CN103152686B - 一种可定制功能模式的数字助听器及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可定制功能模式的数字助听器及其实现方法。其实现方法如下：1）麦克风接收声音；2）声音进入模数转换装置将声音转换成数字信号；3）在助听器软件上根据需要选择各项功能，其中助听器通道数为必选项；4）助听器基于DSP的数字信号处理器接收上层验配系统的信息传到参数控制模块；5）功能管理单元接收参数控制模块信息实现已选择的所有功能；6）信号传入数模转换装置将信号还原成声音信号；7）受话器接收信号输出给患者。本发明能在同一个助听器基础上根据患者个体的听力损失情况及实际需要个性化定制各项功能，从而达到实现各式各样的具有不同功能模块的个性化助听器的目的，使用起来更加经济、灵活和人性化。

Description

一种可定制功能模式的数字助听器及其实现方法

技术领域

本发明涉及一种可定制功能模式的数字助听器及其实现方法。

背景技术

随着经济水平的发展，人们越来越关注生活质量和人际交往。但是根据统计我国目前听障患者的人数大约有2600多万，给社会和家庭都带来了巨大的负担。大部分听障患者可以通过佩戴助听器或者语言训练回归康复。因为助听器的需要准确验配和反复调试，患者佩戴不舒服，噪音大，音质不自然，需要长时间的适应，所以听力学领域的专家和医学界人士一直致力于改变这种状况。

20世纪90年代中期世界上第一台数字助听器诞生了，整个助听器只包括麦克风、数字处理芯片和受话器三部分。全数字助听器的核心部件是一个具有高速处理能力的基于DSP的数字信号处理器，运算速度在每秒1亿次左右。运用数字技术噪声低、失真小的特点。它具有独立的软件和硬件，一旦有新的助听技术出现，可通过软件升级更新现有性能，实现助听器升级。DSP的强大功能允许实时完成FFT频谱分析，将频谱划分成更多的频带，可选用不同的处方公式和非线性处理技术，对环境噪声和反馈啸叫有了智能化的处理。

  随后，芯片、软件技术的引入使得助听器的功能越来越高端和人性化。比如增加麦克风，采用数字技术，非线性放大电路，程序转换个性化数据管理，瞬噪屏蔽，风噪管理等。

  全数字助听器需要依据患者个体的听力曲线特征对患者进行听力补偿。不同患者的听力损失情况是不同的，并且同一个患者在不同频率的听力损失也呈现出不同的特点。

  但是每个助听器具有其相应的特点，如有的助听器仅具有耳鸣屏蔽器和最大声输出管理功能；有的助听器仅具有言语聚焦功能和声反馈消除系统；有的助听器仅具有风噪管理功能和智能电话聆听。如果想要购买具备如上功能齐全的助听器，首先必须考虑经济情况，功能齐全的助听器价格普遍比较昂贵，其次也造成了一定的浪费，因为有的患者并不需要某项功能。

发明内容

本发明基于以上现状寻求解决方法，提出一种在同一助听器基础上，根据患者个人听力损失情况及实际使用需求爱好等个性化定制功能模块，实现各式各样的具有不同功能模块的个性化助听器的目的，该方法具有使用起来具有灵活，经济，人性化的优点。

  一种可定制功能模式的数字助听器的实现方法，在同一个助听器上根据患者个体的听力损失情况及实际需要个性化定制各项功能，从而实现各式各样的具有不同功能模块的个性化助听器。

  可定制功能模式的数字助听器的实现方法，它的步骤如下：

1）麦克风接收声音；

2）声音进入模数转换装置将声音转换成数字信号；

3）基于DSP的数字信号处理器接收数字信号实现宽动态范围压缩及实现定制功能；

4）所述的步骤2）的数字信号传入数模转换装置将数字信号转换成声音信号；

5）受话器接收声音信号并输出。

  所述的基于DSP的数字信号处理器包括：

预处理单元：将数字信号从时域变换到频域以及带通滤波处理；

参数控制模块：记录上层验配系统根据不同的听障患者的实际听力损失情况或使用需求得到的所需定制的功能信息；

控制管理单元：接收参数控制模块传来的定制的功能信息，打开所需功能模块的个数，同时设置各功能模块的相关工作参数；

功能模块单元：包含必选及可选的功能模块；

信号后续处理单元：将数字信号从频域变换到时域。

所述的可定制功能模式的数字助听器的实现方法能在同一个助听器基础上根据患者个体的听力损失情况及实际需要个性化定制各项功能，从而达到实现各式各样的具有不同功能模块的个性化助听器的目的；

所述的可定制功能模式的数字助听器的实现方法，其特征在于，所述的基于DSP的数字信号处理系统处理步骤如下：

1）根据语音信号上层验配系统的处理结果，得到所需定制的功能，并传给参数控制模块；

2）参数控制模块将定制信息传给功能管理单元；

3）功能管理单元接收参数控制模块传来的定制信息，并依据所得的信息，决定打开所需功能模块的个数，同时设置各功能模块的相关工作参数；

4）功能管理单元将接收到的语音信号数据送入已打开的相关功能模块单元进行算法处理，并接收处理结果；

5）各相关功能模块单元的处理结果送后续信号处理单元，将信号从频域到时域进行变换以及信号的平滑处理。

  所述的可定制功能模式的数字助听器的实现方法，功能模块单元的必选功能包括助听器通道压缩放大功能。

  所述的可选功能包括：听力检测、频段数精细调节、环境自适应方向性麦克风、言语聚焦功能、声反馈消除、全频带环境降噪、瞬噪屏蔽、最大声输出管理、耳鸣屏蔽、个性化数据管理、环境聆听程序、虚拟切换开关、低电量提示音、程序切换提示音、开机延时、电感线圈、开放耳技术、智能电话聆听。

  1）听力补偿通道数：有各种通道数可选，助听器通道数目越多，对患者的听力补偿越精确，价格也越贵，可根据患者实际听力需求选择相应的通道数；

  2）听力检测系统：通过内置的听力计对患者进行听力检测，从而可解决因听觉功能的个体差异、不同类型助听器的声学差异带来的验配问题，提高验配准确度，精确补偿听力损失；

3）频段数精细调节：有各种频段数可选；

4）环境自适应方向性麦克风：通过提高助听器信噪比，可显著提高配戴者的言语识别能力；

5）言语聚焦功能：根据环境的需要选择聆听的方位，通过两个麦克风助听器之间实时音频传输，即使没有面对声源也能很清楚地听到言语声；

6）声反馈消除：通过对啸叫频带的频域信号增加抑制频带的自适应滤波器来实现声反馈消除，消除助听器啸叫声及声音夹带的问题；

7）全频带环境降噪：在复杂的噪声环境中，分析噪声的全频频谱特征，自动检测全频噪声频谱，瞬时分析出有用信号和噪声的频谱，降低噪声，放大有用信号，提高信噪比，解决在噪声环境聆听的清晰度；

8）瞬噪屏蔽：利用瞬噪追踪辨别出来将瞬噪控制在一定的听力舒适范围内，并且保证言语清晰度不受干扰；

9）最大声输出管理：人耳接收声音大小的能力有一定限制，过大的声音刺激会导致声损伤，最大声输出管理功能，能把最大声输出控制在一定的数值，使输入的声音达到一定程度后，从耳机中输出的声压级不再增加，稳定在一个恒值上；

10）耳鸣屏蔽：内置耳鸣掩蔽器，可调节掩蔽声的种类、频率多项参数，能有效为患者减轻耳鸣症状；

11)个性化数据管理：保存用户使用过程中的各种指标参数，如电池耗电量、音量电位器的设置、程序使用百分比、环境噪声强度、开机延迟时间；

12）环境聆听程序：自适应环境分析系统检测不同环境下的信号频谱特性，分析并处理有用言语和噪音，实现不同环境下的智能转换；

13）虚拟切换开关：利用手掌拍击声的频率特征来切换聆听程序，代替实体按钮，使得最小的深耳道式助听器也能随意切换聆听程序；

14）低电量提示音:提供低电量铃音提示；

15）程序切换提示音：提供程序转换提示音；

16）开机延时：为了避免助听器带进耳朵内发生的啸叫，延迟助听器开始工作的时间。延迟时间考虑不同患者的喜好和需求，有各种延迟时间可选；

17）电感线圈：为了避免在嘈杂环境中接听电话被周围的环境噪音所干扰，在助听器中增加电感线圈，在接听电话时可将助听器的聆听程序转换到电感T程序；

18）开放耳技术：降低低频成份引起的堵耳效应，增加高频，提高言语聆听的清晰度；

19）智能电话聆听：在聆听电话的瞬间，快速将聆听程序自动切换到电话模式，滤除外界各种声音，电话聆听更清晰。

所述的数字助听器设有编程插孔，所述的上层验配系统利用编程导线直接插入编程插孔与软件连接实现与参数控制模块的通信。

本发明的有益效果：

传统的数字助听器每个型号的所具备的功能是固定不变的，比如一种型号的助听器只有固定的一些功能如8通道压缩放大和自适应声反馈消除，另一种型号的助听器只有2通道压缩放大而没有自适应声反馈消除，而患者可能想要2通道压缩放大和自适应反馈消除功能，传统的助听器由于是固定功能的不能满足患者要求，患者只能被动接受并且可选择的面很狭窄，同时想要在其基础上增添功能也是十分不方便。相比较而言，本发明专利提出的可定制模式的数字助听器及其方法，只需要在软件上便捷的选择所需要的功能，软件通过编程导线和助听器发生信号传输，由其内部数字信号处理器的控制管理单元来决定打开所需功能模块的个数，同时设置各功能模块的相关工作参数，从而达到了在同一助听器基础上，根据患者个人听力损失情况及实际使用需求爱好等个性化定制功能模块，实现各式各样的个性化助听器的目的，具有使用起来具有灵活，经济，人性化的优点。

附图说明

图1为可定制功能模式数字助听器的结构示意图；

图2为基于DSP的数字信号处理器功能模块结构示意图；

图3为可定制功能模式数字助听器与软件连接示意图；

图4为基于DSP的数字信号处理器的WDRC 补偿增益模块流程示意图；

图5为基于DSP的数字信号处理器的声反馈消除流程示意图；

图6为基于DSP的数字信号处理器的环境分类示意图；

图7为基于DSP的数字信号处理器的环境分类算法示意图。

具体实施方式

  下面结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步的说明。

  可定制功能模式的数字助听器的实现方法，在同一个助听器上根据患者个体的听力损失情况及实际需要个性化定制各项功能，从而实现各式各样的具有不同功能模块的个性化助听器。

对于全数字助听器来说，助听器的语音处理部分将全部由基于DSP芯片的信号处理算法实现。它主要由麦克风、A/D转换器、基于DSP的数字信号处理器、D/A转换器、受话器五个部分组成。如图1所示：

1）麦克风接收声音；

2）声音进入模数转换装置将声音转换成数字信号；

3）基于DSP的数字信号处理器接收信号实现宽动态范围压缩及各项功能实现；

4）信号传入数模转换装置将数字信号转换成声音信号；

5）受话器接收信号输出给患者。

如图2所示，所述的基于DSP的数字信号处理器包括：

预处理单元：将数字信号从时域变换到频域以及带通滤波处理；

参数控制模块：上层验配系统根据不同的听障患者的实际听力损失情况及使用需求，得到所需定制的功能信息；

控制管理单元：接收参数控制模块传来的定制信息，并依据所得的信息，决定打开所需功能模块的个数，同时设置各功能模块的相关工作参数；

功能模块单元：包含必选及可选的所有功能模块；

其中基于DSP的数字信号处理器中必选功能为助听器通道压缩放大功能，如图3所示。可选的所有功能有：听力检测、频段数精细调节、环境自适应方向性麦克风、言语聚焦功能、声反馈消除、全频带环境降噪、瞬噪屏蔽、最大声输出管理、耳鸣屏蔽、个性化数据管理、环境聆听程序、虚拟切换开关、低电量提示音、程序切换提示音、开机延时、电感线圈、开放耳技术、智能电话聆听；

信号后续处理单元：将数字信号从频域变换到时域以及信号的平滑处理；

1）听力补偿通道数：有各种通道数可选，助听器通道数目越多，对患者的听力补偿越精确，价格也越贵，可根据患者实际听力需求选择相应的通道数；

2）听力检测系统：通过内置的听力计对患者进行听力检测，从而可解决因听觉功能的个体差异、不同类型助听器的声学差异带来的验配问题，提高验配准确度，精确补偿听力损失；

3）频段数精细调节：有各种频段数可选；

4）环境自适应方向性麦克风：通过提高助听器信噪比，可显著提高配戴者的言语识别能力；

5）言语聚焦功能：根据环境的需要选择聆听的方位，通过两个麦克风助听器之间实时音频传输，即使没有面对声源也能很清楚地听到言语声；

6）声反馈消除：通过对啸叫频带的频域信号增加抑制频带的自适应滤波器来实现声反馈消除，消除助听器啸叫声及声音夹带的问题。如图5所示；

7）全频带环境降噪：在复杂的噪声环境中，分析噪声的全频频谱特征，自动检测全频噪声频谱，瞬时分析出有用信号和噪声的频谱，降低噪声，放大有用信号，提高信噪比，解决在噪声环境聆听的清晰度；

8）瞬噪屏蔽：利用瞬噪追踪辨别出来将瞬噪控制在一定的听力舒适范围内，并且保证言语清晰度不受干扰；

9）最大声输出管理：人耳接收声音大小的能力有一定限制，过大的声音刺激会导致声损伤，最大声输出管理功能，能把最大声输出控制在一定的数值，使输入的声音达到一定程度后，从耳机中输出的声压级不再增加，稳定在一个恒值上；

10）耳鸣屏蔽：内置耳鸣掩蔽器，可调节掩蔽声的种类、频率多项参数，能有效为患者减轻耳鸣症状；

11)个性化数据管理：保存用户使用过程中的各种指标参数，如电池耗电量、音量电位器的设置、程序使用百分比、环境噪声强度、开机延迟时间；

12）环境聆听程序：自适应环境分析系统检测不同环境下的信号频谱特性，分析并处理有用言语和噪音，实现不同环境下的智能转换。环境分类模型如图6所示，环境分类算法如图7所示；

13）虚拟切换开关：利用手掌拍击声的频率特征来切换聆听程序，代替实体按钮，使得最小的深耳道式助听器也能随意切换聆听程序；

14）低电量提示音:提供低电量铃音提示；

15）程序切换提示音：提供程序转换提示音；

16）开机延时：为了避免助听器带进耳朵内发生的啸叫，延迟助听器开始工作的时间。延迟时间考虑不同患者的喜好和需求，有各种延迟时间可选；

17）电感线圈：为了避免在嘈杂环境中接听电话被周围的环境噪音所干扰，在助听器中增加电感线圈，在接听电话时可将助听器的聆听程序转换到电感T程序；

18）开放耳技术：降低低频成份引起的堵耳效应，增加高频，提高言语聆听的清晰度；

19）智能电话聆听：在聆听电话的瞬间，快速将聆听程序自动切换到电话模式，滤除外界各种声音，电话聆听更清晰。

整个基于DSP的数字信号处理器的工作流程如下：

1）根据语音信号上层验配系统的处理结果，得到所需定制的功能，并传给助听器数字处理器的参数控制模块；

2）参数控制模块将定制信息传给功能管理单元；

3）功能管理单元接收参数控制模块传来的定制信息，并依据所得的信息，决定打开所需功能模块的个数，同时设置各功能模块的相关工作参数；

4）功能管理单元将接收到的语音信号数据送入已打开的相关功能模块单元进行算法处理，并接收处理结果；

5）各相关功能模块单元的处理结果送后续信号处理单元，将信号从频域到时域进行变换。

本发明能在同一个助听器基础上根据患者个人听力损失情况及实际使用需求爱好个性化定制功能模块，从而达到实现各种各样具有不同功能模块的个性化助听器的目的。本发明中可定制的功能模块并不仅限于文中所列模块。应理解，本实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明公开的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价或等同形式同样落于本申请所附权利要求书所保护的范围。

Claims (5)

1.一种可定制功能模式的数字助听器的实现方法，其特征在于，在同一个助听器上根据患者个体的听力损失情况及实际需要个性化定制各项功能，从而实现各式各样的具有不同功能模块的个性化助听器；

步骤如下：

1）麦克风接收声音；

2）声音进入模数转换装置将声音转换成数字信号；

3）基于DSP的数字信号处理器接收数字信号实现宽动态范围压缩及实现定制功能；

4）所述的步骤2）的数字信号传入数模转换装置将数字信号转换成声音信号；

5）受话器接收声音信号并输出；

所述的基于DSP的数字信号处理器包括：

预处理单元：将数字信号从时域变换到频域以及带通滤波处理；

参数控制模块：记录上层验配系统根据不同的听障患者的实际听力损失情况或使用需求得到的所需定制的功能信息；

控制管理单元：接收参数控制模块传来的定制的功能信息，打开所需功能模块的个数，同时设置各功能模块的相关工作参数；

功能模块单元：包含必选及可选的功能模块；

信号后续处理单元：将数字信号从频域变换到时域及信号平滑处理；

所述的基于DSP的数字信号处理器处理步骤如下：

1）根据语音信号上层验配系统的处理结果，得到所需定制的功能，并传给参数控制模块；

2）参数控制模块将定制信息传给功能管理单元；

3）功能管理单元接收参数控制模块传来的定制信息，并依据所得的信息，决定打开所需功能模块的个数，同时设置各功能模块的相关工作参数；

4）功能管理单元将接收到的语音信号数据送入已打开的相关功能模块单元进行算法处理，并接收处理结果；

5）各相关功能模块单元的处理结果送信号后续处理单元，将信号从频域到时域进行变换以及信号的平滑处理。

2. 根据权利要求1所述的可定制功能模式的数字助听器的实现方法，其特征在于，所述的功能模块单元的必选功能包括助听器通道压缩放大功能。

3. 根据权利要求1所述的可定制功能模式的数字助听器的实现方法,其特征在于，所述的可选功能包括：听力检测、频段数精细调节、环境自适应方向性麦克风、言语聚焦功能、声反馈消除、全频带环境降噪、瞬噪屏蔽、最大声输出管理、耳鸣屏蔽、个性化数据管理、环境聆听程序、虚拟切换开关、低电量提示音、程序切换提示音、开机延时、电感线圈、开放耳技术、智能电话聆听。

4. 根据权利要求1所述的可定制功能模式的数字助听器的实现方法，其特征在于，所述的数字助听器设有编程插孔，所述的上层验配系统利用编程导线直接插入编程插孔与软件连接实现与参数控制模块的通信。

5. 一种根据权利要求1-4任一项所述的可定制功能模式的数字助听器。