用于可视化和分析音频信号的属性，如频率、振幅、相位和持续时间。

频谱图(Spectograms)：

频谱图是音频记录如何随时间变化的光谱频率的可视化表示。它是一种分析声音信号的方法，了解信号如何随时间变化，以及在任何给定时间点信号中有哪些频率。频谱图的 x 轴表示时间，y 轴表示频率。频谱图中每个点的颜色强度或亮度表示该时刻频率的振幅或能量。

Mel 频谱图：

Mel 频谱图是一种使用 Mel 刻度确定频率分箱间距的频谱图。Mel 刻度是一个感知音高间隔相等的音高刻度。通过使用 Mel 刻度，频率分箱在较低频率时距离较近，在较高频率时距离较远，这更符合人类对声音的感知方式。

色度图(Chromagram)：

色度图是音频信号的音高内容的可视化表示，其中每列对应一个特定的频段或音高类。它是声音中能量分布的二维表示，绘制为时间和音高类的函数。色度图是通过将音频信号的短时傅里叶变换（STFT）计算并将结果的频谱图投影到音高类基础上来计算的，通常使用 12 个对数间隔的滤波器来表示西方音乐刻度的 12 个音高类。

MFCC：

MFCC 是 Mel 频率倒谱系数的简称，是语音处理、音乐信息检索等相关领域常用的一种特征提取技术。从音频信号的短时傅里叶变换（STFT）中提取 MFCC，它涉及将信号分解为小的、重叠的段，对每个段执行傅里叶变换，以获得其频谱。然后将 Mel 刻度应用到频谱上，将其转化为近似人类听觉系统对声音感知的对数刻度。

2.1 音频探索

2.1.1 白头文鸟（Black-and-white Mannikin）

主要标签：bawman1

科学名称：Spermestes bicolor

2.1.2 非洲黑头黄鹂（African Black-headed Oriole）

主要标签 : abhori1

科学名称 : Oriolus larvatus

鸟声音频

2.1.3 非洲赤眼鸫（African Bare-eyed Thrush）

主要标签 : abethr1

科学名称 : Turdus tephronotus

音频

2.1.4 非洲灰飞鹟（African Gray Flycatcher）

主要标签 : afgfly1

科学名称 : Bradornis microrhynchus

音频

2.1.5 非洲鹰（African Goshawk）

主要标签 : afrgos1

科学名称 : Accipiter tachiro

音频

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