CN110891235A - 一种用于耳背式助听器的指敲机体检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于耳背式助听器的指敲机体检测方法，实现在耳背式助听器上不再安装按钮，而是通过手指敲击的方式进行参数设定等操作。用户在敲击助听器时，需要在1500毫秒内敲击2次或者3次，而1次或4次以上都属于无效操作，将敲击的次数和时间间隔作为依据，和一些操作如声量调节、场景切换等进行预先一一配对，然后在助听器内部通过数字信号处理的方法对敲击过程进行检测，最后通过检测结果进行预先指定的操作，达到取代按钮操作的目的，设置简单，操作方便；还能够有效的提高用户的使用效果，且通过数字信号处理的检测方法准确度高、计算速度快，可以满足实时处理的需求，非常适合耳背式助听器的应用市场，具有很高的实用价值。

Description

一种用于耳背式助听器的指敲机体检测方法

技术领域

本发明涉及语音信号处理技术领域，具体是一种用于耳背式助听器的指敲机体检测方法。

背景技术

听觉是人类的重要感觉之一，是与周围交流与沟通的重要环节，其重要性丝毫不亚于视觉。听力损失指部分或全部丧失听力。近年来由于全球噪音污染以及世界人口结构的老龄化使得全球听力损失的人口日益增多。几个世纪以来，科学家们正不断的采用各种手段来帮助听力障碍患者提高听力，在没有重大医疗突破之前，佩戴助听器是补偿听力损失患者最常用的方法之一。

据不完全统计，在我国的听力障碍患者中，只有5％佩戴助听器，远远低于西方发达国家35％的普及率。这是由于国内生产的助听器产品与国外先进水平相比，其技术上存在较大的差距，尤其是数字信号处理技术方面。

现阶段为了满足使用者在不同环境下的听力需求，助听器特别是耳背式助听器往往会提供几种场景模式供用户选择。常规方法是在耳背式助听器上安装几个按钮，用户通过按压按钮进行选择，以达到更好的听力效果。但是，由于耳背式助听器本身体积较小，按钮的大小更加微小，操作不方面且用户体验感较差。因此，有必要针对耳背式助听器设计一种新的操作和检测方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种用于耳背式助听器的指敲机体检测方法，用以取代传统的按钮操作方式。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种用于耳背式助听器的指敲机体检测方法，包括以下步骤：

步骤1，对耳背式助听器的麦克风输入语音信号y(n)并进行模数转换，获得数字信号，其中i表示帧序号，n表示采样点数；

步骤2，将步骤1获得的数字信号进行分帧处理，获得语音信号y_i(n)；

步骤3，将步骤2获得的语音信号y_i(n)进行傅里叶变换，获得Y_i(k)，其中k表示频点；

步骤4，将步骤3获得的Y_i(k)分成m个子带信号，记为{t_i,j(k)|j＝1,...,m}，其中每个子带信号的带宽是原信号带宽的1/m；

步骤5，在m个子带信号中选取频率最低的子带t_i,1(k)进行检测，统计从第i0帧开始持续到第i0+1500帧的目标幅值信息，形成并输出数组A；

步骤6，对步骤5获得的输出数组A进行判定：

当输出数组A的长度小于2或者大于3时，判定不符合，不进行切换操作；

当输出数组A的长度等于2时，则通过时间间隔进行分类，记为flag1；

当输出数组A的长度等于3时，同样通过时间间隔进行分类，记为flag2；

步骤7，根据所述flag1和flag2的定义，通过指敲耳背式助听器机体，输出多个不同的结果；

步骤8，将步骤7得到的结果和所述耳背式助听器的预设参数进行预先一一配对，获得检测结果；

步骤9，根据步骤8获得的检测结果进行耳背式助听器的相关参数设置。

进一步的，步骤5中所述选取频率最低的子带t_i,1(k)进行检测，统计从第i0帧开始持续到第i0+1500帧的目标幅值信息进一步包括：

步骤51，从第一帧开始持续统计其幅值信息ψ_i，如果从第i0帧开始连续3帧信号的幅值均大于100时，则启动检测程序，否则不启动；

步骤52，从第i0帧开始利用所述幅值信息ψ_i提取特征F_i；

步骤53，当从某一帧i1开始，连续10帧的特征F_i均大于阈值120时，且从第50帧开始，连续100帧的特征F_i均小于阈值60时，则用一个数组A₁记录帧号i1；

步骤54，从第i1+150帧开始继续向后统计特征，当从某一帧i2开始，连续10帧的特征F_i均大于阈值120时，且从第50帧开始，连续100帧的特征F_i均小于阈值60时，则用一个数组A₂记录帧号i2；

步骤55，从第i2+150帧开始继续向后统计特征；

步骤56，以上述方式类推，持续统计到第i0+1500帧为止，输出数组A。

进一步的，步骤52中所述从第i0帧开始利用所述幅值信息ψ_i提取特征F_i的计算公式为：

F_i＝0.6×ψ_i-1+0.3×ψ_i+0.1×ψ_i+1

其中，i表示帧序号，ψ_i表示幅值信息，F_i表示所提取的特征。

进一步的，步骤6中当输出数组A的长度等于2时，记为A₁＝(i1,i2)，关于所述flag1的计算公式是：

进一步的，步骤6中当输出数组A的长度等于3时，记为A₂＝(i1,i2,i3)，关于所述flag2的计算公式是：

进一步的，步骤4中子带信号数量m的取值范围是m≥32且为整数。

进一步的，所述耳背式助听器的预设参数至少包括音量调节、场景切换。

本发明还提供一种耳背式助听器，包括相互连接的麦克风、扬声器、处理器、方向传感器，所述处理器执行前面所述的指敲机体检测方法。

与现有技术相比，本发明的有益之处是：

一、本发明提出的方法通过指敲耳背式助听器机体的方式取代按钮操作，能够有效的提高用户的使用效果，且通过数字信号处理的检测方法准确度高、计算速度快，可以满足实时处理的需求，非常适合耳背式助听器的应用市场，具有很高的实用价值；

二、将对耳背式助听器机体敲击的次数和时间间隔作为依据，和一些操作如声量调节、场景切换等进行预先一一配对，然后在助听器内部通过数字信号处理的方法对敲击过程进行检测，最后通过检测结果进行预先指定的操作，达到取代按钮操作的目的，设置简单，操作方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

下面结合附图对本发明进一步说明：

图1是本发明所述一种耳背式助听器的指敲机体检测方法的流程图；

图2是本发明统计从第i0帧到第i0+1500帧的目标幅值信息的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是物理连接或无线通信连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

实施例一

如附图1-图2所示的一种用于耳背式助听器的指敲机体检测方法，通过指敲耳背式助听器机体的方式取代按钮操作，能够有效的提高用户的使用效果，且通过数字信号处理的检测方法准确度高、计算速度快，可以满足实时处理的需求，具体包括以下步骤：

步骤1，对耳背式助听器的麦克风输入语音信号y(n)并进行模数转换，获得数字信号；

步骤2，将步骤1获得的数字信号进行分帧处理，获得语音信号y_i(n)，其中i表示帧序号，n表示采样点数；

步骤3，将步骤2获得的语音信号y_i(n)进行傅里叶变换，获得Y_i(k)，其中k表示频点；

步骤4，将步骤3获得的Y_i(k)分成m个子带信号，记为{t_i,j(k)|j＝1,...,m}，其中每个子带信号的带宽是原信号带宽的1/m，在本实施例中，m取值为64；在本发明的其他实施例中，m为大于32的其他整数。

步骤5，由于手指敲击产生的能量主要集中在低频部分，所以我们仅在频率最低的子带t_i,1(k)上进行检测即可；即在m个子带信号中选取子带t_i,1(k)进行检测，统计从第i0帧开始持续到第i0+1500帧的目标幅值信息，形成并输出数组A；

更具体包括以下子步骤：步骤51，从第一帧开始持续统计其幅值信息ψ_i，如果从第i0帧开始连续3帧信号的幅值均大于100时，则启动检测程序，否则不启动；

步骤52，从第i0帧开始利用所述幅值信息ψ_i提取特征F_i；计算公式如下：

F_i＝0.6×ψ_i-1+0.3×ψ_i+0.1×ψ_i+1

其中，i表示帧序号，ψ_i表示幅值信息，F_i表示所提取的特征；因为幅值的变化存在很多小锯齿，所以我们定义特征F_i，可以更准确的表征指敲机体带来的变化。

步骤53，当从某一帧i1开始，连续10帧的特征F_i均大于阈值120时，且从第50帧开始，连续100帧的特征F_i均小于阈值60时，则用一个数组A₁记录帧号i1；

步骤54，采用上述方法从第i1+150帧开始继续向后统计特征，当从某一帧i2开始，连续10帧的特征F_i均大于阈值120时，且从第50帧开始，连续100帧的特征F_i均小于阈值60时，则用一个数组A₂记录帧号i2；

步骤55，从第i2+150帧开始继续向后统计特征；

步骤56，以上述方式类推，持续统计到第i0+1500帧为止，输出数组A。

步骤6，对步骤5获得的输出数组A进行判定：

当输出数组A的长度小于2或者大于3时，不符合预先设定，则说明助听器不需要进行切换等操作；

当输出数组A的长度等于2时，记为A₁＝(i1,i2)，则通过时间间隔进行分类，记为flag1，计算公示表示为：

当输出数组A的长度等于3时，记为A₂＝(i1,i2,i3)，同样通过时间间隔进行分类，记为flag2，计算公式表示为：

步骤7，根据所述flag1和flag2的定义，通过指敲机体，一共可以输出6个不同的结果；

步骤8，将步骤7得到的结果和所述耳背式助听器的预设参数进行预先一一配对，获得检测结果，所述耳背式助听器的预设参数包括音量调节、场景切换等，将这些结果和助听器的一些参数如场景等进行预先一一配对，则根据检测的结果，就可以进行助听器的相关参数设置工作了；

步骤9，根据步骤8获得的检测结果进行耳背式助听器的相关参数设置。

实施例二

本发明还提供一种耳背式助听器，包括相互连接的麦克风、扬声器、处理器、方向传感器，所述处理器执行实施例一种所述的指敲机体检测方法；其中，麦克风可以是一个或多个，用于提供从多个方向接收到的信号加以指示的输出信号；扬声器可以是一个或多个，用于将电信号转换成增强信号；方向传感器，被配置为为产生用于确定用户的注意力所指向的方向的数据；处理器，藕接至所述方向传感器、麦克风以及扬声器，被配置为基于确定的方向来叠加输出信号。

本发明的具体使用过程是：用户在敲击本发明所述耳背式助听器时，为了计算准确，用户需要在1500毫秒内敲击2次或者3次，而1次或4次以上都属于无效操作，将敲击的次数和时间间隔作为依据，和一些操作如声量调节、场景切换等进行预先一一配对，然后在助听器内部通过数字信号处理的方法对敲击过程进行检测，最后通过检测结果进行预先指定的操作，达到取代按钮操作的目的。

具体检测过程如下：

步骤1，对耳背式助听器的麦克风输入语音信号y(n)并进行模数转换，获得数字信号；

步骤2，将步骤1获得的数字信号进行分帧处理，获得语音信号y_i(n)，其中i表示帧序号，n表示采样点数；

步骤3，将步骤2获得的语音信号y_i(n)进行傅里叶变换，获得Y_i(k)，其中k表示频点；

步骤4，将步骤3获得的Y_i(k)分成m个子带信号，记为{t_i,j(k)|j＝1,...,m}，其中每个子带信号的带宽是原信号带宽的1/m；

步骤5，在m个子带信号中选取频率最低的子带t_i,1(k)进行检测，统计从第i0帧开始持续到第i0+1500帧的目标幅值信息，形成并输出数组A；

步骤6，对步骤5获得的输出数组A进行判定：

当输出数组A的长度小于2或者大于3时，判定不符合，不进行切换操作；

当输出数组A的长度等于2时，则通过时间间隔进行分类，记为flag1；

当输出数组A的长度等于3时，同样通过时间间隔进行分类，记为flag2；

步骤7，根据所述flag1和flag2的定义，通过指敲机体，输出多个不同的结果；

步骤8，将步骤7得到的结果和所述耳背式助听器的预设参数进行预先一一配对，获得检测结果；

步骤9，根据步骤8获得的检测结果进行耳背式助听器的相关参数设置。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种用于耳背式助听器的指敲机体检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，对耳背式助听器的麦克风输入语音信号y(n)并进行模数转换，获得数字信号；

步骤2，将步骤1获得的数字信号进行分帧处理，获得语音信号y_i(n)；

步骤3，将步骤2获得的语音信号y_i(n)进行傅里叶变换，获得Y_i(k)；

步骤4，将步骤3获得的Y_i(k)分成m个子带信号，记为{t_i,j(k)|j＝1,...,m}，其中每个子带信号的带宽是原信号带宽的1/m；

步骤5，在m个子带信号中选取频率最低的子带t_i,1(k)进行检测，统计从第i0帧开始持续到第i0+1500帧的目标幅值信息，形成并输出数组A；

步骤6，对步骤5获得的输出数组A进行判定：

当输出数组A的长度小于2或者大于3时，判定不符合，不进行切换操作；

当输出数组A的长度等于2时，则通过时间间隔进行分类，记为flag1；

当输出数组A的长度等于3时，同样通过时间间隔进行分类，记为flag2；

步骤7，根据所述flag1和flag2的定义，通过指敲耳背式助听器机体，输出多个不同的结果；

步骤8，将步骤7得到的结果和所述耳背式助听器的预设参数进行预先一一配对，获得检测结果；

步骤9，根据步骤8获得的检测结果进行耳背式助听器的相关参数设置。

2.根据权利要求1所述的一种用于耳背式助听器的指敲机体检测方法，其特征在于：步骤5中所述选取频率最低的子带t_i,1(k)进行检测，统计从第i0帧开始持续到第i0+1500帧的目标幅值信息进一步包括：

步骤51，从第一帧开始持续统计其幅值信息ψ_i，如果从第i0帧开始连续3帧信号的幅值均大于100时，则启动检测程序，否则不启动；

步骤52，从第i0帧开始利用所述幅值信息ψ_i提取特征F_i；

步骤53，当从某一帧i1开始，连续10帧的特征F_i均大于阈值120时，且从第50帧开始，连续100帧的特征F_i均小于阈值60时，则用一个数组A₁记录帧号i1；

步骤54，从第i1+150帧开始继续向后统计特征，当从某一帧i2开始，连续10帧的特征F_i均大于阈值120时，且从第50帧开始，连续100帧的特征F_i均小于阈值60时，则用一个数组A₂记录帧号i2；

步骤55，从第i2+150帧开始继续向后统计特征；

步骤56，以上述方式类推，持续统计到第i0+1500帧为止，输出数组A。

3.根据权利要求2所述的一种用于耳背式助听器的指敲机体检测方法，其特征在于：步骤52中所述从第i0帧开始利用所述幅值信息ψ_i提取特征F_i的计算公式为：

F_i＝0.6×ψ_i-1+0.3×ψ_i+0.1×ψ_i+1

其中，i表示帧序号，ψ_i表示幅值信息，F_i表示所提取的特征。

4.根据权利要求1所述的一种用于耳背式助听器的指敲机体检测方法，其特征在于：步骤6中当输出数组A的长度等于2时，记为A₁＝(i1,i2)，关于所述flag1的计算公式是：

5.根据权利要求1所述的一种用于耳背式助听器的指敲机体检测方法，其特征在于：步骤6中当输出数组A的长度等于3时，记为A₂＝(i1,i2,i3)，关于所述flag2的计算公式是：

6.根据权利要求1所述的一种用于耳背式助听器的指敲机体检测方法，其特征在于：步骤4中子带信号数量m的取值范围是m≥32且为整数。

7.根据权利要求1所述的一种用于耳背式助听器的指敲机体检测方法，其特征在于：所述耳背式助听器的预设参数至少包括音量调节、场景切换。

8.一种耳背式助听器，包括相互连接的麦克风、扬声器、处理器、方向传感器，其特征在于：所述处理器执行权利要求1-7任一项所述的指敲机体检测方法。

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