噪声环境下数字助听器中频响补偿的研究与DSP实现

发布时间：2020-06-13 15:25

【摘要】：听力障碍影响人们的正常生活。长期的听力障碍不仅影响人们的日常交流,还会诱发心理疾病,佩戴数字助听器可有效提高听障患者的听力水平。语音增强和频响补偿是数字助听器中两个重要的数字信号处理技术,直接影响着数字助听器的性能。此外,数字信号处理技术的发展为算法的实现提供了良好的平台,因此,本文主要是在噪声环境下对频响补偿算法进行改进以及将改进的算法在DSP硬件平台上进行实时实现。本文的研究工作主要包括以下两个部分:第一,噪声的存在严重降低了数字助听器中频响补偿效果,为了提高频响补偿后的语音识别率,本文在频响补偿之前采用二值掩蔽语音增强算法进行去噪。该算法首先利用最小控制递归平均算法对含噪语音进行噪声估计,然后对含噪语音进行维纳滤波,初步去除噪声,最后,采用Gammatone滤波器对初步增强语音进行子带分解并在每个子带内进行二值掩蔽,有效地去除了噪声,减小了语音失真。第二,针对数字助听器在噪声环境下语音可懂度的提高达不到听障患者需求的问题,本文提出了一种噪声环境下基于信噪比的多通道自适应频响补偿算法。该算法首先计算经二值掩蔽增强后语音的子带信噪比以及频响补偿增益,然后利用线性放大和宽动态压缩在不同信噪比下的补偿优势,根据子带的信噪比以及听障患者的听力曲线对目标语音进行自适应频响补偿。实验表明,本文算法在频响补偿时将噪声考虑在内,保护了语音的共振峰结构和谱包络,使语音的声压级在听障患者的听力舒适阈内得到了较多的补偿。第三,将本文算法移植到基于TMS320C6416 DSP芯片的开发板上,通过硬件系统的各个组成部分之间的连接方式以及系统中主要模块的初始化配置对算法进行实现。经过测试表明,本文文算法能够在DSP系统中进行实现,且系统处理后的语音满足听障患者在噪声环境下的听力需求。
【图文】：

二值图,二值

elseBM(k)sd0(2-1LC 为阈值，E (k)s为维纳滤波后的语音能量，由式(2-18)计算得到，E (d的能量，噪声能量由 2.1 节中的噪声估计方法获得。 NnEkukn12()(,)(2-1蔽增强语音的表达式为：d ( k,n) u(k,n) BM(k)(2-1给出了含噪语音的二值掩蔽图，图中黑色是被掩蔽的部分，而白色是部分，图中的白色部分对目标语音的频谱轮廓进行了很好的描述，大被去除。因此，本文在每个子带内进行的二值掩蔽，，很好地去除了噪续频响补偿的要求。二值掩蔽图5000

非均匀分布,结构示意图,频响,助听器

3 章改进的噪声环境下多通道自适应频响补偿算响补偿是数字助听器中的核心技术，噪声的存在降低了频响补偿生活中的语音都含有各种各样的噪声，且噪声非均匀分布在目标字助听器中的频响补偿算法大都忽略了这一问题，导致了补偿后高不大。于以上问题，本章提出了一种噪声环境下基于信噪比的多通道自法，该算法在频响补偿之前加入了二值掩蔽语音增强技术，但是语音，去噪后的语音中仍有少量噪声残留。因此本文利用不同补噪比下的优势，根据患者的听力情况和增强语音的信噪比自适应。实验结果表明：该算法不仅能够去除噪声以降低噪声对频响补而且对患者损失的听力进行了有效补偿，使言语可懂度以及舒适耳听觉系统
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN912.3;TH77

【参考文献】