CN112866890B - 一种入耳检测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种入耳检测方法及系统，该系统中包括耳道内麦克风、耳道外麦克风、授话器和处理器；耳道内麦克风用于获取耳道内声音后发送至处理器；耳道外麦克风用于获取耳道外声音后发送至处理器；授话器用于播放声音；处理器通过控制授话器发出不同频率的纯音信号后，通过对接收的耳道内麦克风和耳道外麦克风的信号强度进行差异进行计算，从而判断佩戴情况。本发明不需要引入其他类型传感器，仅利用助听器本身必备的声学系统，降低了系统设计的复杂性，实现了对原本声学系统较大的复用度。

Description

一种入耳检测方法及系统

技术领域

本发明涉及入耳检测领域，尤其涉及一种入耳检测方法及系统。

背景技术

助听器或者辅听设备作为一种放大声音的耳机装置，由于其放大声音的特性使得其在用户未佩戴、产品处于开放空间状态下时很容易出现啸叫的现象，这种啸叫声对用户及其周围的人而言很不友好。因此，如果能够在助听器上实现入耳检测功能，当判断用户当前处于未佩戴状态时降低或者关闭放大功能，能够很好的解决上述的困扰。

入耳检测功能在TWS耳机上日趋流行，它能够较好的判定用户是否处于佩戴耳机的状态，从而让耳机合理的在待机与工作状态之间切换。当前TWS耳机上的入耳检测方法通常依赖于距离传感器、光线传感器等硬件器件，不仅增加成本，也增加了产品的体积与设计的复杂性。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种入耳检测方法及系统。

具体方案如下：

一种入耳检测方法，包括以下步骤：

S1：接收用于获取耳道内声音的耳道内麦克风发送的第一声音信号和用于获取外部声音的耳道外麦克风发送的第二声音信号；

S2：根据接收的第一声音信号和第二声音信号提取第一声音信号和第二声音信号的信号强度，分别记为FA1和FA2；

S3：判断(FA2–FA1)/FA2大于或等于第一差异阈值是否成立，如果是，进入S4；否则，输出未佩戴；

S4：控制授话器发出8000Hz、40dBSPL的纯音信号，时长200ms；

S5：分别接收耳道内麦克风和耳道外麦克风在授话器发出8000Hz、40dBSPL的纯音信号下的输入信号，并提取对应的信号强度，分别记为F8K1和F8K2；

S6：判断(F8K1–F8K2)/F8K1大于或等于第二差异阈值是否成立，如果是，进入S7；否则，输出未佩戴；

S7：控制授话器发出200Hz、50dBSPL的纯音信号，时长200ms；

S8：分别接收耳道内麦克风和耳道外麦克风在授话器发出200Hz、50dBSPL的纯音信号下的输入信号，并提取对应的信号强度，分别记为F2001和F2002；

S9：判断(F2001–F2002)/F2001大于或等于第三差异阈值是否成立，如果是，输出正常佩戴；否则，输出佩戴不到位。

进一步的，信号强度的提取方法为：将声音信号进行快速傅立叶变换后，得到声音信号的频域信号，在声音信号的频域信号中分别取多个频率对应的信号强度的平均值作为声音信号的信号强度。

进一步的，多个频率分别为：250Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz、3000Hz和4000Hz。

进一步的，第一差异阈值为20％。

进一步的，第二差异阈值为25％。

进一步的，第三差异阈值为40％。

一种入耳检测系统，包括耳道内麦克风、耳道外麦克风、授话器和处理器；耳道内麦克风用于获取耳道内声音后发送至处理器；耳道外麦克风用于获取耳道外声音后发送至处理器；授话器用于播放声音；处理器通过权利要求1～6中任一所述方法进行入耳检测。

进一步的，还包括电池，用于提供入耳检测系统所需的电源。

本发明采用如上技术方案，不需要引入其他类型传感器，仅利用助听器本身必备的声学系统，降低了系统设计的复杂性，实现了对原本声学系统较大的复用度。

附图说明

图1所示为本发明实施例中系统的结构图。

图2所示为该实施例中麦克风位置示意图。

图3所示为该实施例中方法的流程图。

图4所示为该实施例中正常佩戴与佩戴不到位状态下的频响曲线示意图。

具体实施方式

为进一步说明实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

本发明实施例提供了一种入耳检测系统，设置于助听器上，在其他实施例中也可以设置于其他功能设备的耳机上，在此不做限制。如图1所示，包括耳道内麦克风Mic1、耳道外麦克风Mic2、授话器、处理器和电池。两个麦克风均处于一个开放的空间中，两者接收到的声音信号的差异很小。其中：

耳道内麦克风Mic1：用户佩戴上助听器后，耳道内麦克风Mic1处于耳道内，获取耳道内的声音后发送至处理器。耳道内麦克风Mic1通常被设置在耳道口，能够利用耳廓的生理结构更好的收集声音，对助听功能有帮助。

耳道外麦克风Mic2：用户佩戴上助听器后，耳道外麦克风Mic2朝向耳道外部，获取外部声音后，发送至处理器。外部声音与耳道内声音将表现出明显的声学差异，处理器可以由此判断出佩戴状态。耳道外麦克风Mic2可以放在助听器机身上，如果仅从入耳检测功能考虑，可以放在任意耳道外的位置。

授话器：用于播放声音。

处理器：用于对耳道内麦克风Mic1和耳道外麦克风Mic2输入的声音信号进行处理，进而判断佩戴状态。所述处理器可以为中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等，该实施例中采用DSP芯片。

电池：提供入耳检测系统所需的电源。需要说明的是，在其他实施例中，电池可以由其他形式的电源进行替换。

当用户佩戴好助听器时，两个麦克风的位置如图2所示，由于耳道内麦克风与耳道外麦克风的位置差异，这种差异导致耳道内麦克风接收到的声音信号强度要明显低于耳道外麦克风接收到的声音信号强度，这种明显的差异是本实施例中进行入耳检测判断的基础。

如图3所示，处理器进行入耳检测的方法包括以下步骤：

S1：接收耳道内麦克风Mic1发送的第一声音信号和耳道外麦克风Mic2发送的第二声音信号。

S2：根据接收的第一声音信号和第二声音信号提取第一声音信号和第二声音信号的信号强度，分别记为FA1和FA2。

该实施例中信号强度的提取方法为：将声音信号进行快速傅立叶变换后，得到声音信号的频域信号，在声音信号的频域信号中分别取多个频率对应的信号强度的平均值作为声音信号的信号强度。具体为取250Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz、3000Hz和4000Hz六个信号强度的平均值。

S3：判断(FA2–FA1)/FA2≥20％是否成立，如果是，进入S4；否则，输出未佩戴。

考虑到一般环境的声音强度在50dB到70dB的范围，当助听器佩戴好时，耳道外麦克风mic2的声音信号强度应明显高于耳道内麦克风mic1的声音信号强度，而未佩戴时两者的差异将非常小。该实施例中优选将差异阈值设置为20％，可以比较有效判断出未佩戴状态。当差异超过20％时，则还需要进行主动发声对佩戴状态做进一步判定。需要说明的是，此处设置的20％为发明人在经过实验后设定的优选实施方式，在其他实施例中，本领域技术人员也可以对其进行调整，在此不做限制。

S4：控制授话器发出8000Hz、40dBSPL的纯音信号，时长200ms。

S5：分别接收耳道内麦克风Mic1和耳道外麦克风Mic2在授话器发出8000Hz、40dBSPL的纯音信号下的输入信号，并提取对应的信号强度，分别记为F8K1和F8K2。

S6：判断(F8K1–F8K2)/F8K1≥25％是否成立，如果是，进入S7；否则，输出未佩戴。

通过控制授话器主动发出8000Hz、40dBSPL的纯音信号，此信号较小较短不易被人耳察觉，但麦克风可以轻松捕获。如果在佩戴状态耳道内麦克风mic1收到的8000Hz信号将明显大于耳道外麦克风mic2，该实施例中将信号强度差值的阈值设置在25％，能够有效的判定处于佩戴状态。需要说明的是，此处设置的25％为发明人在经过实验后设定的优选实施方式，在其他实施例中，本领域技术人员也可以对其进行调整，在此不做限制。

S7：控制授话器发出200Hz、50dBSPL的纯音信号，时长200ms。

S8：分别接收耳道内麦克风Mic1和耳道外麦克风Mic2在授话器发出200Hz、50dBSPL的纯音信号下的输入信号，并提取对应的信号强度，分别记为F2001和F2002。

S9：判断(F2001–F2002)/F2001≥40％是否成立，如果是，输出正常佩戴；否则，输出佩戴不到位。

在上述判断处于佩戴状态的基础上，通过控制授话器主动发出200Hz、50dBSPL的纯音信号来判断佩戴是否到位，此信号较小较短不易被人耳察觉，但麦克风可以轻松捕获。如果耳机正常佩戴，耳道密封良好，此时耳道内麦克风mic1收到200Hz信号强度将大幅高于耳道外麦克风mic2信号，而在未正常佩戴状态，耳道的密封性差，会出现低频泄漏现象，耳道内麦克风mic1收到的200Hz信号与耳道外麦克风mic2收到的信号的相差幅度会明显降低。将信号强度差值的阈值设置在40％，能够有效的判定正常佩戴状态与佩戴不到位状态。需要说明的是，此处设置的40％为发明人在经过实验后设定的优选实施方式，在其他实施例中，本领域技术人员也可以对其进行调整，在此不做限制。

如图4所示，其为同一段环境声音信号，当耳机正常佩戴与佩戴不到位状态下的频响曲线，可以看到在200Hz有着大约20dB的差别。

本发明实施例通过类似的被动采集对比的方式得出初步结果后，进一步的通过控制授话器主动发声来对佩戴状态进行更加可靠的判定。本实施例的判断准确性更高，尤其是在十分安静的环境下。本实施例输出的“正常佩戴”，“佩戴不到位”与“未佩戴”三种状态，能够更有效的描述用户的佩戴状态。

本发明实施例在助听器现有声学系统的基础上，通过声学结构与软件算法的设计，在不需要引入其他传感器的情况下，实现基于声学系统的入耳检测功能，解决用户在取下助听器或佩戴助听器过程中容易出现啸叫的问题。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种入耳检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：接收用于获取耳道内声音的耳道内麦克风发送的第一声音信号和用于获取外部声音的耳道外麦克风发送的第二声音信号；

S2：根据接收的第一声音信号和第二声音信号提取第一声音信号和第二声音信号的信号强度，分别记为FA1和FA2；

S3：判断(FA2–FA1)/FA2大于或等于第一差异阈值是否成立，如果是，进入S4；否则，输出未佩戴；

S4：控制授话器发出8000Hz、40dBSPL的纯音信号，时长200ms；

S5：分别接收耳道内麦克风和耳道外麦克风在授话器发出8000Hz、40dBSPL的纯音信号下的输入信号，并提取对应的信号强度，分别记为F8K1和F8K2；

S6：判断(F8K1–F8K2)/F8K1大于或等于第二差异阈值是否成立，如果是，进入S7；否则，输出未佩戴；

S7：控制授话器发出200Hz、50dBSPL的纯音信号，时长200ms；

S8：分别接收耳道内麦克风和耳道外麦克风在授话器发出200Hz、50dBSPL的纯音信号下的输入信号，并提取对应的信号强度，分别记为F2001和F2002；

S9：判断(F2001–F2002)/F2001大于或等于第三差异阈值是否成立，如果是，输出正常佩戴；否则，输出佩戴不到位。

2.根据权利要求1所述的入耳检测方法，其特征在于：信号强度的提取方法为：将声音信号进行快速傅立叶变换后，得到声音信号的频域信号，在声音信号的频域信号中分别取多个频率对应的信号强度的平均值作为声音信号的信号强度。

3.根据权利要求2所述的入耳检测方法，其特征在于：多个频率分别为：250Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz、3000Hz和4000Hz。

4.根据权利要求1所述的入耳检测方法，其特征在于：第一差异阈值为20％。

5.根据权利要求1所述的入耳检测方法，其特征在于：第二差异阈值为25％。

6.根据权利要求1所述的入耳检测方法，其特征在于：第三差异阈值为40％。

7.一种入耳检测系统，其特征在于：包括耳道内麦克风、耳道外麦克风、授话器和处理器；耳道内麦克风用于获取耳道内声音后发送至处理器；耳道外麦克风用于获取耳道外声音后发送至处理器；授话器用于播放声音；处理器通过权利要求1～6中任一所述方法进行入耳检测。

8.根据权利要求7所述的入耳检测系统，其特征在于：还包括电池，用于提供入耳检测系统所需的电源。

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