[发明专利]电子耳蜗宽动态范围压缩处理信号的言语处理器和方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子耳蜗技术领域，特别是指一种电子耳蜗宽动态范围压缩处理信号的言语处理器和方法。

背景技术

人的耳蜗毛细胞是接收声音的感觉细胞。当耳蜗毛细胞损伤严重时，就会出现严重的听力损伤。电子耳蜗就是替代已损伤毛细胞，通过电刺激听觉神经重新获得声音信号的一种电子装置。图1显示的是电子耳蜗的结构示意图。电子耳蜗由体外机部件和植入体部件两部分组成，体外机部件主要包括传声器(如麦克风等)、言语处理器和发射线圈，植入体部件主要包括接收线圈、刺激器及多通道电极阵列组成。

在系统连接正常的情况下，麦克风接收声信号，通过言语处理器，将声信号进行分析处理并编码，通过头件(发射线圈)透过皮肤传送到植入体部件的接收线圈，经过刺激器的解码处理后，产生相应频率及电流强度的脉冲信号并传送到各个刺激电极。通过电极刺激听神经，将脉冲信号传到听觉中枢从而为使用者产生听觉。

一个正常人听觉系统的听力动态范围为120dB，有多大200级的可辨声阶。相比之下，一个电子耳蜗使用者一般只有10-20dB的听力动态范围和20级可辨声阶。设计电子耳蜗言语处理器时，一个重要的因素是从声音幅度到电流幅度的适当转换。耳蜗植入者的刺激阈值到舒适响度之间的动态范围很窄，舒适响度的水平在阈值水平的3倍到30倍之间。在声刺激听觉中，声音响度是声音强度的幂函数，而在电刺激听觉中，响度更接近于电流强度的指数函数。

在当前的电子耳蜗言语处理器中，应用最广的是连续间隔采样CIS(continuous-interleaved-sampling)，它是将各通道的信号经过整流器和低通滤波器来提取包络信息，或者通过快速傅里叶变换FFT(fast-fourier-transformation)计算频谱能量的方法提取包络信息。提取的包络信息经过对数压缩以适应电刺激较窄的动态范围，但是这些处理中信号的输入动态范围完全由包络提取的结果确定，这样的电子耳蜗言语处理器对信号的处理效率不高，语言识别率不好，从而影响使用者听力。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种电子耳蜗宽动态范围压缩处理信号的言语处理器和方法，增强电子耳蜗言语处理器信号处理能力和使用者可感知范围内信号能量。

基于上述目的本发明提供的一种电子耳蜗宽动态范围压缩处理信号的言语处理器，包括处理单元和压缩单元，其中：

所述的处理单元，用于对传送的声信号由分频模块进行预加重和分频处理，并将处理的结果合并为M个通道；

所述的压缩单元，用于对处理单元传送的声信号根据预先测量电子耳蜗植入者M个通道的舒适阈值或感知阈值参数，通过声-电压缩函数，计算电刺激感知阈值对应的声信号强度或舒适阈值对应的声信号强度参数，并且以此参数为拐点，根据频谱包络的宽动态范围压缩曲线，计算每个通道压缩后的声强，对宽动态压缩后的输出声强进行声-电刺激压缩并输出。

可选的，所述的分频模块采用通过高通滤波，对低于12kHZ的信号做每十倍频程有6dB衰减的预加重处理。

可选的，所述的分频模块采用快速傅里叶变换(FFT)方法对声信号进行分频处理，把信号分解为频段。

可选的，所述的分频模块利用Greenwood公式将频段合并为M个通道。

可选的，所述的通过声-电压缩函数，计算电刺激感知阈值对应的声信号强度或舒适阈值对应的声信号强度参数根据如下公式计算：

E＝c*A^p+d

其中，c＝(Emcl-Ethr)/(lgAmax-lgAmin)、d＝Emcl-c*lgAmax、p＝10，

E表示的是通道电刺激感知阈值Ethr或通道电刺激舒适阈值Emcl，A表示的是电刺激感知阈值对应的声信号强度Athr或舒适阈值对应的声信号强度Amcl，Amin为电子耳蜗信号处理最小输入声强，Amax为电子耳蜗信号处理最大输入声强。

可选的，所述的频谱包络的宽动态范围压缩曲线，具有如下规则：

当输入声强小于Amin时，电子耳蜗对声信号不做处理；

当输入声强介于Amin和Athr之间时，压缩比COP1介于1∶3与1∶4之间；

当输入声强介于Athr和Amcl之间时，压缩比COP2介于1∶1与1∶2之间；

当输入声强介于Amcl和Amax之间时，压缩比COP3介于1∶2与1∶3之间；

当输入声强大于Amax时，电子耳蜗对声信号进行削峰。