CN113099340B - 一种基于牙科诊室噪声的降噪方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于牙科诊室噪声的降噪方法及装置，所述方法：采用耳机的外置麦克风和内置麦克风获取音频信号；若处理器判断音频信号的声音信息小于第一阈值，耳机开启通透模式；若处理器判音频信号的声音信息大于或等于第一阈值且小于第二阈值，则开启基础降噪模式；若处理器判断音频信号的声音信息大于或等于第二阈值，则耳机开启深度降噪模式，深度降噪模式针对内置麦克风获取密闭耳腔中的音频信号进行二次降噪，处理器发出与耳腔中声音有合适相位差与波幅比的反相信号，将反相信号传输至耳机，反相信号由耳机扬声器播出与耳腔中的声音信号相抵消。本发明结合牙科诊室中噪音特点及需求进行降噪，能够适应随时变化的外界噪声环境。

Description

一种基于牙科诊室噪声的降噪方法及装置
技术领域
本发明涉及降噪技术领域，尤其涉及一种基于牙科诊室噪声的降噪方法及装置。
背景技术
牙科诊室中的噪音主要来自牙科治疗过程中设备所发出的高频噪声，例如：高速涡轮手机(Bien Air)、慢速手机(Bien Air)和超声洁治器(EMS)等器具工作时所发出的噪音均大于60分贝。牙科诊所进行牙科治疗期间，牙科设备操作产生的最高声压级频谱为1khz至3khz不等的高频噪音；超声洁治器和唾液吸吮的操作、空气转子手机分别可以产生1khz和4khz的高声压级噪声(覆盖1/3倍频程频谱的31.5kHz波段)，磨床和微电机的运行也会产生超过1khz的高频噪声。而正是3kHz到4kHz的噪音对人耳的听力危害最大。
现有的降噪技术对于牙科诊室中特定性质的噪声存在局限性，牙科医生不能随意地调整降噪模式，通常需要通过摘下耳机进行人工调节降噪模式，在诊断过程中不能及时与患者沟通，影响诊断过程中的工作效率，并且，长期工作于高噪音环境中，会对牙医的听力、精神以及心理等方面造成许多危害。
发明内容
本发明目的在于，提供一种基于牙科诊室噪声的降噪方法及装置，将前馈式和反馈式主动降噪结合，并根据牙科诊室中噪音特点及需求进行降噪，能够适应随时变化的外界噪声环境。
为实现上述目的，本发明实施例提供一种基于牙科诊室噪声的降噪方法，包括：
采用耳机的外置麦克风和内置麦克风获取音频信号，将所述音频信号传输至处理器；
若所述处理器判断所述外置麦克风获取的音频信号声音信息小于第一阈值，所述耳机接收到OFF信号并开启通透模式；
若所述处理器判断所述外置麦克风获取的音频信号声音信息大于或等于第一阈值且小于第二阈值，则所述耳机接收到ON信号并开启基础降噪模式，所述基础降噪模式包括，采用物理方法机械性阻隔外界噪声；
若所述处理器判断所述外置麦克风获取的音频信号声音信息大于或等于第二阈值，则所述耳机接收到ON信号并开启深度降噪模式，所述深度降噪模式针对所述内置麦克风获取密闭耳腔中的音频信号进行二次降噪，所述处理器发出与耳腔中声音有合适相位差与波幅比的反相信号，将所述反相信号传输至耳机，所述反相信号由耳机扬声器播出与耳腔中的所述声音信号相抵消。
优选地，所述采用耳机的外置麦克风和内置麦克风获取音频信号，将所述音频信号传输至处理器，包括：
所述外置麦克风用于获取环境音频信号；
所述内置麦克风用于获取耳机与人耳构成的密闭耳腔中的目标音频信号。
优选地，所述采用耳机的外置麦克风和内置麦克风获取音频信号，将所述音频信号传输至处理器，包括：
所述处理器为手机APP，所述手机APP利用wifi或蓝牙进行所述音频信号的传输。
优选地，所述若所述处理器判断所述外置麦克风获取的音频信号声音信息大于或等于第一阈值且小于第二阈值，则所述耳机接收到ON信号并开启基础降噪模式，所述基础降噪模式包括，采用物理方法机械性阻隔外界噪声，包括：
采用噪声强度和噪声频率进行积分乘积的方式设定所述第一阈值和所述第二阈值，所述第一阈值和所述第二阈值可根据使用者的操作习惯进行手动优化或根据系统优化程序进行优化。
优选地，所述的基于牙科诊室噪声的降噪方法，还包括手动优化和系统优化程序；
所述手动优化包括：根据预设的阈值，根据使用者的习惯进行手动调整阈值；
所述系统优化程序包括：牙科医生加载手机APP优化程序，工作人员辅助配合系统完成优化，优化程序开始后，针对所述牙科医生在诊疗操作和病患交流两种模式切换的过程，所述工作人员在所述手机APP优化程序中调试耳机切换至相应的降噪模式，所述系统优化程序则记录所述切换点的噪声频率与噪声强度并生成优化阈值点，将所述优化阈值点与原预设的阈值点对比，将所述原预设的阈值点靠近所述优化阈值点，完成系统优化的调试。
本发明实施例还提供一种基于牙科诊室噪声的降噪装置，包括：
采集模块，用于采用耳机的外置麦克风和内置麦克风获取音频信号，将所述音频信号传输至处理器；
第一判断模块，用于若所述处理器判断所述外置麦克风获取的音频信号声音信息小于第一阈值，所述耳机接收到OFF信号并开启通透模式；
第二判断模块，用于若所述处理器判断所述外置麦克风获取的音频信号声音信息大于或等于第一阈值且小于第二阈值，则所述耳机接收到ON信号并开启基础降噪模式，所述基础降噪模式包括，采用物理方法机械性阻隔外界噪声；
第三判断模块，用于若所述处理器判断所述外置麦克风获取的音频信号声音信息大于或等于第二阈值，则所述耳机接收到ON信号并开启深度降噪模式，所述深度降噪模式针对所述内置麦克风获取密闭耳腔中的音频信号进行二次降噪，所述处理器发出与耳腔中声音有合适相位差与波幅比的反相信号，将所述反相信号传输至耳机，所述反相信号由耳机扬声器播出与耳腔中的所述声音信号相抵消。
优选地，所述采集模块，还用于:
所述外置麦克风用于获取环境音频信号；
所述内置麦克风用于获取耳机与人耳构成的密闭耳腔中的目标音频信号。
所述采集模块，还用于：
所述处理器为手机APP，所述手机APP利用wifi或蓝牙进行所述音频信号的传输。
优选地，所述第二判断模块，还用于：
采用噪声强度和噪声频率进行积分乘积的方式设定所述第一阈值和所述第二阈值，所述第一阈值和所述第二阈值可根据使用者的操作习惯进行手动优化或根据系统优化程序进行优化。
优选地，所述的基于牙科诊室噪声的降噪装置，还包括：
手动优化模块和系统优化程序模块；
所述手动优化模块，用于根据预设的阈值，根据使用者的习惯进行手动调整阈值；
所述系统优化程序模块，用于牙科医生加载手机APP优化程序，工作人员辅助配合系统完成优化，优化程序开始后，针对所述牙科医生在诊疗操作和病患交流两种模式切换的过程，所述工作人员在所述手机APP优化程序中调试耳机切换至相应的降噪模式，所述系统优化程序则记录所述切换点的噪声频率与噪声强度并生成优化阈值点，将所述优化阈值点与原预设的阈值点对比，将所述原预设的阈值点靠近所述优化阈值点，完成系统优化的调试。
本发明实施例，优点在于以现有耳机降噪技术为基础，将前馈式和反馈式主动降噪结合，并根据牙科诊室中噪音特点及需求进行降噪，能够适应随时变化的外界噪声环境。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式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方式，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获得其他的附图。
图1是本发明某一实施例提供的一种基于牙科诊室噪声的降噪方法的流程示意图；
图2是本发明另一实施例提供的一种基于牙科诊室噪声的降噪方法的流程示意图；
图3是本发明又一实施例提供的一种基于牙科诊室噪声的降噪方法的流程示意图；
图4是本发明某一实施例提供的一种基于牙科诊室噪声的降噪方法的流程示意图；
图5是本发明另一实施例提供的一种基于牙科诊室噪声的降噪装置的结构示意图。
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。
应当理解，文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。
应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
请参阅图1，本发明实施例提供一种基于牙科诊室噪声的降噪方法，包括:
S101、采用耳机的外置麦克风和内置麦克风获取音频信号，将所述音频信号传输至处理器；
请参照图1，目前商业化的降噪耳机，主要分为被动降噪耳机以及主动降噪耳机两种，前者主要采用物理隔绝的方法，即利用耳机结构体阻隔声音的传播，从而滤过声音，减少到达人耳的噪声，后者降噪原理主要是耳机麦克风采集环境中的噪声，再通过ANC(Active Noise Cancellation)芯片处理后，由耳机生成一反相的声波，通过耳机的扬声器混合噪音以及耳机扬声器播放的声音到达人耳，达到反相声波和外界噪声相抵消的目的。主动降噪又可根据原理进一步分为前馈式降噪(Feedforward ANC)、反馈式降噪(FeedbackANC)以及混合式降噪(Hybrid ANC)三种。前馈式降噪耳机特点为利用耳机麦克风直接采集耳机附近的噪声，利用耳机扬声器播放反相信号；反馈是降噪的特点为耳机麦克风位于耳机与人耳组成的空腔内，并非直接采集外界环境的噪音，而是采集耳机本身播放的声音和空腔内的其他噪声，再通过降噪芯片处理后，去除噪声，保留耳机播放的音乐。前馈的话筒在耳机外面，拾取的噪音不包含喇叭发出来的信号，因此不形成反馈闭环。反馈式的话筒在耳机里面，拾取的信号包含喇叭发出来的，就形成一个完整的反馈闭环可以自动调节。混合式降噪即为前两个方式的综合。
根据以往的研究结果，牙科诊室中的噪音主要来自牙科治疗过程中设备所发出的高频噪声，例如：高速涡轮手机(Bien Air)、慢速手机(Bien Air)和超声洁治器(EMS)等器具工作时所发出的噪音均大于60分贝。有研究表明，在10cm的距离，高速涡轮机头工作时和超声洁治时所产生噪声均大于85分贝，长时间工作于高噪音的环境中，可能对牙医的听力以及心理造成危害。另外，从噪声频谱分析结果中发现，噪声在高频成分处有较高能量。牙科诊所进行牙科治疗期间，牙科设备操作产生的最高声压级频谱为1khz至3khz不等的高频噪音；超声洁治器和唾液吸吮的操作，空气转子手机分别可以产生1khz和4khz的高声压级噪声(覆盖1/3倍频程频谱的31.5kHz波段)；磨床和微电机的运行也会产生超过1khz的高频噪声。而正是3kHz到4kHz的噪音对人耳的听力危害最大。本发明结合外置麦克风和内置麦克风，其中，外置麦克风用于获取环境音频信号，内置麦克风用于获取耳机与人耳构成的密闭耳腔中的目标音频信号，将耳机的声音信息传输至处理器，其中，处理器选用手机APP，利用wifi或蓝牙进行所述声音信息的传输，处理器与耳机连接以后，自动开启实时噪声监控功能，实时记录医生在牙科诊室在工作中所接收到的噪声信号。
在一实施例中，本发明为了保证牙科医生与病人随时进行沟通，并解决在操作过程中不能随意摘下或戴上耳机等问题，采用外置麦克风和内置麦克风进行降噪处理并随时适应变化的外界噪声环境。
S102a、若所述处理器判断所述外置麦克风获取的音频信号声音信息小于第一阈值，所述耳机接收到OFF信号并开启通透模式；
请参照图2，具体的，在步骤S101获取的声音信息的基础上，当处理器接收到音频信号并判断该音频信号的声音信息小于第一阈值，则处理器发出OFF信号，耳机接收到处理器发出的OFF信号并开启通透模式，开启通透模式则主动关闭主动降噪，让耳朵更直观的收集到周围环境的声音信息，便于医生与患者之间的交流。
相较于目前使用的降噪耳机，没有针对牙科诊室具体特定性质噪声的问题，本发明以现有的耳机降噪技术为基础，结合牙科诊室中的噪声及噪声需求进行设计，将前馈式和反馈式主动降噪结合，解决了牙科医生与病人沟通的问题，在牙科诊室中，自动地调节通透模式和降噪模式，不需要医生在工作时进行人为的摘除耳机进行沟通。
S102b、若所述处理器判断所述外置麦克风获取的音频信号声音信息大于或等于第一阈值且小于第二阈值，则所述耳机接收到ON信号并开启基础降噪模式，所述基础降噪模式包括，采用物理方法机械性阻隔外界噪声；
请参照图3，在步骤S102a的基础上，当处理器接收到音频信号并判断该音频信号的声音信息大于或等于第二阈值，则处理器发出ON信号，耳机接收到处理器发出的ON信号并开启降噪模式，采用噪声强度和噪声频率进行积分乘积的方式设定阈值，根据手机APP记录噪声的噪声强度和噪声频率。
请参照表1和表2，主要参考WHO对于噪声分贝的界定。
表1声音强度划分
Figure BDA0002988423410000061
表2声音频率划分
Figure BDA0002988423410000062
请参考表3，根据噪声强度和噪声频率的划分，手机APP对接收到的噪声强度和噪声频率进行积分判断，总积分(SUM)＝噪声强度*噪声频率，其中，ON1/OFF1代表基础降噪模式在接收到的音频信号大于或等于第一阈值且小于第二阈值时发出的信号，ON2/OFF2代表深度降噪模式在接收到的音频信号大于第二阈值时发出的信号，第一阈值的范围为3>SUM，第二阈值的范围为3<＝SUM<5。
表3积分判断结果划分
总积分 输出信号
SUM＝0 OFF1+OFF2
0<SUM<3 OFF1+OFF2
3<＝SUM<5 ON1+OFF2
5<＝SUM ON1+ON2
降噪的执行，当手机APP将ON/OFF信号传到耳机中时，耳机效应器执行以下降噪程序:
通透模式：若耳机接收到OFF1+OFF2信号，耳机被动降噪模式关闭，主动降噪模式关闭，通透模式开启。
基础降噪模式：若耳机接收到ON1+OFF2信号，耳机被动降噪模式开启，主动降噪模式关闭，通透模式关闭。
基础降噪模式，被动降噪即采用物理方法机械性阻隔外界噪声，此模式对于外界高频环境噪声，特别是牙科诊室中的高频噪声有良好的降噪效果。
阈值可根据使用者的操作习惯进行手动优化或根据系统优化程序进行优化。其中，手动优化包括：根据原预设的阈值，根据使用者的习惯进行手动调整阈值；系统优化程序包括：加载手机APP优化程序，工作人员辅助配合系统完成优化，优化程序开始后，牙科医生佩戴耳机进行操作与交流的切换，工作人员根据医生操作在手机APP优化程序中点击切换降噪模式，系统优化程序记录此时的噪声频率与噪声强度并产生优化阈值点，将优化阈值点与预设的阈值点对比，将预设的阈值点靠近优化阈值点，完成系统优化。
相较于目前使用的降噪耳机，没有针对牙科诊室具体特定性质噪声的问题，本发明以现有的耳机降噪技术为基础，结合牙科诊室中的噪声及噪声需求进行设计，将前馈式和反馈式主动降噪结合，解决了牙科医生与病人沟通的问题，在牙科诊室中，自动地调节通透模式和降噪模式，不需要医生在工作时进行人为的摘除耳机进行沟通。
S103、若所述处理器判断所述外置麦克风获取的音频信号声音信息大于或等于第二阈值，则所述耳机接收到ON信号并开启深度降噪模式，所述深度降噪模式针对所述内置麦克风获取密闭耳腔中的音频信号进行二次降噪，所述处理器发出与耳腔中声音有合适相位差与波幅比的反相信号，将所述反相信号传输至耳机，所述反相信号由耳机扬声器播出与耳腔中的所述声音信号相抵消。
请参照图4，在步骤S102b的基础上，也就是在基础降噪的基础上进行二次降噪，第一阈值的范围为3>SUM，第二阈值的范围为3<＝SUM<5，降噪的执行，当手机APP将ON/OFF信号传到耳机中时，耳机效应器执行以下降噪程序:
通透模式：若耳机接收到OFF1+OFF2信号，耳机被动降噪模式关闭，主动降噪模式关闭，通透模式开启。
基础降噪模式：若耳机接收到ON1+OFF2信号，耳机被动降噪模式开启，主动降噪模式关闭，通透模式关闭。
深度降噪模式：若耳机接收到ON1+ON2信号，耳机被动降噪模式开启，主动降噪模式开启，通透模式关闭。
基础降噪模式，被动降噪即采用物理方法机械性阻隔外界噪声，此模式对于外界高频环境噪声，特别是牙科诊室中的高频噪声有良好的降噪效果。深度降噪模式，若深度降噪模式开启，则耳机内置麦克风启动，采集密闭耳腔中的声音信号，将该信号传到APP中，APP经过程序处理，发出与耳腔中声音有合适相位差与波幅比的反相信号，由扬声器播出，与耳腔中的声音相抵消。
阈值可根据使用者的操作习惯进行手动优化或根据系统优化程序进行优化。其中，手动优化包括：根据原预设的阈值，根据使用者的习惯进行手动调整阈值；系统优化程序包括：加载手机APP优化程序，工作人员辅助配合系统完成优化，优化程序开始后，牙科医生佩戴耳机进行操作与交流的切换，工作人员根据医生操作在手机APP优化程序中点击切换降噪模式，系统优化程序记录此时的噪声频率与噪声强度并产生优化阈值点，将优化阈值点与预设的阈值点对比，将预设的阈值点靠近优化阈值点，完成系统优化。。
具体的，经过降噪系统对于诊室声音频率的学习分析，即耳机外置麦克风实时记录、采集诊室中的噪声信息(频率、响度的信息)，传输到手机APP中。在APP中可以显示频率-时间折线图，以及响度-时间折线图，与此同时，耳机内置麦克风同时采集密闭耳腔中的声音信号。在曲线中，每一个实时记录点都对应一个具体的频率和分贝，以及对应一个乘积值(SUM)。当耳机自动启动降噪模式时，系统在这频率-时间曲线和响度-时间曲线中标注出降噪时间点也就是阈值点。
使用者可以通过APP观察到自己在诊室中的噪声暴露情况以及降噪后实际接收到的噪声情况。鉴于牙科诊室中噪声高频率、响度大的共性，再结合牙科诊治时医生操作时间的相对持续性，对比病人与医生沟通时，声音低频率，响度小，双方对话时声音的相对断裂性，可以在频率-时间曲线中，根据时间将每一次治疗操作和交流对话分区，分为操作区和交流区。
但是在识别的过程中，一个难以解决的问题是在如何识别操作区和交流区之间的区域和两个区各自的首尾端。本发明提出了利用积分乘积的方式设定阈值，这种设计具有简单易行、普遍适用的优点，但是在不同诊室、不同医生具有不同的操作习惯，可能使得医生接收到的噪声信号也会有相应的特殊性。为了解决这一难题，在手机APP端记录噪声信息，便于对于阈值进行优化。
具体优化方式有两种：
①使用者手动优化：使用者可以在曲线中看到阈值点，该阈值点对应频率和响度，使用者可以根据自己的实际感受在系统中自行调整响度和频率的阈值。
②系统优化程序：本发明的优化方法需要使用者加载APP优化程序，辅助工作人员配合系统完成优化。优化程序开始后，医生进行操作与交流的切换，工作人员在医生切换的时间点，点击APP中的“切换”，此时系统记录为“人为切换点”。系统将声音频率、响度信息输入“程序”，并对比系统理论阈值点和人为切换点进行数据对比，综合分析人为切换点的频率、响度，将理论阈值点靠近人为切换点。
在本实施例中，优点在于以现有耳机降噪技术为基础，前馈式的麦克风在耳机的外面，拾取的噪音不包括喇叭发出来的信号，因此不形成反馈闭环，反馈式的麦克风在耳机里面，拾取的信号包含喇叭发出来的声音信号，因此形成了一个完整的反馈闭环，将前馈式和反馈式主动降噪结合，将并根据牙科诊室中噪音特点及需求进行二次降噪，能够适应随时变化的外界噪声环境。
请参阅图5，本发明实施例提供一种基于牙科诊室噪声的降噪装置，包括：
采集模块11，用于采用耳机的外置麦克风和内置麦克风获取音频信号，将所述音频信号传输至处理器。
目前商业化的降噪耳机，主要分为被动降噪耳机以及主动降噪耳机两种，前者主要采用物理隔绝的方法，即利用耳机结构体阻隔声音的传播，从而滤过声音，减少到达人耳的噪声，后者降噪原理主要是耳机麦克风采集环境中的噪声，再通过ANC(Active NoiseCancellation)芯片处理后，由耳机生成一反相的声波，通过耳机的扬声器混合噪音以及耳机扬声器播放的声音到达人耳，达到反相声波和外界噪声相抵消的目的。主动降噪又可根据原理进一步分为前馈式降噪(Feedforward ANC)、反馈式降噪(Feedback ANC)以及混合式降噪(Hybrid ANC)三种。前馈式降噪耳机特点为利用耳机麦克风直接采集耳机附近的噪声，利用耳机扬声器播放反相信号；反馈是降噪的特点为耳机麦克风位于耳机与人耳组成的空腔内，并非直接采集外界环境的噪音，而是采集耳机本身播放的声音和空腔内的其他噪声，再通过降噪芯片处理后，去除噪声，保留耳机播放的音乐。前馈的话筒在耳机外面，拾取的噪音不包含喇叭发出来的信号，因此不形成反馈闭环。反馈式的话筒在耳机里面，拾取的信号包含喇叭发出来的，就形成一个完整的反馈闭环可以自动调节。混合式降噪即为前两个方式的综合。
根据以往的研究结果，牙科诊室中的噪音主要来自牙科治疗过程中设备所发出的高频噪声，例如：高速涡轮手机(Bien Air)、慢速手机(Bien Air)和超声洁治器(EMS)等器具工作时所发出的噪音均大于60分贝。有研究表明，在10cm的距离，高速涡轮机头工作时和超声洁治时所产生噪声均大于85分贝，长时间工作于高噪音的环境中，可能对牙医的听力以及心理造成危害。另外，从噪声频谱分析结果中发现，噪声在高频成分处有较高能量。牙科诊所进行牙科治疗期间，牙科设备操作产生的最高声压级频谱为1khz至3khz不等的高频噪音；超声洁治器和唾液吸吮的操作，空气转子手机分别可以产生1khz和4khz的高声压级噪声(覆盖1/3倍频程频谱的31.5kHz波段)；磨床和微电机的运行也会产生超过1khz的高频噪声。而正是3kHz到4kHz的噪音对人耳的听力危害最大。本发明结合外置麦克风和内置麦克风，其中，外置麦克风用于获取环境音频信号，内置麦克风用于获取耳机与人耳构成的密闭耳腔中的目标音频信号，将耳机的声音信息传输至处理器，其中，处理器选用手机APP，利用wifi或蓝牙进行所述声音信息的传输，处理器与耳机连接以后，自动开启实时噪声监控功能，实时记录医生在牙科诊室在工作中所接收到的噪声信号。
在一实施例中，本发明为了保证牙科医生与病人随时进行沟通，并解决在操作过程中不能随意摘下或戴上耳机等问题，采用外置麦克风和内置麦克风进行降噪处理并随时适应变化的外界噪声环境。
第一判断模块12，用于若所述处理器判断所述外置麦克风获取的音频信号声音信息小于第一阈值，所述耳机接收到OFF信号并开启通透模式。
具体的，采集模块11获取的声音信息的基础上，当处理器接收到音频信号并判断该音频信号的声音信息小于第一阈值，则处理器发出OFF信号，耳机接收到处理器发出的OFF信号并开启通透模式，开启通透模式则主动关闭主动降噪，让耳朵更直观的收集到周围环境的声音信息，便于医生与患者之间的交流。
相较于目前使用的降噪耳机，没有针对牙科诊室具体特定性质噪声的问题，本发明以现有的耳机降噪技术为基础，结合牙科诊室中的噪声及噪声需求进行设计，将前馈式和反馈式主动降噪结合，解决了牙科医生与病人沟通的问题，在牙科诊室中，自动地调节通透模式和降噪模式，不需要医生在工作时进行人为的摘除耳机进行沟通。
第二判断模块13，用于若所述处理器判断所述外置麦克风获取的音频信号声音信息大于或等于第一阈值且小于第二阈值，则所述耳机接收到ON信号并开启基础降噪模式，所述基础降噪模式包括，采用物理方法机械性阻隔外界噪声。
在第一判断模块12的基础上，当处理器接收到音频信号并判断该音频信号的声音信息大于或等于第二阈值，则处理器发出ON信号，耳机接收到处理器发出的ON信号并开启降噪模式，采用噪声强度和噪声频率进行积分乘积的方式设定阈值，根据手机APP记录噪声的噪声强度和噪声频率。
请参照表1和表2，主要参考WHO对于噪声分贝的界定。
表1声音强度划分
Figure BDA0002988423410000111
表2声音频率划分
Figure BDA0002988423410000112
请参考表3，根据声音强度和声音频率的划分，手机APP对接收到的噪声强度和噪声频率进行积分判断，总积分(SUM)＝噪声强度*噪声频率，其中，ON1/OFF1代表基础降噪模式在接收到的音频信号触发大于或等于第一阈值且小于第二阈值时发出的信号，ON2/OFF2代表深度降噪模式在接收到的音频信号大于或等于第二阈值时发出的信号，第一阈值的范围为3>SUM，第二阈值的范围为3<＝SUM<5。
表3积分判断结果划分
总积分 输出信号
SUM＝0 OFF1+OFF2
0<SUM<3 OFF1+OFF2
3<＝SUM<5 ON1+OFF2
5<＝SUM ON1+ON2
降噪的执行，当手机APP将ON/OFF信号传到耳机中时，耳机效应器执行以下降噪程序:
通透模式：若耳机接收到OFF1+OFF2信号，耳机被动降噪模式关闭，主动降噪模式关闭，通透模式开启。
基础降噪模式：若耳机接收到ON1+OFF2信号，耳机被动降噪模式开启，主动降噪模式关闭，通透模式关闭。
基础降噪模式，被动降噪即采用物理方法机械性阻隔外界噪声，此模式对于外界高频环境噪声，特别是牙科诊室中的高频噪声有良好的降噪效果。
阈值可根据使用者的操作习惯进行手动优化或根据系统优化程序进行优化。其中，手动优化包括：根据预设的阈值，根据使用者的习惯进行手动调整阈值；系统优化程序包括：加载手机APP优化程序，工作人员辅助配合系统完成优化，优化程序开始后，操作人员进行操作与交流的切换，工作人员在所述手机APP优化程序中点击切换，系统优化程序记录此时的噪声频率与噪声强度并产生优化阈值点，将优化阈值点与预设的阈值点对比，将预设的阈值点靠近优化阈值点，完成系统优化。
相较于目前使用的降噪耳机，没有针对牙科诊室具体特定性质噪声的问题，本发明以现有的耳机降噪技术为基础，结合牙科诊室中的噪声及噪声需求进行设计，将前馈式和反馈式主动降噪结合，解决了牙科医生与病人沟通的问题，在牙科诊室中，自动地调节通透模式和降噪模式，不需要医生在工作时进行人为的摘除耳机进行沟通。
第三判断模块14，用于若所述处理器判断所述外置麦克风获取的音频信号声音信息大于或等于第二阈值，则所述耳机接收到ON信号并开启深度降噪模式，所述深度降噪模式针对所述内置麦克风获取密闭耳腔中的音频信号进行二次降噪，所述处理器发出与耳腔中声音有合适相位差与波幅比的反相信号，将所述反相信号传输至耳机，所述反相信号由耳机扬声器播出与耳腔中的所述声音信号相抵消。
在第二判断模块13的基础上，也就是在基础降噪的基础上进行二次降噪，第一阈值的范围为3>SUM，第二阈值的范围为3<＝SUM<5，降噪的执行，当手机APP将ON/OFF信号传到耳机中时，耳机效应器执行以下降噪程序:
通透模式：若耳机接收到OFF1+OFF2信号，耳机被动降噪模式关闭，主动降噪模式关闭，通透模式开启。
基础降噪模式：若耳机接收到ON1+OFF2信号，耳机被动降噪模式开启，主动降噪模式关闭，通透模式关闭。
深度降噪模式：若耳机接收到ON1+ON2信号，耳机被动降噪模式开启，主动降噪模式开启，通透模式关闭。
基础降噪模式，被动降噪即采用物理方法机械性阻隔外界噪声，此模式对于外界高频环境噪声，特别是牙科诊室中的高频噪声有良好的降噪效果。深度降噪模式，若深度降噪模式开启，则耳机内置麦克风启动，采集密闭耳腔中的声音信号，将该信号传到APP中，APP经过程序处理，发出与耳腔中声音有合适相位差与波幅比的反相信号，由扬声器播出，与耳腔中的声音相抵消。
阈值可根据使用者的操作习惯进行手动优化或根据系统优化程序进行优化。其中，手动优化包括：根据原预设的阈值，根据使用者的习惯进行手动调整阈值；系统优化程序包括：加载手机APP优化程序，工作人员辅助配合系统完成优化，优化程序开始后，牙科医生佩戴耳机进行操作与交流的切换，工作人员根据医生操作在手机APP优化程序中点击切换降噪模式，系统优化程序记录此时的噪声频率与噪声强度并产生优化阈值点，将优化阈值点与预设的阈值点对比，将预设的阈值点靠近优化阈值点，完成系统优化。
具体的，经过降噪系统对于诊室声音频率的学习分析，即耳机外置麦克风实时记录、采集诊室中的噪声信息(频率、响度的信息)，传输到手机APP中。在APP中可以显示频率-时间折线图，以及响度-时间折线图，与此同时，耳机内置麦克风同时采集密闭耳腔中的声音信号。在曲线中，每一个实时记录点都对应一个具体的频率和分贝，以及对应一个乘积值(SUM)。当耳机自动启动降噪模式时，系统在这频率-时间曲线和响度-时间曲线中标注出降噪时间点也就是阈值点。
使用者可以通过APP观察到自己在诊室中的噪声暴露情况以及降噪后实际接收到的噪声情况。鉴于牙科诊室中噪声高频率、响度大的共性，再结合牙科诊治时医生操作时间的相对持续性，对比病人与医生沟通时，声音低频率，响度小，双方对话时声音的相对断裂性，可以在频率-时间曲线中，根据时间将每一次治疗操作和交流对话分区，分为操作区和交流区。
但是在识别的过程中，一个难以解决的问题是在如何识别操作区和交流区之间的区域和两个区各自的首尾端。本发明提出了利用积分乘积的方式设定阈值，这种设计具有简单易行、普遍适用的优点，但是在不同诊室、不同医生具有不同的操作习惯，可能使得医生接收到的噪声信号也会有相应的特殊性。为了解决这一难题，在手机APP端记录噪声信息，便于对于阈值进行优化。
具体优化方式有两种：
①使用者手动优化：使用者可以在曲线中看到阈值点，该阈值点对应频率和响度，使用者可以根据自己的实际感受在系统中自行调整响度和频率的阈值。
②系统优化程序：本发明的优化方法需要使用者加载APP优化程序，辅助工作人员配合系统完成优化。优化程序开始后，医生进行操作与交流的切换，工作人员在医生切换的时间点，点击APP中的“切换”，此时系统记录为“人为切换点”。系统将声音频率、响度信息输入“程序”，并对比系统理论阈值点和人为切换点进行数据对比，综合分析人为切换点的频率、响度，将理论阈值点靠近人为切换点。
在一实施例中，手动优化模块15，用于根据预设的阈值，根据使用者的习惯进行手动调整阈值，系统优化程序模块16，用于牙科医生加载手机APP优化程序，工作人员辅助配合系统完成优化，优化程序开始后，针对牙科医生在诊疗操作和病患交流两种模式切换的过程，工作人员在手机APP优化程序中调试耳机切换至相应的降噪模式，系统优化程序则记录切换点的噪声频率与噪声强度并生成优化阈值点，将优化阈值点与原预设的阈值点对比，将原预设的阈值点靠近优化阈值点，完成系统优化的调试。
在本发明的优点在于以现有耳机降噪技术为基础，前馈式的麦克风在耳机的外面，拾取的噪音不包括喇叭发出来的信号，因此不形成反馈闭环，反馈式的麦克风在耳机里面，拾取的信号包含喇叭发出来的声音信号，因此形成了一个完整的反馈闭环，将前馈式和反馈式主动降噪结合，将并根据牙科诊室中噪音特点及需求进行二次降噪，能够适应随时变化的外界噪声环境。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于牙科诊室噪声的降噪方法，其特征在于，包括：
采用耳机的外置麦克风和内置麦克风获取音频信号，将所述音频信号传输至处理器；其中，所述外置麦克风用于获取环境音频信号；所述内置麦克风用于获取耳机与人耳构成的密闭耳腔中的目标音频信号；
若所述处理器判断所述外置麦克风获取的音频信号声音信息小于第一阈值，所述耳机接收到OFF信号并开启通透模式；所述通透模式包括关闭耳机被动降噪和耳机主动降噪；
若所述处理器判断所述外置麦克风获取的音频信号声音信息大于或等于第一阈值且小于第二阈值，则所述耳机接收到ON信号并开启基础降噪模式，所述基础降噪模式包括开启耳机被动降噪且关闭耳机主动降噪，耳机被动降噪即采用物理方法机械性阻隔外界噪声；
若所述处理器判断所述外置麦克风获取的音频信号声音信息大于或等于第二阈值，则所述耳机接收到ON信号并开启深度降噪模式，所述深度降噪模式包括开启耳机被动降噪和耳机主动降噪，所述深度降噪模式针对所述内置麦克风获取密闭耳腔中的音频信号进行二次降噪，所述处理器发出与耳腔中声音有合适相位差与波幅比的反相信号，将所述反相信号传输至耳机，所述反相信号由耳机扬声器播出与耳腔中的声音信号相抵消；
所述若所述处理器判断所述外置麦克风获取的音频信号声音信息大于或等于第一阈值且小于第二阈值，则所述耳机接收到ON信号并开启基础降噪模式，所述基础降噪模式包括，采用物理方法机械性阻隔外界噪声，包括：
采用噪声强度和噪声频率进行积分乘积的方式设定所述第一阈值和所述第二阈值，所述第一阈值和所述第二阈值可根据使用者的操作习惯进行手动优化或根据系统优化程序进行优化。
2.根据权利要求1所述的基于牙科诊室噪声的降噪方法，其特征在于，所述采用耳机的外置麦克风和内置麦克风获取音频信号，将所述音频信号传输至处理器，包括：
所述处理器为手机APP，所述手机APP利用wifi或蓝牙进行所述音频信号的传输。
3.根据权利要求1所述的基于牙科诊室噪声的降噪方法，其特征在于，还包括手动优化和系统优化程序；
所述手动优化包括：根据预设的阈值，根据使用者的习惯进行手动调整阈值；
所述系统优化程序包括：牙科医生加载手机APP优化程序，工作人员辅助配合系统完成优化，优化程序开始后，针对所述牙科医生在诊疗操作和病患交流两种模式切换的过程，所述工作人员在所述手机APP优化程序中调试耳机切换至相应的降噪模式，所述系统优化程序则记录切换点的噪声频率与噪声强度并生成优化阈值点，将所述优化阈值点与原预设的阈值点对比，将所述原预设的阈值点靠近所述优化阈值点，完成系统优化的调试。
4.一种基于牙科诊室噪声的降噪装置，其特征在于，包括：
采集模块，用于采用耳机的外置麦克风和内置麦克风获取音频信号，将所述音频信号传输至处理器；其中，所述外置麦克风用于获取环境音频信号；所述内置麦克风用于获取耳机与人耳构成的密闭耳腔中的目标音频信号；
第一判断模块，用于若所述处理器判断所述外置麦克风获取的音频信号声音信息小于第一阈值，所述耳机接收到OFF信号并开启通透模式；所述通透模式包括关闭耳机被动降噪和耳机主动降噪；
第二判断模块，用于若所述处理器判断所述外置麦克风获取的音频信号声音信息大于或等于第一阈值且小于第二阈值，则所述耳机接收到ON信号并开启基础降噪模式，所述基础降噪模式包括开启耳机被动降噪且关闭耳机主动降噪，耳机被动降噪即采用物理方法机械性阻隔外界噪声；
第三判断模块，用于若所述处理器判断所述外置麦克风获取的音频信号声音信息大于或等于第二阈值，则所述耳机接收到ON信号并开启深度降噪模式，所述深度降噪模式包括开启耳机被动降噪和耳机主动降噪，所述深度降噪模式针对所述内置麦克风获取密闭耳腔中的音频信号进行二次降噪，所述处理器发出与耳腔中声音有合适相位差与波幅比的反相信号，将所述反相信号传输至耳机，所述反相信号由耳机扬声器播出与耳腔中的声音信号相抵消；
所述第二判断模块，还用于：采用噪声强度和噪声频率进行积分乘积的方式设定所述第一阈值和所述第二阈值，所述第一阈值和所述第二阈值可根据使用者的操作习惯进行手动优化或根据系统优化程序进行优化。
5.根据权利要求4所述的基于牙科诊室噪声的降噪装置，其特征在于，所述采集模块，还用于：
所述处理器为手机APP，所述手机APP利用wifi或蓝牙进行所述音频信号的传输。
6.根据权利要求4所述的基于牙科诊室噪声的降噪装置，其特征在于，还包括：
手动优化模块和系统优化程序模块；
所述手动优化模块，用于根据预设的阈值，根据使用者的习惯进行手动调整阈值；
所述系统优化程序模块，用于牙科医生加载手机APP优化程序，工作人员辅助配合系统完成优化，优化程序开始后，针对所述牙科医生在诊疗操作和病患交流两种模式切换的过程，所述工作人员在所述手机APP优化程序中调试耳机切换至相应的降噪模式，所述系统优化程序则记录切换点的噪声频率与噪声强度并生成优化阈值点，将所述优化阈值点与原预设的阈值点对比，将所述原预设的阈值点靠近所述优化阈值点，完成系统优化的调试。
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