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Visual Analytics to Assist Event Labelling Verification in Soundscape Ecology

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2025
Autor(a) principal: Rodrigues, David Souza
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: eng
Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/55/55134/tde-22072025-143024/
Resumo: The study of soundscapes has benefited from the development of automated data collection methods, such as Passive Acoustic Monitoring (PAM). However, as collecting data became more manageable, it also resulted in expressive volumes of data to be inspected and processed. An important task consists of annotating the data regarding the presence of relevant acoustic events. Nevertheless, the sheer amount of data makes manually labelling all the data unfeasible. Furthermore, the manual process is prone to error, resulting in inconsistent and mistaken labels. As a result, there have been attempts to investigate supervised machine-learning algorithms for event classification. The quality of labels is thus essential for ecological research and supervised machine learning algorithms, which use them as training sets. This work developed a tool named \'VT-AA\' (Verification Tool for Acoustic Annotations), aimed to support the analysis and interpretation of acoustic labels provided for an acoustic database by assisting with the identification of possible errors and inconsistencies and the observation of inter- and intra-species call variability. The tool uses Visual Analytics techniques, such as Multidimensional projection and Parallel Coordinates plot. In order to validate the developed tool, a labelled database with bird species collected on the ecological Corridor of Cantareira-Mantiqueira was used. Features were extracted from the collected audio files and corresponding labels and used as input for the tool. By identifying different groups of labels, it was possible to identify outliers that may correspond to incorrectly classified labels or labels that, even if correctly classified, are not good representatives of their respective classes. The case studies indicate the tool has promise in contributing to optimise the analysis of large amounts of labelled acoustic data by specialists.
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spelling Visual Analytics to Assist Event Labelling Verification in Soundscape EcologyAnalítica Visual como Apoio à Verificação de Etiquetação de Eventos em Ecologia de Paisagem AcústicaAcoustic data labellingAcoustic featuresAnalítica visualCaracterísticas acústicasEcologia de paisagem acústicaEtiquetação de dados acústicosInformation visualisationSoundscape ecologyVisual analyticsVisualização de informaçãoThe study of soundscapes has benefited from the development of automated data collection methods, such as Passive Acoustic Monitoring (PAM). However, as collecting data became more manageable, it also resulted in expressive volumes of data to be inspected and processed. An important task consists of annotating the data regarding the presence of relevant acoustic events. Nevertheless, the sheer amount of data makes manually labelling all the data unfeasible. Furthermore, the manual process is prone to error, resulting in inconsistent and mistaken labels. As a result, there have been attempts to investigate supervised machine-learning algorithms for event classification. The quality of labels is thus essential for ecological research and supervised machine learning algorithms, which use them as training sets. This work developed a tool named \'VT-AA\' (Verification Tool for Acoustic Annotations), aimed to support the analysis and interpretation of acoustic labels provided for an acoustic database by assisting with the identification of possible errors and inconsistencies and the observation of inter- and intra-species call variability. The tool uses Visual Analytics techniques, such as Multidimensional projection and Parallel Coordinates plot. In order to validate the developed tool, a labelled database with bird species collected on the ecological Corridor of Cantareira-Mantiqueira was used. Features were extracted from the collected audio files and corresponding labels and used as input for the tool. By identifying different groups of labels, it was possible to identify outliers that may correspond to incorrectly classified labels or labels that, even if correctly classified, are not good representatives of their respective classes. The case studies indicate the tool has promise in contributing to optimise the analysis of large amounts of labelled acoustic data by specialists.O estudo de paisagens acústicas tem se beneficiado do desenvolvimento de métodos automatizados de coleta de dados, como o Monitoramento Acústico Passivo, do inglês Passive Acoustic Monitoring (PAM). Porém, ao mesmo tempo em que a coleta de dados se tornou mais fácil, também resultou em volumes expressivos de dados a serem inspecionados e processados. Uma tarefa importante consiste em anotar dados em relação à presença de eventos acústicos de intresse. No entanto, a grande quantidade de dados torna inviável a tarefa de rotulá-los manualmente. Além disso, o processo manual é propenso a erros, resultando em etiquetas inconsistentes e errôneas. Como resultado, houve tentativas de investigar algoritmos supervisionados de aprendizagem de máquinas para classificação de eventos. A qualidade dos rótulos é, portanto, importante tanto para a pesquisa ecológica quanto para os algoritmos de aprendizagem supervisionada de máquina, que os utilizam como conjuntos de treinamento. Este trabalho desenvolveu uma ferramenta chamada \'VT-AA\' (do inglês Verification Tool for Acoustic Annotations), que visa colaborar com a análise e interpretação das etiquetas acústicas fornecidas para um banco de dados acústicos, buscando auxiliar a identificação de possíveis erros e incosistências e a observação de variabilidade de chamados (vocalizações) inter e intra espécies. A ferramenta utiliza técnicas de Analítica Visual como Projeção Mutidimensional e gráfico de Coordenadas Paralelas. A fim de validar a ferramenta desenvolvida, foi utilizado um banco de dados de rótulos com espécies de aves coletadas no Corredor Ecológico da Cantareira-Mantiqueira. As características foram extraídas dos áudios coletados e dos rótulos correspondentes, e utilizadas como entradas para a ferramenta. A partir da identificação de diferentes grupos de rótulos, foi possível identificar potenciais outliers que podem representar rótulos incorretos ou, que se rotulados corretamente, não são bons representantes para as respectivas classes. A análise de estudos de caso indicou que a ferramenta tem potencial em contribuir com a otimização da análise, por especialistas, de grandes quantidades de dados acústicos rotulados.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPOliveira, Maria Cristina Ferreira deRodrigues, David Souza2025-04-03info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/55/55134/tde-22072025-143024/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesseng2025-07-22T17:40:02Zoai:teses.usp.br:tde-22072025-143024Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212025-07-22T17:40:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false
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