Deep learning-based bubble separation for passive acoustic monitoring of underwater gas plumes

气泡 声学 水下 噪音(视频) 波形 分离(统计) 环境噪声级 气泡 计算机科学 声压 环境压力 共振(粒子物理) 水声学 材料科学 多相流 背景噪声 水下爆炸 海洋工程 物理 计算机模拟 目标强度 度量(数据仓库) 基本事实
作者
Shuduo Liu,Ben Liu,Mengran Du,Ziwei Wang,Wen Xu
出处
期刊:Journal of the Acoustical Society of America [Acoustical Society of America]
卷期号:159 (1): 816-832
标识
DOI:10.1121/10.0042232
摘要

Passive acoustic monitoring (PAM) techniques have shown great potential in studying underwater gas plumes by leveraging bubble resonance signals. Traditional bubble detection methods generally operate on the mixture of bubble and ambient sounds, which cannot achieve satisfactory performance in low SNR environments. In this study, we propose a deep learning (DL) based bubble sound separation method to extract the bubble waveform from the noisy mixture prior to detection, thereby enhancing the bubble detection performance. To obtain the labeled training data, we developed a numerical simulation framework based on bubble acoustic theories to generate the ground truth bubble sounds, which are then mixed with diverse noises. Experiments were conducted with both simulated data and realistic PAM recordings. The simulation experiments under different noise conditions demonstrate that the DL models can effectively extract bubble sound, even when their features are barely visible in the time-frequency domain. In the real-world experiment, the trained model was applied to the PAM recordings collected in Haima cold seep, and we found a negative correlation between bubble release rate and ambient pressure when the hydrophones were near the gas plumes, which is in accordance with existing literature and further validates the proposed method's effectiveness.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
Choi完成签到,获得积分10
1秒前
4秒前
咯咯咯完成签到,获得积分10
4秒前
火焰向上发布了新的文献求助10
4秒前
江江好发布了新的文献求助10
4秒前
Zzyang55完成签到,获得积分10
6秒前
乐乐的应助被深情的不斜采纳,获得10
8秒前
8秒前
10秒前
10秒前
科目三的应助被sssss采纳,获得10
10秒前
12秒前
12秒前
稳重幻嫣完成签到,获得积分10
14秒前
王冬瓜完成签到,获得积分10
16秒前
16秒前
16秒前
不养折耳猫完成签到,获得积分10
17秒前
火辣蛤蟆完成签到,获得积分10
18秒前
呼呼夫人发布了新的文献求助10
18秒前
白罗发布了新的文献求助10
19秒前
liugm发布了新的文献求助10
20秒前
复杂忆秋完成签到 ,获得积分10
23秒前
cyci发布了新的文献求助10
23秒前
小马甲的应助被卢乃旋采纳,获得10
25秒前
科研通AI6.4的应助被龚广山采纳,获得10
25秒前
科研头疼发布了新的文献求助10
26秒前
霸气逍遥发布了新的文献求助10
27秒前
XX完成签到 ,获得积分10
32秒前
32秒前
半青一江完成签到 ,获得积分10
33秒前
ashleybecky完成签到 ,获得积分10
36秒前
39秒前
阿托品完成签到 ,获得积分10
39秒前
zzz完成签到 ,获得积分10
41秒前
cg666完成签到 ,获得积分10
41秒前
42秒前
hxhdh发布了新的文献求助10
44秒前
汉堡包的应助被宗友绿采纳,获得10
45秒前
47秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Rosenblum, Global Change Biology 800
自動車の空力技術 800
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
Issues in Task-Based Language Teaching 500
Wafer Surface Defect 420
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 化学工程 工程类 有机化学 物理 复合材料 生物化学 内科学 细胞生物学 基因 遗传学 免疫学 冶金 光电子学 癌症研究
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7784662
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9323973
关于积分的说明 20396272
捐赠科研通 7373384
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3321113
关于科研通互助平台的介绍 2469029
邀请新用户注册赠送积分活动 2337386