CN110611872B - 基于多频段增益补偿的自主矫正助听系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了基于多频段增益补偿的自主矫正助听系统及方法，首先通过拾音模块拾取外界的声音，主控模块在接收到用户的切换命令后，根据这个切换命令将外界的音频信号进行滤波变换，并根据目标阈值段数据将外界音频信号划分成非目标频段和目标频段，将目标频段利用骨传导的方式输出，让用户接收；在这个过程中，并不需要用户进行过多的复杂操作；而且，主控模块会对最后一次提取的目标阈值段数据和振幅放大倍数进行记录和标记，也就是在往后的使用过程中无需再次进行激活和提取，从而在一定程度上，整个系统的运行只需要进行简单的调取控制就能选择到最合适用户的工作状态。

Description

基于多频段增益补偿的自主矫正助听系统及方法

技术领域

本发明涉及骨传导助听技术领域，尤其涉及一种基于多频段增益补偿的自主矫正助听系统及方法。

背景技术

“耳得之而为声，目遇之而成色”，这本是一个美妙的世界。但对于患有弱听的人来说，声音的世界是模糊的，更有甚者是某一频率范围的声音都无法听见，这就相当于缺失了世界的一角。

但是，随着科技的发展，市面上出现了很多的骨传导助听器。虽然助听器可以补偿听力损失，但是市面上最初出现的骨传导助听器通常价格昂贵，外观比较差，经过市场的调整以后骨传导助听器也进化到了一个相对功能齐全的阶段，比如可以寻求专业人士进行调校，或者利用一个外载的智能APP来实现用户的自行调校，但是他们没有考虑到的是，助听器的使用者中老年人是占了非常大比例的，而很多老年人对这种繁琐的操作即厌恶又害怕，这就是给用户带来了巨大的困扰。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种基于多频段增益补偿的自主矫正助听系统及方法，用以解决在上述背景技术中提出的用户在调校增益频谱数据时必须寻求专业人士调校的问题，就算使用APP调校也给用户带来了巨大的困扰。

本发明针对上述内容提出以下技术方案：

一种基于多频段增益补偿的自主矫正助听方法,包括以下步骤：

获取外界音频信号；

接收用户的切换命令，以根据切换命令进行滤波变换，通过滤波变换对外界音频信号进行滤波，得到非目标频段和目标频段；

将所述外界音频信号经过滤波变换将非目标频段剔除，将目标频段进行波段增益，得到增益音频信号；

通过骨传导方式输出所述增益音频信号。

作为优选，在接收到外界音频信号和所述切换命令后，通过滤波变换调用目标阈值段，其中，所述目标阈值段为用户缺失音频段；

然后将外界音频信号和所述目标阈值段进行信号段匹配，将落入所述目标阈值段区间的频率段标记为目标频段，未落入所述目标阈值段区间的频率信号端标记为非目标频段，并滤波剔除；并对目标频段进行增益得到增益音频信号。

作为优选，在将外界音频信号与所述目标阈值段匹配并得到目标频段后，再将目标频段的音频信号的振幅进行放大，得到增益音频信号。

作为优选，在所述得到增益音频信号并输出后，接收用户的确认命令，以根据所述确认命令记录最后一次匹配的所述目标阈值段以及振幅放大倍数，并标记为优选目标阈值段和优选振幅放大倍数；

所述优选目标阈值段用于第二次接收到所述切换命令前的信号段匹配，所述优选振幅放大倍数用于第二次接收到所述切换命令前的振幅放大。

作为优选，在接收到所述确认命令记录所述优选目标阈值段和优选振幅放大倍数后，

当接收到切换命令时，调用所述优选目标阈值段进行信号段匹配，调用优选振幅放大倍数进行振幅放大；

当同时接收到用户的确认命令和切换命令时，通过滤波变换调用目标阈值段匹配外界音频信号，得到目标频段后对目标频段进行增益得到增益音频信号。

本发明还公开了一种基于多频段增益补偿的自主矫正助听系统，包括：

拾音模块：用于获取外界音频信号；

主控模块：用于接收用户的切换命令，以根据切换命令进行滤波变换，以对外界音频信号进行滤波，得到非目标频段和目标频段；

处理模块：用于将所述外界音频信号经过滤波变换将非目标频段剔除，将目标频段进行波段增益，得到增益音频信号；

骨传导模块：用于将所述增益音频信号通过骨传导方式输出。

作为优选，所述主控模块还包括滤波单元和目标阈值段数据库，所述目标阈值段数据库用于存储目标阈值段数据；

所述滤波单元用于在接收到外界音频信号和所述切换命令后，调用所述目标阈值段数据库中的目标阈值段，所述滤波单元滤波变换在提供目标阈值段后，

所述滤波单元还用于将外界音频信号和所述目标阈值段进行信号段匹配，将落入所述目标阈值段区间的频率段标记为目标频段，未落入所述目标阈值段区间的频率信号端标记为非目标频段，并滤波剔除；并对目标频段进行增益得到增益音频信号。

作为优选，所述处理模块还包括增益单元，所述增益单元在将外界音频信号与所述目标阈值段匹配并得到目标频段后，再将目标频段的音频信号进行振幅放大，得到增益音频信号。

作为优选，所述主控模块还包括确认单元，所述确认单元用于在得到了增益音频信号并输出后，接收用户的确认命令，以根据所述确认命令记录所述目标阈值段以及振幅放大倍数，并标记为优选目标阈值段和优选振幅放大倍数；

所述优选目标阈值段用于第二次接收到所述切换命令前的信号段匹配，所述优选振幅放大倍数用于第二次接收到所述切换命令前的振幅放大。

作为优选，所述确认单元在接收到所述确认命令记录所述优选目标阈值段和优选振幅放大倍数后，

当所述确认单元接收到切换命令时，所述滤波单元调用所述优选目标阈值段进行信号段匹配，所述增益单元调用优选振幅放大倍数进行振幅放大；

当所述确认单元同时接收到用户的确认命令和切换命令时，所述滤波单元通过滤波变换调用目标阈值段匹配外界音频信号，得到目标频段后所述增益单元对目标频段进行增益得到增益音频信号。

本发明的有益效果是：在现有技术中，针对骨传导助听器的调节方式一般有二，一为购买时先至专业五官科医院或者正规医疗机构进行听力的测试，用以准确的挑选到最符合自身的助听设备，但是这种方式非常的繁琐，并且费用奇高；二为直接购买带有测试方式和智能APP来进行听力监测并进行匹配的助听设备，这种方式也存在费用高的问题，并且还具有另一个问题，那就是对于老年人来说，接触信息时代较晚，无法很好的理解这种自我操作的方式，这种看似具有科技感的助听设备，却忽略了老年人的真正需求——“傻瓜式”的操作方法以及能够助听。

而在本发明中，提供了基于多频段增益补偿的自主矫正助听系统及方法，首先在获取到外界音频信息，主控模块在接收到用户的切换命令后，根据这个切换命令将外界的音频信号进行滤波变换，并根据目标阈值段数据将外界音频信号划分成非目标频段和目标频段，将目标频段利用骨传导的方式输出，让用户接收；在这个过程中，并不需要用户进行过多的复杂操作；而且，主控模块会对最后一次提取的目标阈值段数据和振幅放大倍数进行记录和标记，也就是在往后的使用过程中无需再次进行激活和提取，从而在一定程度上，整个系统的运行只需要进行简单的调取控制就能选择到最合适用户的工作状态。

附图说明

图1为本发明的方法流程图；

图2为本发明的标记目标频段流程图；

图3为本发明的目标频段增益流程图；

图4为本发明的记录目标阈值段流程图；

图5为本发明的锁定切换流程图；

图6为本发明的系统流程图；

图7为本发明的系统组成图；

图8为本发明的增益系统流程图；

图9为本发明的运行流程图；

图10为本发明的频响曲线图。

主要元件符号说明如下：

1、拾音模块；2、主控模块；21、滤波单元；22、目标阈值段数据库；3、处理模块；31、增益单元；4、输出模块。

具体实施方式

为了更清楚地表述本发明，下面结合附图对本发明作进一步地描述。

请参阅图1-图9，本发明提供一种基于多频段增益补偿的自主矫正助听方法, 其特征在于，包括以下步骤：

获取外界音频信号；

接收用户的切换命令，以根据切换命令进行滤波变换，以对外界音频信号进行滤波，得到非目标频段和目标频段；

将外界音频信号经过滤波变换将非目标频段剔除，将目标频段进行波段增益，得到增益音频信号；

通过骨传导方式输出增益音频信号。

正常情况下，人的耳朵能够听到声音的频率范围是20Hz-18000Hz。有听力障碍的人，有些对高频声音不敏感，有些人对低频声音不敏感。在平时日常生活的环境下的主要声音频率范围是60Hz-8000Hz，而且平时人说话交流的声音一般频率低于2000Hz，为了产品能达到精确，同时降低产品的产品价格，针对人耳通常需要接受的音频频率进行统计，汇总处理形成数据库，那么滤波变换就是在数据库中调用相应目标阈值段的常数，并通过目标函数进行计算得出最优解，那么这个最优解就是增益音频信号。当外界的音频信号输入后，抽调数据库中的目标阈值段常数，再通过智能滤波算法：

其中，a、b、c、d、x₀,α₁,α₂、A为经验拟合常数，x为外界音频信号频率值。具体数值如下表：

	a	b	c	d	x0	α<sub>1</sub>	α<sub>2</sub>	A
									Y1(DB)	0.02157	19.31776	-0.0056	86	1800	1700	220	30
Y2(DB)	0.023178	21.23832	-0.006	86.6	1700	1600	200	30
									Y3(DB)	0.023925	24.29439	-0.006	83.6	1550	1600	120	26
Y4(DB)	0.023963	26.8972	-0.0056	79	1550	1300	130	24
									Y5(DB)	0.025757	28.83178	-0.006	79	1550	1100	140	28
Y6(DB)	0.024075	30.70561	-0.006	76	1550	800	100	30
									Y7(DB)	0.023439	32.95794	-0.0064	76.6	1550	900	130	28
Y8(DB)	0.020598	37.64486	-0.007	78.4	1500	1100	140	28

Y1(DB)-Y8(DB)分别对应为8种频响曲线，而这8种频响曲线为均为类似正态分布曲线，如图10所示。可见各曲线的峰值区间正好可以完美覆盖人耳常听见的声音频率范围，同时得出目标阈值段，并且也根据其曲线有对应的振幅放大倍数。

每一种频响曲线对应的也就是在滤波变换中所得出的函数运算结果进行频段挑选，以便将外界音频信号分割成目标频段和非目标频段。

在接收到外界音频信号和切换命令后，滤波变换中的智能滤波算法将在提供目标阈值段后，将外界音频信号和目标阈值段进行信号段匹配，将落入目标阈值段区间的频率段标记为目标频段，未落入目标阈值段区间的频率信号端标记为非目标频段，并滤波剔除；并对目标频段进行增益得到增益音频信号。

在将外界音频信号与目标阈值段匹配并得到目标频段后，再将目标频段的音频信号进行振幅放大，振幅放大是依照对目标频段所处的频率段进行区分的，比如将振幅放大曲线根据频率大小分成多组，那么在覆盖整个人耳适用的增益范围的前提下，将振幅放大曲线按照低频区、中频区和高频区；让低频缺失的使用者有更合适的振幅放大倍数。

其中，在得到了增益音频信号并输出后，接收用户的确认命令，以根据确认命令记录目标阈值段以及振幅放大倍数，并标记为优选目标阈值段和优选振幅放大倍数；优选目标阈值段用于第二次接收到切换命令前的信号段匹配，优选振幅放大倍数用于第二次接收到切换命令前的振幅放大。

其中，在接收到确认命令记录优选目标阈值段和优选振幅放大倍数后，停止获取切换命令；在同时接收到用户的确认命令和切换命令时，重新获取切换命令。

本发明还提供一种基于多频段增益补偿的自主矫正助听系统，包括：

拾音模块1：获取外界音频信号；

主控模块2：接收用户的切换命令，以根据切换命令进行滤波变换，以对外界音频信号进行滤波，得到非目标频段和目标频段；

处理模块3：将外界音频信号经过滤波变换将非目标频段剔除，将目标频段进行波段增益，得到增益音频信号；

骨传导模块4：通过骨传导方式输出增益音频信号。

如今市面上的助听器的类型大致分为气传导助听器和骨传导助听器，而利用本发明的方法就是解决气传导主题器无法解决的助听问题，因为在某些频段缺失的患者中，这个缺失是针对某个频率来说，耳膜会自动滤去或者说不传递，也就让大脑神经不能感应到这个频段的声音；而骨传导耳机则不然，骨传导路径是将声音频率转化为振动，并通过骨头的路径传递到大脑神经中进行反应的；所以在接收到外界的音频信号后，先通过正常的人耳路径进行声音的传递，那么用户就会对这段音频作出相应的判断，如果有所缺失，同步工作的骨传导助听器就接收到用户的切换命令，对整段的外界音频信号进行滤波处理，智能滤波的算法将外界音频信号划分为目标频段和非目标频段，而目标频段就是无法被耳膜传递的那一段声音频率信号，再通过骨头传导的路径把这个目标频段进行传递，也就能够让用户重新识别到那一段丢失的音频。

所以，优选为骨传导助听器进行说明，那么拾音模块相应的便为拾音盒，主控模块则为控制按钮或者是蓝牙接收器，并且还包括有滤波器和滤波电路板；处理模块则采用芯片或者集成式电路板进行处理，或者是音频放大器元件进行振幅的放大；而输出模块则为骨传导助听器的骨传导扬声器。多组增益补偿数据的有效的增益范围囊括了人耳普遍能感知的声音频率(20Hz-18KHz)，也就是给用户以选择这其中的一条曲线进行振幅增益，以求达到最好的助听效果。而这些模块之间都是通过无线连接或者有限连接的方式进行交互。

进一步的，主控模块2还包括滤波单元21和目标阈值段数据库22，目标阈值段数据库用于存储目标阈值段数据；

滤波单元21在接收到外界音频信号和切换命令后，滤波单元通过智能滤波的算法，调用目标阈值段数据库中相应的目标阈值段，在调用了目标阈值段后，滤波单元21将外界音频信号和目标阈值段进行信号段匹配，将落入目标阈值段区间的频率段标记为目标频段，未落入目标阈值段区间的频率信号端标记为非目标频段，并滤波剔除；并对目标频段进行增益得到增益音频信号。目标阈值段就是由两个频率值组成的闭合区间，再将外界音频信号的整段信号端与这个闭合区间对比，将以这个闭合区间作为分隔标准，落入到这个频率闭合区间内的频率信号段将被标记为目标频段，未落入到这个频率闭合区间内的频率信号段的其余频段将被标记为非目标频段，而所谓的非目标频段就被滤波器进行滤波删除，再由增益单元31将目标频段进行增益，增益单元31在将外界音频信号与目标阈值段匹配并得到目标频段后，再将目标频段的音频信号进行振幅放大，得到增益音频信号；而这个振幅放大的倍数是依照目标频段所处的频段进行划分的；这个振幅放大曲线可以由各种频段适应的反馈得出最适合的振幅放大曲线。

其中，主控模块2还包括确认单元，在得到了增益音频信号并输出后，确认单元接收用户的确认命令，以根据确认命令记录目标阈值段以及振幅放大倍数，并标记为优选目标阈值段和优选振幅放大倍数；优选目标阈值段用于第二次接收到切换命令前的信号段匹配，优选振幅放大倍数用于第二次接收到切换命令前的振幅放大。当确认单元接收到了确认指令后，直到下一次重新获取到切换命令期间，获取到的外界音频信号都直接通过优选目标阈值段进行滤波，并通过优选振幅放大倍数对目标频段进行增益放大。这是因为用户在使用过后，助听器的使用者不会频繁的更换，所以为了提高效率和防止老人误按切换最优选的目标阈值段，所以设置有确认单元，并且确认单元在接收到确认命令记录优选目标阈值段和优选振幅放大倍数后，滤波单元停止获取切换命令；在确认单元和滤波单元分别接收到用户的确认命令和切换命令时，滤波单元获取切换命令。如果需要继续切换目标阈值段，那么就需要同时下达确认命令和切换命令，让滤波单元重新获取命令。

实施例1

刘爷爷年近古稀，经医院诊断非大脑听觉神经损坏，而是耳膜有所损伤，对130Hz-300Hz频率声音不响应，也就无法通过耳膜的振动反馈传递到大脑神经中，所以使用了基于本发明开发的骨传导助听器。因为刘爷爷在未佩戴助听器时，只能是听见耳膜能振动传递的音频信号，反应到刘爷爷的听觉感官就会是一段能听见，但是忽然有一段或者音频接收有停顿，又因为普通人说话频率不会有大波动，所以可能会是大段的缺失。那么，刘爷爷只需要按下助听器上的切换键，然后助听器切换至Y1-78曲线的选择，对外界输出的音频信号进行匹配、滤波，根据各自曲线的峰值段输出最强增益效果的一段音频，并通过骨传导的方式传递到刘爷爷的大脑神经中，让刘爷爷能同时接收到耳膜能传递的音频和通过增益补偿传递的音频；如果音频增益不合适，则再按下切换键找到最为匹配的目标函数和曲线进行增益；最后，同时按下确认键和切换键，将这频率函数进行锁定，以待下一次使用时直接调用该目标函数进行滤波增益和振幅补偿。

本发明的优势在于：

1)在拾音模块拾取了外界音频信号时，主控模块接收切换命令，根据切换命令对外界音频信号进行智能滤波，让用户能够通过骨传导的方式接收到弱听的频段；

2)确认单元能记忆最后一次调用的目标阈值段并标记为优选目标阈值段，让使用者不需要反复操作来获得最佳的输出音频信号。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于多频段增益补偿的自主矫正助听方法,其特征在于，包括以下步骤：

获取外界音频信号；

接收用户的切换命令，以根据切换命令进行滤波变换，通过滤波变换对外界音频信号进行滤波，得到非目标频段和目标频段；

将所述外界音频信号经过滤波变换将非目标频段剔除，将目标频段进行波段增益，得到增益音频信号；

通过骨传导方式输出所述增益音频信号；在接收到外界音频信号和所述切换命令后，通过滤波变换调用目标阈值段，其中，所述目标阈值段为用户缺失音频段；

然后将外界音频信号和所述目标阈值段进行信号段匹配，将落入所述目标阈值段区间的频率段标记为目标频段，未落入所述目标阈值段区间的频率信号端标记为非目标频段，并滤波剔除；并对目标频段进行增益得到增益音频信号；

在滤波变换中，通过频响曲线得到目标阈值段；其中，多条频响曲线的峰值区间正好可以完美覆盖人耳常听见的声音频率范围，同时得出目标阈值段。

2.根据权利要求1所述的基于多频段增益补偿的自主矫正助听方法,其特征在于，在将外界音频信号与所述目标阈值段匹配并得到目标频段后，再将目标频段的音频信号的振幅进行放大，得到增益音频信号。

3.根据权利要求2所述的基于多频段增益补偿的自主矫正助听方法,其特征在于，在所述得到增益音频信号并输出后，接收用户的确认命令，以根据所述确认命令记录最后一次匹配的所述目标阈值段以及振幅放大倍数，并标记为优选目标阈值段和优选振幅放大倍数；

所述优选目标阈值段用于第二次接收到所述切换命令前的信号段匹配，所述优选振幅放大倍数用于第二次接收到所述切换命令前的振幅放大。

4.根据权利要求3所述的基于多频段增益补偿的自主矫正助听方法,其特征在于，在接收到所述确认命令记录所述优选目标阈值段和优选振幅放大倍数后，

当接收到切换命令时，调用所述优选目标阈值段进行信号段匹配，调用优选振幅放大倍数进行振幅放大；

当同时接收到用户的确认命令和切换命令时，通过滤波变换调用目标阈值段匹配外界音频信号，得到目标频段后对目标频段进行增益得到增益音频信号。

5.一种基于多频段增益补偿的自主矫正助听系统，其特征在于，包括：

拾音模块：用于获取外界音频信号；

主控模块：用于接收用户的切换命令，以根据切换命令进行滤波变换，以对外界音频信号进行滤波，得到非目标频段和目标频段；

处理模块：用于将所述外界音频信号经过滤波变换将非目标频段剔除，将目标频段进行波段增益，得到增益音频信号；

骨传导模块：用于将所述增益音频信号通过骨传导方式输出；

所述主控模块还包括滤波单元和目标阈值段数据库，所述目标阈值段数据库用于存储目标阈值段数据；

所述滤波单元用于在接收到外界音频信号和所述切换命令后，调用所述目标阈值段数据库中的目标阈值段，所述滤波单元滤波变换在提供目标阈值段后，

所述滤波单元还用于将外界音频信号和所述目标阈值段进行信号段匹配，将落入所述目标阈值段区间的频率段标记为目标频段，未落入所述目标阈值段区间的频率信号端标记为非目标频段，并滤波剔除；并对目标频段进行增益得到增益音频信号；

在滤波变换中，通过频响曲线得到目标阈值段；其中，频响曲线的峰值区间正好可以完美覆盖人耳常听见的声音频率范围，同时得出目标阈值段。

6.根据权利要求5所述的基于多频段增益补偿的自主矫正助听系统，其特征在于，所述处理模块还包括增益单元，所述增益单元在将外界音频信号与所述目标阈值段匹配并得到目标频段后，再将目标频段的音频信号进行振幅放大，得到增益音频信号。

7.根据权利要求5所述的基于多频段增益补偿的自主矫正助听系统，其特征在于，所述主控模块还包括确认单元，所述确认单元用于在得到了增益音频信号并输出后，接收用户的确认命令，以根据所述确认命令记录所述目标阈值段以及振幅放大倍数，并标记为优选目标阈值段和优选振幅放大倍数；

所述优选目标阈值段用于第二次接收到所述切换命令前的信号段匹配，所述优选振幅放大倍数用于第二次接收到所述切换命令前的振幅放大。

8.根据权利要求7所述的基于多频段增益补偿的自主矫正助听系统，其特征在于，所述确认单元在接收到所述确认命令记录所述优选目标阈值段和优选振幅放大倍数后，

当所述确认单元接收到切换命令时，所述滤波单元调用所述优选目标阈值段进行信号段匹配，所述增益单元调用优选振幅放大倍数进行振幅放大；

当所述确认单元同时接收到用户的确认命令和切换命令时，所述滤波单元通过滤波变换调用目标阈值段匹配外界音频信号，得到目标频段后所述增益单元对目标频段进行增益得到增益音频信号。

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