数字助听器自适应声反馈消除的研究

发布时间：2017-04-26 06:04

  本文关键词：数字助听器自适应声反馈消除的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：数字助听器能有效地帮助听障患者改善听力。但是放大作用的助听器中麦克风和受话器间存在闭合环路，容易发生声反馈，引起可听见的啸叫。声反馈限制了助听器的最大稳定增益，使得患者对语言可懂度降低。本文主要研究数字助听器中自适应声反馈抑制技术，基于系数成比例算法，提出适用于助听器的变步长算法提高声反馈消除性能。论文的主要工作包括： 1、研究了耳聋患者的听觉障碍机制，分析了听障患者的听力损失特点。在此基础上，重点研究了数字助听器关键算法的基本原理和实现过程，包括：语音增强、压缩放大、移频、声源定位和几种传统的声反馈抑制方法。 2、自适应声反馈消除主要基于自适应系统辨识系统，本文重点研究了自适应系统辨识的原理。深入研究了两种基本的自适应滤波算法：LMS和RLS算法，并仿真分析了他们的优缺点。详细推导了声反馈抑制系统应用最广泛的归一化LMS（NLMS）算法并进行了实验仿真。 3、声反馈路径往往具有稀疏响应的特点，本文提出将一种系数成比例的NLMS算法——IPNLMS算法（Improved Proportion NLMS）应用到助听器声反馈消除中，，利用冲击响应的稀疏性获得比NLMS算法更快的收敛速度。研究发现，当IPNLMS的全局步长固定时，收敛速度和稳态失调是一对矛盾的关系。针对该问题，本文提出一种新的变步长算法，该算法依据滤波器梯度调节IPNLMS算法的全局步长，步长随滤波器系数梯度的减小而减小，有效地解决了收敛性能和稳态失调的矛盾。该算法受噪声影响小，适用于声反馈消除。仿真实验表明，本算法在数字助听器声反馈消除中的性能优于NLMS算法和固定步长IPNLMS算法。
【关键词】：数字助听器 声反馈消除 系统辨识 自适应滤波算法 变步长
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH785.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-13
• 1.1 研究意义和前景8-9
• 1.2 国内外助听器的发展历史和现状9-10
• 1.3 数字助听器的基本原理10-12
• 1.4 本文内容及组织结构12-13
• 第二章 人耳听觉特性13-18
• 2.1 听觉系统的结构13-14
• 2.2 听觉特性14-15
• 2.3 听力障碍原理15-18
• 第三章 数字助听器中的基本算法18-34
• 3.1 响度补偿技术18-21
• 3.1.1 多通道响度补偿18-20
• 3.1.2 压缩放大方法20-21
• 3.2 语音增强21-27
• 3.2.1 谱减法21-23
• 3.2.2 维纳滤波法23-24
• 3.2.3 多通道语音增强算法24-27
• 3.3 声反馈消除27-30
• 3.4 移频压缩算法30-32
• 3.5 声源定位32-34
• 第四章 应用于声反馈消除的自适应滤波算法34-49
• 4.1 自适应滤波原理和系统辨识34-35
• 4.2 FIR 维纳滤波35-37
• 4.3 自适应最小均方误差（LMS）算法37-41
• 4.3.1 LMS 算法基本原理37-39
• 4.3.2 LMS 算法收敛性能分析39-41
• 4.3.3 LMS 算法稳态误差41
• 4.4 自适应的递归最小二乘方（RLS）算法41-44
• 4.5 LMS 和 RLS 的仿真实验与性能对比44-45
• 4.6 归一化的最小均方误差（NLMS）算法45-48
• 4.6.1 NLMS 算法的推导过程45-47
• 4.6.2 NLMS 算法实验仿真47-48
• 4.7 本章小结48-49
• 第五章 新的自适应声反馈消除算法49-62
• 5.1 助听器自适应声反馈消除49-51
• 5.1.1 助听器自适应声反馈消除模型49-50
• 5.1.2 评价自适应声反馈消除算法的标准50-51
• 5.2 系数成比例的自适应算法51-55
• 5.2.1 Proportion NLMS（PNLMS）算法51-53
• 5.2.2 Improved PNLMS（IPNLMS）算法53-54
• 5.2.3 IPNLMS 与 NLMS 用于声反馈消除的仿真实验和性能对比54-55
• 5.3 新的变步长 IPNLMS 算法55-61
• 5.3.1 基于梯度的变步长算法56-58
• 5.3.2 新的变步长 IPNLMS 算法仿真58-59
• 5.3.3 新的变步长 IPNLMS 算法应用于声反馈消除的仿真59-61
• 5.4 本章小结61-62
• 第六章 总结与展望62-64
• 6.1 总结62-63
• 6.2 展望63-64
• 参考文献64-66
• 附录：攻读硕士学位期间发表的论文66-67
• 致谢67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

1 陈广飞;应俊;;数字助听器宽动态压缩算法研究[J];北京生物医学工程;2006年05期

2 吴鸣;陈国跃;邱小军;赵其昌;;采用随机相位技术的啸叫抑制方法[J];电声技术;2007年08期

3 高鹰,谢胜利;一种变步长LMS自适应滤波算法及分析[J];电子学报;2001年08期

4 王青云;赵力;赵立业;邹采荣;;一种数字助听器多通道响度补偿方法[J];电子与信息学报;2009年04期

5 陈振声;引起耳聋的原因有哪些?[J];中国听力语言康复科学杂志;2004年06期

6 ;发展中国家助听器及其服务指南(第二版,2004.9.)[J];听力学及言语疾病杂志;2005年01期

7 常志红,胡晓宇,吴建中,胡玮;智能方向性技术(PDI)的临床应用[J];听力学及言语疾病杂志;2005年01期

8 王青云;赵力;乔杰;邹采荣;;基于加权次梯度投影算法的数字助听器自适应声反馈抑制[J];信号处理;2009年04期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 应俊;基于DSP数字助听器关键技术的研究[D];中国人民解放军军医进修学院;2006年

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本文编号：327856