soundClass: An automatic sound classification tool for biodiversity monitoring using machine learning

Abstract

Passive acoustic monitoring, a non-invasive technique, is increasingly used to study animal populations and habitats at much larger spatial and temporal scales than standard methods. However, easy to apply tools for reliable detection and classification of signals of interest among hundreds or even thousands of hours of recording are still lacking. We introduce the r package soundClass, a tool to train convolutional neural networks, and employ them to classify sound events in recordings. soundClass provides a sound event classification pipeline, from annotating recordings to automating trained networks usage in real-life situations. We illustrate the package functionality on bat echolocation calls, bird songs and whale echolocation clicks, showing that the package can be used to train networks for several types of sound events, taxonomic groups and environments; and exemplify its application. This tool facilitates the creation and usage of trained networks and was developed with a strong focus on graphical user interfaces to be used by non-specialist scientists in statistics and programming.

A monitorização acústica passiva, uma técnica não invasiva, é cada vez mais utilizada para estudar populações animais e habitats a maiores escalas temporais e espaciais do que os métodos tradicionais. No entanto, ferramentas de fácil aplicação para a detecção e classificação dos sinais acústicos de interesse entre as centenas ou mesmo milhares de horas de gravação são escassas. Introduzimos o package de r soundClass, uma ferramenta criada para treinar redes neuronais convolucionais e aplicá-las para classificar eventos sonoros em gravações acústicas. soundClass providencia um pipeline para a classificação de eventos sonoros, desde a anotação de gravações até à utilização de redes treinadas em situações reais. Mostramos as funcionalidades do package com ecolocalização de morcegos, canto de aves e ecolocalização de baleias, demonstrando que este pode ser usado para treinar redes para diversos tipos de eventos sonoros, grupos taxonómicos e ambientes, e apresentamos exemplos da sua aplicação. Esta ferramenta facilita a criação e utilização de redes treinadas e foi desenvolvida com um forte foco nas interfaces gráficas do utilizador de forma a alargar a sua utilização a não especialistas em estatística e programação.