CN101770549B - 一种自动言语处理策略的检测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于“虚拟处理器”的言语处理策略自动检测方法及检测系统。该检测系统以电脑作为物理载体，根据言语处理器中所使用的处理策略在电脑中实现与言语处理器功能一致的“虚拟处理器”；再利用电脑和多通道高速采样硬体为载体，对言语处理器的所有通道输出进行实时采样，采样所得的各个通道的脉冲序列与“虚拟处理器”所得的脉冲序列进行实时比较来自动检测言语处理策略的正确与否。本发明还可根据比较结果提供很多的信息用于帮助修正错误的言语处理策略，有效地验证目前已有的言语处理策略的正确性，比较不同言语处理策略的差异，为将来新的言语处理策略的开发提供了一个有效的技术平台。

Description

一种自动言语处理策略的检测方法及系统

技术领域

本发明涉及助听设备技术领域，尤其涉及言语处理器中所使用的的自动言语处理策略的检测方法及系统。

背景技术

人的耳蜗毛细胞是接受声音的感觉细胞。当耳蜗毛细胞损伤严重时，就会出现严重的听力损伤。人工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。

如图1所示，人工耳蜗由体外和体内装置两部分组成，体外部分包括麦克风、言语处理器、发射线圈；体内的部分包括接收线圈、处理器、刺激电极及参照电极组成。

如图2所示，麦克风接受声信号，通过言语处理器，将声信号进行数字编码等处理，通过头件跨皮肤传送到植入人体内的接收线圈，再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产生听觉。

言语处理策略是言语处理器，乃至整个系统的很重要的一个组成部分之一。此系统会决定声学信号如何转换成电信号。目前比较常用的言语处理策略包括连续间隔采样处理策略(CIS策略)，波谱峰值采样策略(例如SPEAK或者ACE策略)，虚拟通道处理策略(VC策略)等等。

从上世纪八十年代中期美国联邦药物管理局正式批准人工电子耳蜗的临床应用以来，人工电子耳蜗在国外的研究及应用取得了广泛的进展。和国际方面的相比，我国在这一领域的起步相对较晚。这主要有两个方面的原因：一是人工电子耳蜗系统设计本身的复杂性，二是其对制造工艺的严格要求。随着我国经济的发展和科学技术水平的大幅度提高，国产人工电子耳蜗的研制目前也进入了临床实验阶段。由于人工电子耳蜗的设计和生产流程复杂，一个完整电子耳蜗产品的制造需要经过众多的生产步骤。每一个步骤的错误，都可能对产品质量及其安全性造成严重影响。

对电子耳蜗性能的检测，通常是以测量在指定刺激参数的条件下，对比系统所产生的实际物理刺激信号，来做为衡量系统响应的标准。刺激信号的一些基本的物理特征的检测，如刺激频率，脉冲宽度，脉冲间距，刺激电流幅度，虽然这些检测比较繁琐耗时，相对来说还是比较容易实现。

但是，对言语处理器中言语处理策略的验证对目前国产人工电子耳蜗的研制是一个很大的挑战。到目前为止，还没有有效的方法来验证在言语处理器中所实现的言语处理策略的正确性。

测试人员可以用示波器来检测一个或者几个通道的输出幅度和其他参数。但是言语处理策略一般同时使用比较多的刺激电极(如诺尔康人工耳蜗系统有24个刺激电极)，目前的人工测试方法不能有效地验证言语处理策略的正确性，特别是那些比较复杂的言语处理策略，如虚拟通道处理策略。

言语处理策略实现的正确与否对系统的安全性是很重要的，不正确的处理策略会导致输出电流幅度超出患者所能承受的刺激范围，从而导致过度的刺激。言语处理策略实现的正确与否对系统的有效性更是至关重要的。不正确的处理策略不仅会导致患者的言语识别效果不佳，而且会对听力师的调试以及听能康复带来很大的困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于“虚拟处理器”的自动言语处理策略的检测方法及系统，解决如何验证在言语处理器中所实现的言语处理策略的正确性，特别是那些比较复杂的言语处理策略，如虚拟通道处理策略。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于“虚拟处理器”的言语处理策略自动检测系统。包括：电脑、人工耳蜗系统、高速率多通道采样系统，所述电脑内置有虚拟处理器和输出比较器，其中：

虚拟处理器用于接收输入信号，采用与人工耳蜗系统一致的言语处理策略对输入信号进行处理后，输出虚拟的多通道脉冲序列A至输出比较器；

人工耳蜗系统用于接收输入信号，按照与虚拟处理器一致的言语处理策略对输入信号进行处理后，将输出信号输出至高速率多通道采样系统；

高速率多通道采样系统对人工耳蜗系统的输出信号进行多通道采样，输出实际的多通道脉冲序列B至输出比较器；

所述输出比较器，用于对所述虚拟的多通道脉冲序列A与实际的多通道脉冲序列B进行比较，输出多通道脉冲序列A和B之间的差异序列C。

其中，所述输入信号是实际的语音信号或专用的测试信号。

所述电脑进一步包括显示模块，用于显示输出至所述输出比较器的虚拟的多通道脉冲序列A、和/或实际的多通道脉冲序列B、和/或差异序列C。

所述检测系统进一步包括示波器，所述输出比较器进一步用于将虚拟的多通道脉冲序列A、和/或实际的多通道脉冲序列B、和/或差异序列C输出至示波器进行波形显示。

所述输出比较器采用对虚拟的多通道脉冲序列A、实际的多通道脉冲序列B之间进行线性相减获得差异序列C。

本发明还提供一种基于“虚拟处理器”的言语处理策略自动检测方法，

将输入信号送至虚拟处理器和人工耳蜗系统；

利用虚拟处理器对输入信号采用与人工耳蜗系统一致的言语处理策略进行处理，输出虚拟的多通道脉冲序列A；

人工耳蜗系统接收到信号后，按照所述言语处理策略对输入信号进行处理后得到输出信号，对人工耳蜗系统的输出信号进行多通道采样，输出实际的多通道脉冲序列B；

对所述虚拟的多通道脉冲序列A与实际的多通道脉冲序列B进行比较，输出多通道脉冲序列A和B之间的差异序列C。

其中，所述输入信号是实际的语音信号或专用的测试信号。

所述方法进一步包括将虚拟的多通道脉冲序列A、和/或实际的多通道脉冲序列B、和/或差异序列C输出至示波器进行波形显示。

所述差异序列C是通过对虚拟的多通道脉冲序列A、实际的多通道脉冲序列B之间进行线性相减获得。

本发明以电脑作为物理载体，根据言语处理器中所使用的处理策略在电脑中实现与人工耳蜗系统中言语处理器功能一致的“虚拟处理器”。利用电脑和多通道高速采样硬体为载体，电脑对言语处理器的所有通道输出进行实时采样，并保存在电脑中。“虚拟处理器”的各个通道的输出与实时采样得到的言语处理器各个通道的输出进行实时比较来自动检测言语处理策略的正确与否。

本发明的“虚拟处理器”，不仅可以实现目前言语处理器中所使用的各种不同的处理策略，而且可以实现目前言语处理器中所没有的处理策略。本发明的基于“虚拟处理器”的自动检测系统不仅有效地验证目前已有的言语处理策略的正确性，而且可以有效地比较不同言语处理策略的差异，为将来新的言语处理策略的开发提供了一个有效的技术平台。

附图说明

图1是人工耳蜗原理图；

图2是人工耳蜗工作示意图；

图3是基于“虚拟处理器”的言语处理策略自动检测系统示意图；

图4是“虚拟处理器”的工作示意图；

图5是输出比较器的工作示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本发明作进一步地详细说明。

本发明的目的是要解决如何验证言语处理器中的言语处理策略的正确性的问题，本发明采用“虚拟处理器”来自动实现对言语处理策略的检测。本发明的检测系统可以简单、有效地验证目前已有的言语处理策略，同时为将来新的言语处理策略的开发提供了一个有效的技术平台。

图3所示的是基于“虚拟处理器”的言语处理策略的自动检测系统的示意图。整个检测系统有五个组成部分：

●电脑

电脑主要是用来作为“虚拟处理器”和“输出比较器”的物理载体。同时电脑也用于与高速率24通道采样系统的连接。其输入信号是语音信号或者是特定的测试信号。其输出信号包括三个部分：

(1)“虚拟处理器”在处理输入语音信号或测试信号后的多通道脉冲序列A；

(2)由高速率采样系统采集实际人工电子耳蜗系统的输出所得到的多通道脉冲序列B；

(3)由“虚拟处理器”所得的多通道脉冲序列和采样所得的多通道脉冲序列之间的差异序列C。

●人工耳蜗系统

自动检测系统中使用的人工耳蜗系统与实际用于患者的人工耳蜗系统基本上是一样。人工耳蜗系统一般来说包括人工耳蜗植入体，言语处理器及附件。其工作示意图如图2所示。

其输入信号是与电脑输入信号一样语音信号或者是特定的测试信号。其输出信号则是人工耳蜗实际输出的多通道电刺激脉冲信号。

每个电极用一个特制接线与高速采样系统的其中一个采样通道相连接。每个电极的输出电刺激脉冲信号则作为高速采样系统的输入信号。此自动检测系统可以适合于任何人工耳蜗系统。

●“虚拟处理器”

“虚拟处理器”以电脑作为物理载体，是一个内置了言语处理策略的软体。此软体主要是在电脑上模拟实现所要验证的人工耳蜗系统所使用的言语处理器中的言语处理策略。图4显示的是一种特殊“虚拟处理器”的工作示意图。此“虚拟处理器”模拟的是在言语处理器中使用CIS处理策略的24通道人工耳蜗系统。跟实际的人工耳蜗系统一样，“虚拟处理器”把采样后的语音信号通过24通道的带通滤波器，再使用半波整流以及低通滤波器的方法提取出每个通道的包络幅度。下一步是利用一个非线性函数(例如，对数)和人工耳蜗言语处理器中使用的默认舒适值和阈值将每个通道的包络幅度转换成电刺激的电流幅度。根据人工耳蜗言语处理器中所设置的脉冲速率进行调制，生成各个通道的脉冲序列。这些通道的脉冲序列就是“虚拟处理器”的输出信号。

●高速率多通道采样系统

高速率多通道采样系统主要是用于实时采集以及显示人工耳蜗系统中多个刺激电极的输出脉冲序列。与电脑相连接，高速率多通道采样系统可以把采集到的脉冲序列实时传送到电脑。这些采集到的脉冲序列可是显示在电脑的屏幕上，也可以输入到“输出比较器”中与“虚拟处理器”输出的脉冲序列进行实时比较。根据采集到的脉冲序列与“虚拟处理器”输出的脉冲序列的差别来判断目前人工耳蜗系统言语处理器中所实现的言语处理策略的正确与否。

高速率多通道采样系统可以使用目前市场上已经有的高精度采样系统。以24通道的诺尔康人工耳蜗系统为例，一种比较适合的高精度采样系统是由MOTU公司提供的高精度MOTU HD192采样系统。使用两个12通道的高精度MOTU HD192采样系统组成24通道高速率采样系统。诺尔康人工耳蜗系统中24个电极的输出与采样系统的输入相连接。采样系统的输入信号就是人工耳蜗系统的电刺激脉冲信号。

●输出比较器

输出比较器与“虚拟处理器”一样，以电脑作为物理载体，是一个内置了序列差别分析的软体。此软体主要是在电脑上实时比较由“模拟处理器”输出的脉冲序列和由多通道采样系统采集的脉冲序列进行每个通道的比较。此输出比较器可以实现各种不同的比较方法。最简单的方法就是这两个序列之间的差异序列(两个序列之间的线性相减)。图5所示的是输出比较器的工作示意图。根据差异序列的幅度大小可以有效地判断目前人工耳蜗系统言语处理器中所实现的言语处理策略的正确与否。例如：

如果所有通道中差异序列的幅度为零，表明目前人工耳蜗系统言语处理器中所实现的言语处理策略是正确的。

如果有一个或者多个通道中的差异序列的幅度超过一定阈值(如输出脉冲幅度的1％)，表明目前人工耳蜗系统言语处理器中所实现的言语处理策略是不正确的。根据不正确的通道数以及差异幅度的大小可以判断言语处理策略实现的失真程度。从而为修正言语处理策略可能的错误提供了有效的途径。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (9)

1.一种基于“虚拟处理器”的言语处理策略自动检测系统，包括：电脑、人工耳蜗系统、高速率多通道采样系统，所述电脑内置有虚拟处理器和输出比较器，其中：

虚拟处理器用于接收输入信号，采用与人工耳蜗系统一致的言语处理策略对输入信号进行处理后，输出虚拟的多通道脉冲序列A至输出比较器；

人工耳蜗系统用于接收输入信号，按照与虚拟处理器一致的言语处理策略对输入信号进行处理后，将输出信号输出至高速率多通道采样系统；

高速率多通道采样系统对人工耳蜗系统的输出信号进行多通道采样，输出实际的多通道脉冲序列B至输出比较器；

所述输出比较器，用于对所述虚拟的多通道脉冲序列A与实际的多通道脉冲序列B进行比较，输出多通道脉冲序列A和B之间的差异序列C。

2.如权利要求1所述的检测系统，其特征在于，

所述输入信号是实际的语音信号或专用的测试信号。

3.如权利要求1所述的检测系统，其特征在于，

所述电脑进一步包括显示模块，用于显示输出至所述输出比较器的虚拟的多通道脉冲序列A、和/或实际的多通道脉冲序列B、和/或差异序列C。

4.如权利要求1所述的检测系统，其特征在于，

所述检测系统进一步包括示波器，所述输出比较器进一步用于将虚拟的多通道脉冲序列A、和/或实际的多通道脉冲序列B、和/或差异序列C输出至示波器进行波形显示。

5.如权利要求1所述的检测系统，其特征在于，

所述输出比较器采用对虚拟的多通道脉冲序列A、实际的多通道脉冲序列B之间进行线性相减获得差异序列C。

6.一种基于“虚拟处理器”的言语处理策略自动检测方法，其特征在于，包括：

将输入信号送至虚拟处理器和人工耳蜗系统；

利用虚拟处理器对输入信号采用与人工耳蜗系统一致的言语处理策略进行处理，输出虚拟的多通道脉冲序列A；

人工耳蜗系统接收到信号后，按照所述言语处理策略对输入信号进行处理后得到输出信号，对人工耳蜗系统的输出信号进行多通道采样，输出实际的多通道脉冲序列B；

对所述虚拟的多通道脉冲序列A与实际的多通道脉冲序列B进行比较，输出多通道脉冲序列A和B之间的差异序列C。

7.如权利要求6所述的检测方法，其特征在于，

所述输入信号是实际的语音信号或专用的测试信号。

8.如权利要求6所述的检测方法，其特征在于，

所述方法进一步包括将虚拟的多通道脉冲序列A、和/或实际的多通道脉冲序列B、和/或差异序列C输出至示波器进行波形显示。

9.如权利要求6所述的检测方法，其特征在于，

所述差异序列C是通过对虚拟的多通道脉冲序列A、实际的多通道脉冲序列B之间进行线性相减获得。

Images