增强时域表达的人工耳蜗信号处理方法及系统.docx

PATEXPLe)RER专利探索者-全球创新始于探索增强时域表达的人工耳蜗信号处理方法及系统申请号：CN.4申请H：20160107申请（专利权）人：I深圳大学地址：广东省深圳市南山区南海大道3688号发明人：孟庆林,郑能恒,李霞I主分类号：A61F11/04公开（公告）号：CNB公开（公告）日：20180605代理机构：深圳市恒申知识产权事务所（普通合伙）代理人：I王利彬(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号CNB(45)授权公告日20180605(21)申请号CM4(22)申请日20160107(71)申请人深圳大学地址广东省深圳市南山区南海大道3688号(72)发明人孟庆林，郑能恒，李霞(74)专利代理机构深圳市恒申知识产权事务所(普通合伙)代理人王利彬(54)发明名称增强时域表达的人工耳蜗信号处理方法及系统(57)摘要本发明适用于医疗器械领域，提供了增强时域表达的人工耳蜗信号处理方法，包括滤波步骤：利用预设的带通滤波器组对采集的声音信号进行滤波：时域信号表达转换步骤：若当前电极通道的频率范围大于电极通道的时域音高上限fl且带宽小于等于电极通道的时域音高上限fl与包络的时域周期性所在的频率范围上限f2的差值时，将经过当前电极通道的带通信号向下移频至包络的时域周期性所在的频率范围上限f2和电极通道的时域音高上限fl之间：带通信号传递步骤：将经过时域信号表达转换处理后的带通信号进一步处理后表达到电流波形上传递出去。本发明提供的方法旨在引入时域精细结构信息的同时避免对包络产生干扰，进而提升人工耳蜗声音感知效果。权利要求书1增强时域表达的人工耳蜗信号处理方法，其特征在于，包括下述步骤:滤波步骤：利用预设的带通滤波器组对采集的声音信号进行滤波得到带通信号；时域信号表达转换步骤：若当前电极通道的频率范围大于电极通道的时域音高上限fl且带宽小于等于电极通道的时域音高上限fl与包络的时域周期性所在的频率范用上限f2的差值时，将经过当前电极通道的带通信号向下移频至包络的时域周期性所在的频率范围上限f2和电极通道的时域音高上限fl之间：带通信号传递步骤：将经过时域信号表达转换处理后的带通信号进一步处理后表达到电流波形上传递出去；所述带通信号传递步骤中的电流波形为单脉冲间隔采样波形或模拟电流波形，若采用单脉冲间隔采样波形，即用单脉冲对所述带通信号进行采样，然后在不同通道间间隔产生刺激；若采用模拟电流波形，即将所述带通信号表达为模拟电流形式传递出去。2.如权利要求1所述的人工耳蜗信号处理方法，其特征在于，所述电极通道的时域音高上限fl的范围为450Hz850Hz,包络的时域周期性所在的频率范围上限f2的范围为250HZ450Hz,且fl-f221OOHz<>3.如权利要求1所述的人工耳蜗信号处理方法，其特征在于，所述滤波步骤之前还包括预处理步骤，具体为对采集的声音信号进行预加重、降噪处理。4.如权利要求1所述的人工耳蜗信号处理方法，其特征在于，所述带通信号传递步骤中对带通信号进一步处理的方法为：将带通信号进行非线性压缩。5.增强时域表达的人工耳蜗信号处理系统，其特征在于，包括：滤波模块，用于利用预设的带通滤波器组对采集的声音信号进行滤波；时域信号表达转换模块，用于对每个带通滤波器输出的带通信号进行时域信号表达转换处理；具体地，若当前电极通道的频率范围大于电极通道的时域音高上限fl旦带宽小于等于电极通道的时域音高上限fl与包络的时域周期性所在的频率范围上限f2的差值时，将经过当前电极通道的带通信号向下移频至包络的时域周期性所在的频率范围上限f2和电极通道的时域音高上限fl之间；带通信号传递模块，用于将经过时域信号表达转换处理后的带通信号进一步处理后表达到电流波形上传递出去：所述带通信号传递模块中的电流波形为单脉冲间隔采样波形或模拟电流波形，若采用单脉冲间隔采样波形，即用单脉冲对所述带通信号进行采样，然后在不同通道间间隔产生刺激；若采用模拟电流波形，即将所述带通信号表达为模拟电流形式传递出去。6.如权利要求5所述的人工耳蜗信号处理系统，其特征在于，所述电极通道的时域音高上限fl的范围为450HZ850Hz,包络的时域周期性所在的频率范围上限f2的范围为250HZ450Hz,且fl-f22100Hz°7.如权利要求5所述的人工耳蜗信号处理系统，其特征在于，还包括预处理模块,用于对采集的声音信号进行预加重、降噪处理。8.如权利要求5所述的人工耳蜗信号处理系统，其特征在于，所述带通信号传递模块具体用于对经过时域信号表达转换处理后的带通信号进行非线性压缩后表达到电流波形上传递出去。说明书增强时域表达的人工耳蜗信号处理方法及系统技术领域本发明属于医疗器械领域，尤其涉及一种增强时域表达的人工耳蜗信号处理方法及系统。背景技术人工耳蜗(CochlearImplant,Cl)是一种能够帮助重度以上听力损失者恢复部分听力的电子装置。多数CI植入者己经可以在安静环境下进行良好的一对一言语交流(不借助视觉信息)，甚至可以打电话。但这是建立在说话人发音清楚、标准、语速适中的情况下。快语速、发音连贯、偶尔吐字不清，这些情况对于正常听力者可能没有问题，但是会给植入者带来很大困难。另外，CI植入者的抗噪声干扰、音乐感知、音高分辨的效果依然很差。当前的CI信号处理策略大多是基于时域包络设计的，其中仅保留了少量有限多个(12-24)通道的时域包络信息，而丢弃了时域精细结构(TenIPoraIEineStructure,TFS)信息。TFS的缺少导致了以上提到的CI缺点。已经有大量研究尝试将TFS加入CI信号处理策略，但在目前己有的实际Cl实验中，这些策略都尚未表现出能够显著提升实际CI效果的能力。其中限制因素包括电听觉时域音高限制、包络和TFS间的互相干扰、包络和TFS分解问题的病态性。为了突破以上三个限制，有技术提出了一种新的信号处理策略，被命名为时域限制编码(temporallimitsencoder,TLE)策略。TLE策略的核心创新点在于将带通信号向下移频至电听觉时域音高上限以下，这样可以克服电听觉时域音高限制，同时这个移频操作能够避免显式的包络和TFS分解操作，进而避免了其病态性带来的困扰。然而，TLE遗留了一个问题，就是包络和TFS间的互相干扰。由于TFS被移动到了300HZ以下，而这个范围与包络中的时域周期性所在的频率范围(50Hz-300Hz)重叠。包络和TFS同时在300Hz以下通过时域形式表达时则不可避免产生互相干扰。发明内容本发明所要解决的技术问题在于提供一种增强时域表达的人工耳蜗信号处理方法及系统，旨在引入时域精细结构信息的同时避免对包络产生干扰，进而提升人工耳蜗声音感知效果。明提供了一种增强时域表达的人工耳蜗信号处理方法，包括下述步骤：滤波步骤：利用预设的带通滤波器组对采集的声音信号进行滤波得到带通信号；时域信号表达转换步骤：若当前电极通道的频率范围大于电极通道的时域音高上限fl且带宽小于等于电极通道的时域音高上限fl与包络的时域周期性所在的频率范围上限f2的差值时，将经过当前电极通道的带通信号向下移频至包络的时域周期性所在的频率范围上限f2和电极通道的时域音高上限fl之间；带通信号传递步骤：将经过时域信号表达转换处理后的带通信号进一步处理后表达到电流波形上传递出去。进一步地，所述电极通道的时域音高上限fl的范围为450HZ850Hz,包络的时域周期性所在的频率范围上限f2的范围为250HZ450Hz,且fl-f22100Hz。进一步地，所述滤波步骤之前还包括预处理步骤，具体为对采集的声音信号进行预加重、降噪处理。进一步地，所述带通信号传递步骤中对带通信号进一步处理的方法为：将带通信号进行非线性压缩。进一步地，带通信号传递步骤中的电流波形为单脉冲间隔采样波形或模拟电流波形；具体地，若采用单脉冲间隔采样波形，即用单脉冲对带通信号进行采样，然后在不同通道间间隔产生刺激：若采用模拟电流波形，即将带通信号表达为模拟电流形式传递出去。本发明还提供了一种增强时域表达的人工耳蜗信号处理系统，包括：滤波模块，用于利用预设的带通滤波器组对采集的声音信号进行滤波；时域信号表达转换模块，用于对每个带通滤波器输出的带通信号进行时域信号表达转换处理:具体地，若当前电极通道的频率范围大于电极通道的时域音高上限fl且带宽小于等于电极通道的时域音高上限fl与包络的时域周期性所在的频率范围上限f2的差值时，将经过当前电极通道的带通信号向下移频至包络的时域周期性所在的频率范围上限f2和电极通道的时域音高上限门之间；带通信号传递模块，用于将经过时域信号表达转换处理后的带通信号进一步处理后表达到电流波形上传递出去。进一步地，所述电极通道的时域音高上限门的范围为450HZ850Hz,包络的时域周期性所在的频率范围上限f2的范围为250HZ450Hz,且fl-f22100Hz。进一步地，还包括预处理模块，用于对采集的声音信号进行预加重、降噪处理。进一步地，所述带通信号传递模块具体用于对经过时域信号表达转换处理后的带通信号进行非线性压缩后表达到电流波形上传递出去。进一步地，带通信号传递模块中的电流波形为单脉冲间隔采样波形或模拟电流波形：具体地，若采用单脉冲间隔采样波形，即用单脉冲对带通信号进行采样，然后在不同通道间间隔产生刺激：若采用模拟电流波形，即将带通信号表达为模拟电流形式传递出去。本发明与现有技术相比，有益效果在于：本发明提供了一种增强时域表达的人工耳蜗信号处理方法及系统，将带通信号移频至稍高于包络的时域周期性所在的频率范围上限，这种方式在避免包络和TFS（时域精细结构）分解的病态问题的同时，将TFS以可用的适中的速度进行传递，可以避免TFS对包络产生过度干扰；并且通过单脉冲间隔采样或模拟电流进行刺激，比传统的多相脉冲间隔采样刺激能提供更高的听觉灵敏度，并且可以在最小程度上避免可能对听神经产生损伤的残留电荷。附图说明图1是本发明实施例提供的一种增强时域表达的人工耳蜗信号处理方法流程图:图2是本发明实施例提供的时域信号表达转换中用到的移频操作的示意图；图3是本发明实施例提供的一种增强时域表达的人工耳蜗信号处理系统的示意图;图4是本发明实施例提供的以一个双纯音构成的复合音为例对CIS、TLE1、TLE2在时域信号表达方面的对比示意图：图5为图4中关于CIS、TLE1、TLE2的电极宏观对比示意图；图6为图5中CIS、TLEUTLE2的电极图的局部放大对比图。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。一种增强时域表达的人工耳蜗信号处理方法，具体包括：预处理步骤：对麦克风采集的声音信号进行预加重、降噪处理：滤波步骤：利用预先设计好的带通滤波器组对所采集到的声音信号进行滤波：时域信号表达转换步骤：对每个带通滤波器输出的带通信号进行时域信号表达转换处理，使在引入时域精细结构信息的同时保留包络的时域周期性信息；带通信号传递步骤：将每个通道中的转换处理后的带通信号进行非线性压缩并以某种波形形式表现在电流波形上。总体流程图如图1所示。其中，时域信号表达转换步骤中的时域信号表达转换处理的方法包括如下三种方法的至少一种：一、若当前电极通道的频率范围小于电极通道的时域音高上限fl时，带通信号不做任何处理，直接输出。二、若当前电极通道的频率范围大于电极通道的时域音高上限fl且带宽小于等于