电子耳蜗前端麦克风阵列语音增强技术的研究与进展

麦克风阵列的方法在近年来被逐渐应用在电子耳蜗前端语音增强和提高言语识别率的研究里。该方法通过在空间不同的位置上放置若干麦克风,可以采集包含大量空间位置和方位信息的多通道信号,并形成增强目标信号和抑制干扰信号的特定波束指向模式。该方法更加适合用于电子耳蜗增强面对面交流的应用场景,其应用价值受到越来越多研究人员的关注。本文对麦克风阵列波束形成的原理进行阐述,并对目前文献中基于麦克风阵列的语音增强技术进行分析,归纳和总结了其中的技术难点和发展趋势。     

基于Bark域的电子耳蜗频带划分分析和拟合研究

目前电子耳蜗主流的言语处理策略是基于滤波器组的言语处理算法，该算法通过分频带进行信号处理并把参数传递到对应的电极上。电子耳蜗滤波器组的频带划分不是等分的，而是按一定规律进行并且符合人耳听觉特性的，其中，Bark域的频带划分是重要的参考。本研究基于Bark域的电子耳蜗频带划分方法，探讨Bark域频带划分的特性并结合目前的电子耳蜗滤波器组的频带划分进行分析，进而探讨频带划分中的曲线拟合方法，为电子耳蜗滤波器组中的频带划分提供重要的方法和参数。     

电子耳蜗言语训练及发音模拟系统

听力障碍患者可根据听力障碍程度选择佩戴助听器或植入电子耳蜗，其中重度耳聋患者需要植入电子耳蜗以恢复听力感知能力。电子耳蜗手术植入后，患者仍需要大量的言语康复训练，以适应电子耳蜗和日常言语交流。目前，训练的主要方式是人工训练，不利于提高听力康复训练的效率。本研究开发了一套基于电子耳蜗常用言语处理策略的言语训练及发音模拟系统。该系统可用于语音信号的采集，并进一步将采集到的信号转换成特定的言语处理策略。它可以帮助医生对患者进行听力训练，也可以用于开发新的言语处理策略和算法评估，该系统采集和合成的康复训练信号能准确地反映电子耳蜗言语处理策略的特点，GUI界面简单易用，便于在临床推广应用。     

电子耳蜗双麦克风信号采集及不同参数波束形成特征研究

为了提高噪声环境下的电子耳蜗言语识别率,麦克风阵列语音增强的方法逐渐应用在电子耳蜗前端信号采集中。由于电子耳蜗尺寸的限制,双麦克风阵列信号采集是常见的模式,其形成的系统波束指向可用于特定方位的干扰信号的抑制。延迟、权重、频率和间距等参数影响着双麦克风系统的极性图。本文研究基于双麦克风模式的电子耳蜗信号采集和不同参数条件下的波束形成特点,为双麦克风模式的语音增强算法研究提供支持。     

基于智能终端的人工耳蜗医疗监护系统的研制

目的为了对人工耳蜗植入者的术后状态进行智能监护,提高言语康复训练以及后续的算法移植的效果,本文设计了基于智能终端的人工耳蜗植入监护和算法移植系统。方法本系统采用摄像头和麦克风等器件作为输入模块,报警器等器件作为输出模块,并结合智能终端、智能手机、接口硬件、传输电路等部分设计完整的硬件系统。在通信方式上,输入模块采用网络路由器和Zigbee进行通信,输出模块采用继电器进行控制。结果通过对所搭建的系统进行摄像头配置测试,麦克风采集测试,继电器控制等实验以及语音特征分析,表明本系统能够正常工作并可控制各个传感器的信号输入输出。结论本文所搭建的系统实现了目标的功能需求,为后续的算法移植研究和实际监护系统的开发提供了基础。     

基于拉格朗日插值的电子耳蜗分数延迟和参数失配分析

波束形成方法是电子耳蜗前端语音增强的重要方法之一，该方法的主要参数是增益系数和延迟参数。电子耳蜗的尺寸小，传统的波束形成方法在具体应用中会出现分数延迟的问题。本文采用拉格朗日多项式的插值方法实现电子耳蜗的分数延迟参数，通过相邻点的数值进行加权形成分数延迟的信号序列。仿真分析表明，拉格朗日多项式插值的分数延迟方法可实现低频段的幅频响应和相频响应的高度吻合，契合电子耳蜗频带特征，可实现电子耳蜗所在频段分数延迟的低误差和低计算复杂度。     

基于信号特征的电子耳蜗言语处理策略的频带选取

言语处理策略提取信号参数,并以特定的编码和刺激模式把参数传递到植入体内的电子阵列,是电子耳蜗各个环节中的关键部分。目前不同类型的电子耳蜗采用不同的言语处理策略,其中基于信号特征的言语处理策略是主流的方法。该模式进行参数提取和频带选择是基于所采集信号本身的特征,其刺激模式与连续交替采样刺激模式不同。本研究基于信号特征的电子耳蜗言语处理策略的频带选取模式和特征,探讨频带选取对信号的影响,并总结基础的参数结果和信号变化结论,有助于电子耳蜗新算法的开发和改进。     

方向性麦克风的极性图特性及增益变化特征研究

【摘 要】 在传统的电子耳蜗体外机中,信号采集采用的是全向性麦克风。近年来的研究和产业中逐渐出现了方向性麦克风的使用以及麦克风阵列语音增强算法的研究。本文基于实际的方向性麦克风的尺寸及信号输出模式来探讨其信号采集特点、波束形成特征和增益变化的特性,研究正增益变化和负增益变化的系统响应曲线及变化特征,分析增益变化对高低频信号的不同影响,有助于方向性麦克风的进一步应用及电子耳蜗前端语音增强的研究。     

电子耳蜗前端双麦克风语音增强及波束形成算法研究

麦克风阵列语音增强的方法是通过采用多个麦克风同时进行语音信号采集,从而增加了空间方位的信息,因此有助于提高电子耳蜗在噪声环境下的言语识别率。鉴于尺寸的限制,电子耳蜗使用的麦克风数量不能太多,从而限制了麦克风阵列形成波束的设计。为了兼顾电子耳蜗尺寸的限制条件并增加信号采集空间方位信息,本文提出了一种采用两个超薄单指向/全向组合型麦克风(TP)的语音增强和波束形成算法,每个TP麦克风均单独包含两个声管用于信号采集,达到了增加整体空间方位信息的目的。本文探讨了不同增益向量条件下波束形成的特性和双麦克风间距对波束的影响,为双麦克风语音增强技术在电子耳蜗的应用提供有价值的理论分析和工程参数。     

基于连续交替采样的电子耳蜗等间隔多刺激算法研究

电子耳蜗连续交替采样算法是目前常见于各种电子耳蜗言语处理策略的基本算法架构,该算法通过滤波器组信号进行频带划分并与刺激电极对应,在刺激听觉神经的特定一个时刻只有一个电极在工作,目的是减少电极间刺激电流的互相干扰。由连续交替单刺激的方法可以延伸为连续等间隔交替多刺激的模式,通过该方式在增加刺激信号信息的同时避免了相邻电极同时刺激听神经而产生的刺激电流串扰,具有较大的应用前景。本文深入研究了基于连续交替采样的等间隔多刺激策略的算法架构,提出了等间隔多刺激的算法具体工程实现方式,并进一步分析了等间隔多刺激算法的特征和参数特性,为多刺激模式的算法应用研究提供了基础,同时,本文的失配分析有助于工程上刺激模式的选取,所提出的等间隔多刺激的算法模式则为算法的工程实现提供了具体方案。