CN113347544A - 助听器的信号处理方法、装置及助听器 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种助听器的信号处理方法、装置及助听器，涉及自动控制技术领域。该方法包括：从当前时刻第一传声器接收的第一声音输入信号中确定当前时刻的目标声音信号；从当前时刻第二传声器接收的第二声音输入信号中确定当前时刻的目标干扰信号；对当前时刻的目标声音信号进行延迟处理，得到当前时刻的声音延迟信号；根据自适应滤波系数，对当前时刻的目标干扰信号进行自适应滤波，得到当前时刻的声音滤波信号；计算当前时刻的声音延迟信号和当前时刻的声音滤波信号的差值，得到当前时刻的声音输出信号。根据本申请实施例，助听器能够输出具有指向性的声音，从而听障者能够听清一定方向的声音，提高听障者的使用体验。
Description
技术领域
本申请涉及自动控制技术领域，尤其涉及一种助听器的信号处理方法、装置及助听器。
背景技术
助听器是一个小型扩音器，其能够有效地补偿人耳听力损失，能够把听障者原本听不到的声音加以扩大，再利用听障者的残余听力，使声音能送到听障者的大脑听觉中枢，进而听障者能够感觉到声音。
目前，由于助听器能够接收多个方向的声音信号，多个声音信号混合在一起后会对彼此产生干扰，导致听障者无法听清声音，并且对于所听内容的理解程度也会产生一定影响。
发明内容
本申请实施例提供了一种助听器的信号处理方法、装置及助听器，能够解决相关技术中听障者无法听清声音，并且对于所听内容的理解程度也会产生一定影响的问题。
第一方面，本申请实施例提供了助听器的信号处理方法，助听器包括第一传声器、第二传声器和扬声器，该方法包括：
从当前时刻所述第一传声器接收的第一声音输入信号中确定当前时刻的目标声音信号；
从当前时刻所述第二传声器接收的第二声音输入信号中确定当前时刻的目标干扰信号；
对当前时刻的所述目标声音信号进行延迟处理，得到当前时刻的声音延迟信号；
根据自适应滤波系数，对当前时刻的所述目标干扰信号进行自适应滤波，得到当前时刻的声音滤波信号；
计算所述当前时刻的声音延迟信号和所述当前时刻的声音滤波信号的差值，得到当前时刻的声音输出信号。
在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：
将所述当前时刻所述第一传声器接收的第一声音输入信号和所述当前时刻所述第二传声器接收的第二声音输入信号进行幅度匹配，得到当前时刻的声音匹配信号；
所述从当前时刻所述第一传声器接收的第一声音输入信号中确定当前时刻的目标声音信号，包括：
根据所述当前时刻所述第一传声器接收的第一声音输入信号、所述当前时刻的声音匹配信号、所述第二传声器对应的入射角、预先存储的传声器之间的距离和声音传播速度，提取所述当前时刻的目标声音信号；以及，
根据所述当前时刻所述第一传声器接收的第一声音输入信号、所述当前时刻的声音匹配信号、所述第一传声器对应的入射角、预先存储的传声器之间的距离和声音传播速度，提取所述当前时刻的目标干扰信号。
在一种可能的实现方式中，根据所述当前时刻所述第一传声器接收的第一声音输入信号、所述当前时刻的声音匹配信号、所述第二传声器对应的入射角、预先存储的传声器之间的距离和声音传播速度，提取所述当前时刻的目标声音信号，包括：
根据预设的所述第一传声器对应的第一入射角、预先存储的传声器之间的距离和声音传播速度，计算所述当前时刻的声音匹配信号的第一延迟时间；
根据所述第一延迟时间对所述当前时刻的声音匹配信号进行延迟处理；
计算所述当前时刻的第一声音输入信号与进行了延迟处理的所述当前时刻的声音匹配信号之间的差值，得到所述当前时刻的目标声音信号。
在一种可能的实现方式中，根据所述当前时刻所述第一传声器接收的第一声音输入信号、所述当前时刻的声音匹配信号、所述第一传声器对应的入射角、预先存储的传声器之间的距离和声音传播速度，提取所述当前时刻的目标干扰信号，包括：
根据预设的所述第二传声器对应的第二入射角、预先存储的传声器之间的距离和声音传播速度，计算所述当前时刻的第二声音输入信号的第二延迟时间；
根据所述第二延迟时间对所述当前时刻的第一声音输入信号进行延迟处理；
计算所述当前时刻的声音匹配信号与进行了延迟处理的所述当前时刻的第一声音输入信号之间的差值，得到所述当前时刻的目标干扰信号。
在一种可能的实现方式中，自适应滤波系数是基于归一化的最小均方NLMS算法、上一时刻的声音输入信号的信噪比和所述上一时刻的声音输出信号确定的。
在一种可能的实现方式中，在所述根据自适应滤波系数，对所述当前时刻的目标干扰信号进行自适应滤波之前，该方法还包括：
根据上一时刻的声音输出信号和上一时刻的目标干扰信号，计算上一时刻的目标声音信号的信噪比；
根据所述上一时刻的目标声音信号的信噪比、所述上一时刻的声音输出信号、所述上一时刻的目标干扰信号和预设参考因子，计算目标步长；
根据步长为所述目标步长的NLMS算法、所述上一时刻的声音输出信号，计算所述自适应滤波系数。
在一种可能的实现方式中，根据上一时刻的声音输出信号和上一时刻的目标干扰信号，计算上一时刻的目标声音信号的信噪比，包括：
根据上一时刻所述扬声器输出的声音输出信号和上一时刻的目标干扰信号模拟所述上一时刻的目标声音信号，得到所述上一时刻的目标声音信号的信噪比。
在一种可能的实现方式中，在所述计算所述当前时刻的声音延迟信号和所述当前时刻的声音滤波信号的差值，得到当前时刻的声音输出信号之后，该方法还包括：
对所述当前时刻的声音输出信号进行均衡滤波。
第二方面，本申请实施例提供了一种助听器的信号处理装置，助听器包括第一传声器、第二传声器和扬声器，该装置包括：
确定模块，用于从当前时刻所述第一传声器接收的第一声音输入信号中确定当前时刻的目标声音信号；
所述确定模块，还用于从当前时刻所述第二传声器接收的第二声音输入信号中确定当前时刻的目标干扰信号；
处理模块，用于对当前时刻的所述目标声音信号进行延迟处理，得到当前时刻的声音延迟信号；
滤波模块，用于根据自适应滤波系数，对当前时刻的所述目标干扰信号进行自适应滤波，得到当前时刻的声音滤波信号；
计算模块，用于计算所述当前时刻的声音延迟信号和所述当前时刻的声音滤波信号的差值，得到当前时刻的声音输出信号。
在一种可能的实现方式中，所述装置还包括匹配模块，用于将所述当前时刻所述第一传声器接收的第一声音输入信号和所述当前时刻所述第二传声器接收的第二声音输入信号进行幅度匹配，得到当前时刻的声音匹配信号；
确定模块，用于根据所述当前时刻所述第一传声器接收的第一声音输入信号、所述当前时刻的声音匹配信号、所述第二传声器对应的入射角、预先存储的传声器之间的距离和声音传播速度，提取所述当前时刻的目标声音信号；
确定模块，还用于根据所述当前时刻所述第一传声器接收的第一声音输入信号、所述当前时刻的声音匹配信号、所述第一传声器对应的入射角、预先存储的传声器之间的距离和声音传播速度，提取所述当前时刻的目标干扰信号。
在一种可能的实现方式中，确定模块，用于：
根据预设的所述第一传声器对应的第一入射角、预先存储的传声器之间的距离和声音传播速度，计算所述当前时刻的声音匹配信号的第一延迟时间；
根据所述第一延迟时间对所述当前时刻的声音匹配信号进行延迟处理；
计算所述当前时刻的第一声音输入信号与进行了延迟处理的所述当前时刻的声音匹配信号之间的差值，得到所述当前时刻的目标声音信号。
在一种可能的实现方式中，确定模块，用于：
根据预设的所述第二传声器对应的第二入射角、预先存储的传声器之间的距离和声音传播速度，计算所述当前时刻的第二声音输入信号的第二延迟时间；
根据所述第二延迟时间对所述当前时刻的第一声音输入信号进行延迟处理；
计算所述当前时刻的声音匹配信号与进行了延迟处理的所述当前时刻的第一声音输入信号之间的差值，得到所述当前时刻的目标干扰信号。
在一种可能的实现方式中，自适应滤波系数是基于归一化的最小均方NLMS算法、上一时刻的声音输入信号的信噪比和所述上一时刻的声音输出信号确定的。
在一种可能的实现方式中，计算模块，还用于：
根据上一时刻的声音输出信号和上一时刻的目标干扰信号，计算上一时刻的目标声音信号的信噪比；
根据所述上一时刻的目标声音信号的信噪比、所述上一时刻的声音输出信号、所述上一时刻的目标干扰信号和预设参考因子，计算目标步长；
根据步长为所述目标步长的NLMS算法、所述上一时刻的声音输出信号，计算所述自适应滤波系数。
在一种可能的实现方式中，计算模块，用于根据上一时刻所述扬声器输出的声音输出信号和上一时刻的目标干扰信号模拟所述上一时刻的目标声音信号，得到所述上一时刻的目标声音信号的信噪比。
在一种可能的实现方式中，该装置包括：均衡滤波模块，用于对当前时刻的声音输出信号进行均衡滤波。
第三方面，本申请实施例提供了一种助听器，包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如第一方面或第一方面任一种可能的实现方式中的方法。
第四方面，本申请实施例提供了一种计算机存储介质，计算机存储介质中存储有指令，当指令在助听器上运行时，使得助听器执行第一方面或第一方面任一种可能的实现方式中的方法。
本申请实施例提供的助听器的信号处理方法、装置及助听器，可以从第一传声器接收到的第一声音输入信号中提取到目标声音信号，然后可以从第二传声器接收到的第二声音输入信号中提取到目标干扰信号，为了将第一传声器接收到的第一声音输入信号中目标声音信号传输给用户，可以对目标声音信号进行延迟处理，得到当前时刻的声音延迟信号。为了避免目标声音信号和目标干扰信号的失调，还需要通过自适应滤波系数对当前时刻的目标干扰信号进行自适应滤波，得到声音滤波信号，可以计算声音延迟信号和声音滤波信号的差值，得到当前时刻的声音输出信号，如此，将目标干扰信号对目标声音信号的干扰消除，使得当前时刻的声音输出信号为目标声音信号，进而声音输出信号能够具有指向性，且提高了输出给听障者的声音的清晰度，如此，听障者能够听清一定方向的声音，提高听障者的使用体验。
附图说明
图1示出了本申请实施例提供的一种助听器的结构示意图；
图2示出了本申请实施例提供的一种助听器的信号处理方法的流程示意图；
图3示出了本申请实施例提供的另一种助听器的信号处理方法的流程示意图；
图4示出了本申请实施例提供的一种助听器的信号处理装置的结构示意图；
图5示出了本申请实施例提供的另一种助听器的结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
在本申请实施例的描述中，“示例性的”、“例如”或者“举例来说”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”、“例如”或者“举例来说”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”、“例如”或者“举例来说”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
在本申请实施例的描述中，术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B这三种情况。另外，除非另有说明，术语“多个”的含义是指两个或两个以上。例如，多个系统是指两个或两个以上的系统，多个屏幕终端是指两个或两个以上的屏幕终端。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
助听器是一种能够有效地补偿人耳听力损失的医疗设备，可靠、合适的助听器可以在不对耳组织造成损失的前提下，能够有效地补偿听障者的听力损失。对于大多数配戴助听器满意度不高的听障患者，通常由于助听器会接收到多个方向的声音信号，而多个声音信号混合在一起后会对彼此产生干扰。如此，听障者无法听清声音，并且对于所听内容的理解程度也会产生一定影响。
基于此，本申请实施例提供了一种助听器的信号处理方法、装置及助听器，能够使得声音输出信号具有指向性，且提高了输出给听障者的声音的清晰度，进而听障者能够听清一定方向的声音，提高听障者的使用体验。
应理解的是，本申请实施例提供的助听器的信号处理方法可以应用在助听器、带有麦克风的设备如手机、电脑等助听器等。下面以助听器为执行主体对本申请实施例提供的助听器的信号处理方法进行详细说明。
下面结合图1对本申请实施例提供的助听器的信号处理方法的一种应用场景进行详细介绍。如图1所示，助听器可以包括前端传声器11、后端传声器12和扬声器13。前端传声器11和后端传声器12均可以接收来自各个方向的声波，从而得到各个方向的声音，然后助听器通过内部系统对声音信号进行处理后，通过扬声器输出给听障者，使得听障者能够听见声音。
在一个实施例中，当多个传声器可以接收多个方向的声音时，多个声音混合后会彼此干扰，因此，可以在助听器中预先设置条件，然后根据对不同方向的声音信号进行后续处理。例如，可以限制传声器接收的一定范围内的声音作为传输给用户的声音或者噪声。如，听障者为了能够同时确定说话的人以及听见说话的声音，通常与说话人面对面进行对话，如此，可以根据后端传声器接收的声音信号，对前端传声器接收的声音信号进行处理，从而得到具有具有指向性的声音信号。
助听器针对不同传声器接收到的声波，会对不同传声器接收到的声波对应的声音信号进行相应的处理，其中，基于本申请实施例提供的助听器的信号处理方法，对声音信号进行处理，从而能够将前端传声器接收到的声音信号中的目标语音信号传输给用户，将后端传声器接收到的噪声信号过滤掉，从而向用户传输清晰地，具有指向性的声音。
下面结合上述应用场景和图2对本申请实施例提供的一种助听器的信号处理方法进行详细介绍。
图2是本申请实施例提供的一种助听器的信号处理方法的流程示意图。如图2所示，本申请实施例提供的助听器的信号处理方法可以包括S201-S205。
S201：从当前时刻所述第一传声器接收的第一声音输入信号中确定当前时刻的目标声音信号。
S202：从当前时刻所述第二传声器接收的第二声音输入信号中确定当前时刻的目标干扰信号。
S203：对当前时刻的所述目标声音信号进行延迟处理，得到当前时刻的声音延迟信号。
S204：根据自适应滤波系数，对当前时刻的所述目标干扰信号进行自适应滤波，得到当前时刻的声音滤波信号。
S205：计算所述当前时刻的声音延迟信号和所述当前时刻的声音滤波信号的差值，得到当前时刻的声音输出信号。
下面对S201-S204进行详细介绍。
首先，对S201和S202进行详细介绍。
当前时刻的目标声音信号可以是从第一传声器接收的第一声音输入信号提取得到的。当前时刻的目标干扰信号可以是从第二传声器接收到的第二声音输入信号提取得到的。
在这里，第一声音输入信号和第二声音输入信号中均包括了目标声音信号、目标干扰信号和其他干扰信号。
在一些实施例中，首先，接收当前时刻的第一声音输入信号和当前时刻的第二声音输入信号。为了能够想用户传输指向性的声音，接收到当前时刻的第一声音输入信号和当前时刻的第二声音输入信号后，还会根据当前时刻的第一声音输入信号，确定当前时刻的第一声音输入信号对应的声波输入至第一传声器的入射角。其中，设定第一传声器接收的信号对应的声波输入至第一传声器的入射角可以在-90°至90°之间，在这里，可以设定为0°。
以及，根据当前时刻的第二声音输入信号。其中，设定第一传声器接收的信号对应的声波输入至第一传声器的入射角可以在-180°至-90°或90°至180°之间，在这里，可以设定为180°。
在一些实施例中，为了保证传输给用户的声音的清晰度，在接收到当前时刻的第一声音输入信号的当前时刻的第二声音输入信号之后，还可以分别对第一声音输入信号和第二声音输入信号进行去混响，从而保证传输给用户的声音的清晰度。
在一些实施例中，为了进一步保证传输给用户的声音的清晰度，还可以对分别对第一声音输入信号和第二声音输入信号进行插值滤波，从而使得第一声音输入信号和第二声音输入信号的分数采样点变为整数采样点，进而增加了整数采样点的数量，进而能够将在进行插值前的分数采样点进行延迟处理。例如，第一声音输入信号的第3.5个采样点在进行插值后变为第4个采样点，则能够对第4个采样点进行延迟，也即将插值前的第3.5个采样点进行了延迟处理，进而提高传输给用户的声音的清晰度。
对第一声音输入信号进行去混响或插值滤波后，从而能够将第一声音输入信号中的其他干扰信号过滤掉，进而可以从第一声音输入信号中进一步提取到目标声音信号。对第二声音输入信号进行去混响或插值滤波后，可以从第二声音输入信号中提取到目标干扰信号。
在一些实施例中，为了保证助听器输出声音信号的指向性，则当前时刻的第一声音输入信号的幅度和当前时刻的第二声音输入信号的幅度需要匹配，因此，在在当前时刻的第一声音输入信号对应的声波输入至第一传声器的入射角满足第一预设角度条件且当前时刻的第二声音输入信号对应的声波输入至第二传声器的入射角满足第二预设角度条件的情况下，将当前时刻的第一声音输入信号和当前时刻的第二声音输入信号进行幅度匹配，得到当前时刻的声音匹配信号。
确定当前时刻的声音匹配信号后，基于当前时刻的声音匹配信号进行后续处理，从而保证助听器输出声音信号的指向性。具体地，根据当前时刻的第一声音输入信号对应的入射角、预先存储的传声器之间的距离和声音传播速度，计算当前时刻的目标声音信号，以及，根据当前时刻的第二声音输入信号对应的入射角、预先存储的传声器之间的距离和声音传播速度，计算当前时刻的目标干扰信号。
在一些实施例中，计算目标声音信号具体包括：首先，根据当前时刻的第一声音输入信号对应的入射角、预先存储的传声器之间的距离和声音传播速度，计算当前时刻的声音匹配信号的第一延迟时间；接着，根据第一延迟时间对当前时刻的声音匹配信号进行延迟处理；最后，计算当前时刻的第一声音输入信号与进行了延迟处理的当前时刻的声音匹配信号之间的差值，得到当前时刻的目标声音信号。
在这里，第一延迟时间τs满足下述公式(1)：
第二延迟时间τn满足下述公式(2)：
其中，θ1表示第一传声器对应的入射角，θ2表示第二传声器对应的入射角，d表示第一传声器和第二传声器之间的距离，c表示声音的传播速度。
接着，对S203进行详细介绍。
在一些实施例中，为了对齐目标声音信号和目标干扰信号的采样点，需要根据滤波器的阶数，对当前时刻的目标声音信号进行延迟处理，从而得到当前时刻的声音延迟信号。其中，延迟时间τ可以满足下述公式(3)：
其中，L表示滤波器的阶数。
最后，对S204进行详细介绍。
由于需要向用户传输清晰地且具有指向性的声音，且第一声音输入信号中包括目标声音信号、目标干扰信号和其他干扰信号，因此，可以根据当前时刻的第二声音输入信号消除第一声音输入信号中的目标干扰信号，从而保证传输给用户的声音的清晰度。
具体地，根据自适应滤波系数，对当前时刻的目标干扰信号进行自适应滤波，得到当前时刻的声音滤波信号。其中，自适应滤波系数是基于归一化的最小均方NLMS算法、上一时刻的声音输入信号的信噪比和上一时刻的声音输出信号确定的。
在一些实施例中，在S204之前，首先，计算上一时刻的目标声音信号的信噪比；接着，根据上一时刻的目标声音信号的信噪比和预设的信噪比条件，计算目标步长；最后，根据步长为目标步长的NLMS算法和扬声器上一时刻输出的声音输出信号，计算自适应滤波系数。
具体地，可以给予上一时刻扬声器输出的声音输出信号与上一时刻的目标干扰信号模拟上一时刻的第一声音输入信号，从而计算得到上一时刻的目标声音信号的信噪比。
在一些实施例中，自适应滤波系数能够随声音输入信号的变化而更新，从而保证输出给听障者的声音的清晰度，可以通过模拟上一时刻的声音输入信号，从而基于模拟的上一时刻的声音输入信号的信噪比控制NLMS算法的步长，然后通过NLMS算法的步长变化更新自适应滤波系数。具体地，首先，根据上一时刻的声音输出信号和上一时刻的目标干扰信号，计算上一时刻的目标声音信号的信噪比；接着，根据所述上一时刻的目标声音信号的信噪比、所述上一时刻的声音输出信号、所述上一时刻的目标干扰信号和预设参考因子，计算目标步长；最后，根据步长为所述目标步长的NLMS算法、所述上一时刻的声音输出信号，计算所述自适应滤波系数。
在一些实施例中，为了使得助听器输出声音信号的指向性更精准，在S205之后，还可以对声音输出信号进行均衡滤波，然后输出进行了均衡滤波后的声音信号。
下面结合图3对本申请实施例进行详细介绍。
作为一个示例实施例，如图3所示，助听器包括前端传声器31和后端传声器32，且前端助听器31和后端助听器32之间的距离为d，设前端传声器31在当前时刻接收到的第一声音输入信号为S(n)，且第一声音输入信号S(n)对应的声波输入至前端传声器31的第一入射角θ1满足第一预设角度条件，其中，第一预设角度条件为-90°＜θ＜90°。后端传声器42在当前时刻接收到的第二声音输入信号N(n)，且第二声音输入信号N(n)对应的声波输入至后端传声器32的入射角满足第二预设角度条件，其中，第二预设角度条件为θ∈[±90°,±180°]。
由于传声器可以接收到多个方向的声波，因此，前端传声器31在接收到第一声音输入信号的同时还会接收到第二声音输入信号，同理，后端传声器32在接收到第一声音输入信号的同时，还会收到第一声音输入信号。各个传声器接收到的声音信号都存在干扰信号，为了保证传输给用户的声音的清晰度，需要对每个声音输入信号进行去混响、插值滤波、信号匹配等，使得两个声音输入信号的相位匹配，从而在后续能够将干扰信号消除。
具体地，前端传声器31在当前时刻n接收到的第一声音输入信号S(n)后，需要对第一声音输入信号S(n)进行去混响以及插值滤波，从而得到的第一信号xf(n)满足下述公式(4)：
xf(n)＝S(n)+N(n-τn) (4)
后端传声器32在当前时刻n接收到的第二声音输入信号N(n)后，需要对第二声音输入信号N(n)进行去混响以及插值滤波后得到的第二信号xr(n)满足下述公式(5)：
xr(n)＝S(n-τs)+N(n) (5)
其中，τs为第一延迟时间，
τn表示第二延迟时间，
为了保证传输给用户的声音具有更精确的指向性，还需要对第二声音输入信号进行信号匹配，得到当前时刻的声音匹配信号。
然后分别对第一声音输入信号和声音匹配信号进行延迟相减。
具体地，根据第二延迟时间对声音匹配信号进行延迟处理，然后计算第一声音输入信号xf(n)与进行了延迟处理的声音匹配信号的差值，得到目标声音信号c1(n)。目标声音信号c1(n)满足下述公式(6)：
c1(n)＝xf(n)-xr(n-τn)＝S(n)-S(n-τs-τn) (6)
根据第一延迟时间对第一声音输入信号xr(n)进行延迟处理，然后计算声音匹配信号xr(n)与进行了延迟处理的目标声音信号xf(n)的差值，得到目标干扰信号。其中，c2(n)满足下述公式(7)：
c2(n)＝xr(n)-xf(n-τs)＝N(n)-N(n-τn-τs) (7)
接着，为了对齐目标声音信号和目标干扰信号的采样点，可以对目标声音信号进行延迟处理，从而得到声音延迟信号c1(n-τ)。然后，为了消除目标声音信号中第二声音输入信号对第一声音输入信号、声音反馈信号的影响，还需要基于当前时刻的目标干扰信号c2(n)和自适应滤波系数W(n)对声音延迟信号进行自适应滤波，从而得到当前时刻n的声音输出信号y(n)。其中，时刻n的声音输出信号y(n)满足下述公式(8)：
其中，
[·]T表示向量转置，L表示滤波器长度，
为了保证输出给用户的声音的清晰度，自适应滤波系数W(n)是不断更新的。其中，可以通过NLMS算法的步长控制自适应滤波系数的更新。具体地，时刻n的自适应滤波系数
满足下述公式(9)：
其中，
表示n-1时刻的自适应滤波系数，y(n-1)表示n-1时刻的声音输出信号，
表示n时刻的目标干扰信号，μ表示NLMS算法的步长。
在这里，NLMS算法的步长μ满足下述公式(10)：
其中，0≤α1≤1，0≤α2≤1。
为了防止出现输入向量
很小而造成公式(9)中第二项分母接近零的情况，引入一个大于零的修正因子δ，根据公式(10)-(11)上述公式(9)可以改写为下述公式(12)：
δ(n)表示预设的参考因子。
为降低算法失调提高收敛速度，令
据此式(12)可以该写为下述公式(13)：
其中α为常数参数，k1表示平均输入功率的权重，k2表示瞬时输入功率的权值。
从公式(13)可以看出当第一声音输入信号占主要成分时，信噪比的值增大，此时滤波器系数更新增量可以控制在一个较小值，从而可以减小算法失调；当干扰信号占主要成分时，信噪比的值较小，滤波器系数更新增量取值较大，也就是说干扰信号的变化对自适应滤波器的影响比较大，能够快速收敛，因此，确定目标步长为预设的步长最大值，从而加快滤波器系数的更新。
本申请实施例提供的助听器的信号处理方法，可以从第一传声器接收到的第一声音输入信号中提取到目标声音信号，然后可以从第二传声器接收到的第二声音输入信号中提取到目标干扰信号，为了将第一传声器接收到的第一声音输入信号中目标声音信号传输给用户，可以对目标声音信号进行延迟处理，得到当前时刻的声音延迟信号。为了避免目标声音信号和目标干扰信号的失调，还需要通过自适应滤波系数对当前时刻的目标干扰信号进行自适应滤波，得到声音滤波信号，可以计算声音延迟信号和声音滤波信号的差值，得到当前时刻的声音输出信号，如此，将目标干扰信号对目标声音信号的干扰消除，使得当前时刻的声音输出信号为目标声音信号，进而声音输出信号能够具有指向性，且提高了输出给听障者的声音的清晰度，如此，听障者能够听清一定方向的声音，提高听障者的使用体验。
基于上述实施例中的助听器的信号处理方法，本申请实施例还提供了一种助听器的信号处理装置。图4是本申请实施例提供的一种助听器的信号处理装置400的结构示意图，如图4所示，该助听器的信号处理装置400可以包括确定模块401，处理模块402，滤波模块403，计算模块404。
确定模块401，用于从当前时刻所述第一传声器接收的第一声音输入信号中确定当前时刻的目标声音信号；
所述确定模块401，还用于从当前时刻所述第二传声器接收的第二声音输入信号中确定当前时刻的目标干扰信号；
处理模块402，用于对当前时刻的所述目标声音信号进行延迟处理，得到当前时刻的声音延迟信号；
滤波模块403，用于根据自适应滤波系数，对当前时刻的所述目标干扰信号进行自适应滤波，得到当前时刻的声音滤波信号；
计算模块404，用于计算所述当前时刻的声音延迟信号和所述当前时刻的声音滤波信号的差值，得到当前时刻的声音输出信号。
在一种可能的实现方式中，所述装置还包括匹配模块，用于将所述当前时刻所述第一传声器接收的第一声音输入信号和所述当前时刻所述第二传声器接收的第二声音输入信号进行幅度匹配，得到当前时刻的声音匹配信号；
确定模块401，用于根据所述当前时刻所述第一传声器接收的第一声音输入信号、所述当前时刻的声音匹配信号、所述第二传声器对应的入射角、预先存储的传声器之间的距离和声音传播速度，提取所述当前时刻的目标声音信号；
确定模块401，还用于根据所述当前时刻所述第一传声器接收的第一声音输入信号、所述当前时刻的声音匹配信号、所述第一传声器对应的入射角、预先存储的传声器之间的距离和声音传播速度，提取所述当前时刻的目标干扰信号。
在一种可能的实现方式中，确定模块401，用于：
根据预设的所述第一传声器对应的第一入射角、预先存储的传声器之间的距离和声音传播速度，计算所述当前时刻的声音匹配信号的第一延迟时间；
根据所述第一延迟时间对所述当前时刻的声音匹配信号进行延迟处理；
计算所述当前时刻的第一声音输入信号与进行了延迟处理的所述当前时刻的声音匹配信号之间的差值，得到所述当前时刻的目标声音信号。
在一种可能的实现方式中，确定模块401，用于：
根据预设的所述第二传声器对应的第二入射角、预先存储的传声器之间的距离和声音传播速度，计算所述当前时刻的第二声音输入信号的第二延迟时间；
根据所述第二延迟时间对所述当前时刻的第一声音输入信号进行延迟处理；
计算所述当前时刻的声音匹配信号与进行了延迟处理的所述当前时刻的第一声音输入信号之间的差值，得到所述当前时刻的目标干扰信号。
在一种可能的实现方式中，自适应滤波系数是基于归一化的最小均方NLMS算法、上一时刻的声音输入信号的信噪比和所述上一时刻的声音输出信号确定的。
在一种可能的实现方式中，计算模块404，还用于：
根据上一时刻的声音输出信号和上一时刻的目标干扰信号，计算上一时刻的目标声音信号的信噪比；
根据所述上一时刻的目标声音信号的信噪比、所述上一时刻的声音输出信号、所述上一时刻的目标干扰信号和预设参考因子，计算目标步长；
根据步长为所述目标步长的NLMS算法、所述上一时刻的声音输出信号，计算所述自适应滤波系数。
在一种可能的实现方式中，计算模块404，用于根据上一时刻所述扬声器输出的声音输出信号和上一时刻的目标干扰信号模拟所述上一时刻的目标声音信号，得到所述上一时刻的目标声音信号的信噪比。
在一种可能的实现方式中，该装置400还包括：均衡滤波模块，用于对当前时刻的声音输出信号进行均衡滤波。
本申请实施例提供的助听器的信号处理装置，可以从第一传声器接收到的第一声音输入信号中提取到目标声音信号，然后可以从第二传声器接收到的第二声音输入信号中提取到目标干扰信号，为了将第一传声器接收到的第一声音输入信号中目标声音信号传输给用户，可以对目标声音信号进行延迟处理，得到当前时刻的声音延迟信号。为了避免目标声音信号和目标干扰信号的失调，还需要通过自适应滤波系数对当前时刻的目标干扰信号进行自适应滤波，得到声音滤波信号，可以计算声音延迟信号和声音滤波信号的差值，得到当前时刻的声音输出信号，如此，将目标干扰信号对目标声音信号的干扰消除，使得当前时刻的声音输出信号为目标声音信号，进而声音输出信号能够具有指向性，且提高了输出给听障者的声音的清晰度，如此，听障者能够听清一定方向的声音，提高听障者的使用体验。
下面介绍本申请实施例提供的一种助听器。
图5是本申请实施例提供的一种助听器的结构示意图。如图5所示，本申请实施例提供的助听器可用于实现上述方法实施例中描述的助听器的信号处理方法。
助听器可以包括处理器501以及存储有计算机程序指令的存储器502。
具体地，上述处理器501可以包括中央处理器(CPU)，或者特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)，或者可以被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。
存储器502可以包括用于数据或指令的大容量存储器。举例来说而非限制，存储器502可包括硬盘驱动器(Hard Disk Drive，HDD)、软盘驱动器、闪存、光盘、磁光盘、磁带或通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)驱动器或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，存储器502可包括可移除或不可移除(或固定)的介质。在合适的情况下，存储器502可在综合网关容灾设备的内部或外部。在特定实施例中，存储器502是非易失性固态存储器。
存储器可包括只读存储器(ROM)，随机存取存储器(RAM)，磁盘存储介质设备，光存储介质设备，闪存设备，电气、光学或其他物理/有形的存储器存储设备。因此，通常，存储器包括一个或多个编码有包括计算机可执行指令的软件的有形(非暂态)计算机可读存储介质(例如，存储器设备)，并且当该软件被执行(例如，由一个或多个处理器)时，其可操作来执行参考根据本申请中的方法所描述的操作。
处理器501通过读取并执行存储器502中存储的计算机程序指令，以实现上述实施例中的任意一种助听器的信号处理方法。
在一个示例中，助听器还可包括通信接口505和总线510。其中，如图5所示，处理器501、存储器502、通信接口505通过总线510连接并完成相互间的通信。
通信接口505，主要用于实现本申请实施例中各模块、装置、单元和/或设备之间的通信。
总线510包括硬件、软件或两者，将助听器的部件彼此耦接在一起。举例来说而非限制，总线可包括加速图形端口(AGP)或其他图形总线、增强工业标准架构(EISA)总线、前端总线(FSB)、超传输(HT)互连、工业标准架构(ISA)总线、无限带宽互连、低引脚数(LPC)总线、存储器总线、微信道架构(MCA)总线、外围组件互连(PCI)总线、PCI-Express(PCI-X)总线、串行高级技术附件(SATA)总线、视频电子标准协会局部(VLB)总线或其他合适的总线或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，总线510可包括一个或多个总线。尽管本申请实施例描述和示出了特定的总线，但本申请考虑任何合适的总线或互连。
另外，结合上述实施例，本申请实施例可提供一种计算机存储介质来实现。该计算机存储介质上存储有计算机程序指令；该计算机程序指令被处理器执行时实现上述实施例中的任意一种助听器的信号处理方法。
以上所述的结构框图中所示的功能块可以实现为硬件、软件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(ASIC)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本申请的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM(EROM)、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频(RF)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。
还需要说明的是，本申请中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或系统。但是，本申请不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。
上面参考根据本申请的实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本申请的各方面。应当理解，流程图和/或框图中的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合可以由计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可被提供给通用计算机、专用计算机、或其它可编程数据处理装置的处理器，以产生一种机器，使得经由计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行的这些指令使能对流程图和/或框图的一个或多个方框中指定的功能/动作的实现。这种处理器可以是但不限于是通用处理器、专用处理器、特殊应用处理器或者现场可编程逻辑电路。还可理解，框图和/或流程图中的每个方框以及框图和/或流程图中的方框的组合，也可以由执行指定的功能或动作的专用硬件来实现，或可由专用硬件和计算机指令的组合来实现。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种助听器的信号处理方法，所述助听器包括第一传声器、第二传声器和扬声器，其特征在于，所述方法包括：
从当前时刻所述第一传声器接收的第一声音输入信号中确定当前时刻的目标声音信号；
从当前时刻所述第二传声器接收的第二声音输入信号中确定当前时刻的目标干扰信号；
对当前时刻的所述目标声音信号进行延迟处理，得到当前时刻的声音延迟信号；
根据自适应滤波系数，对当前时刻的所述目标干扰信号进行自适应滤波，得到当前时刻的声音滤波信号；
计算所述当前时刻的声音延迟信号和所述当前时刻的声音滤波信号的差值，得到当前时刻的声音输出信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
将所述当前时刻所述第一传声器接收的第一声音输入信号和所述当前时刻所述第二传声器接收的第二声音输入信号进行幅度匹配，得到当前时刻的声音匹配信号；
所述从当前时刻所述第一传声器接收的第一声音输入信号中确定当前时刻的目标声音信号，包括：
根据所述当前时刻所述第一传声器接收的第一声音输入信号、所述当前时刻的声音匹配信号、所述第二传声器对应的入射角、预先存储的传声器之间的距离和声音传播速度，提取所述当前时刻的目标声音信号；
所述从当前时刻所述第二传声器接收的第二声音输入信号中确定当前时刻的目标干扰信号，包括：
根据所述当前时刻所述第一传声器接收的第一声音输入信号、所述当前时刻的声音匹配信号、所述第一传声器对应的入射角、预先存储的传声器之间的距离和声音传播速度，提取所述当前时刻的目标干扰信号。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前时刻所述第一传声器接收的第一声音输入信号、所述当前时刻的声音匹配信号、所述第二传声器对应的入射角、预先存储的传声器之间的距离和声音传播速度，提取所述当前时刻的目标声音信号，包括：
根据预设的所述第一传声器对应的第一入射角、预先存储的传声器之间的距离和声音传播速度，计算所述当前时刻的声音匹配信号的第一延迟时间；
根据所述第一延迟时间对所述当前时刻的声音匹配信号进行延迟处理；
计算所述当前时刻的第一声音输入信号与进行了延迟处理的所述当前时刻的声音匹配信号之间的差值，得到所述当前时刻的目标声音信号。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前时刻所述第一传声器接收的第一声音输入信号、所述当前时刻的声音匹配信号、所述第一传声器对应的入射角、预先存储的传声器之间的距离和声音传播速度，提取所述当前时刻的目标干扰信号，包括：
根据预设的所述第二传声器对应的第二入射角、预先存储的传声器之间的距离和声音传播速度，计算所述当前时刻的第二声音输入信号的第二延迟时间；
根据所述第二延迟时间对所述当前时刻的第一声音输入信号进行延迟处理；
计算所述当前时刻的声音匹配信号与进行了延迟处理的所述当前时刻的第一声音输入信号之间的差值，得到所述当前时刻的目标干扰信号。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述自适应滤波系数是基于归一化的最小均方NLMS算法、上一时刻的声音输入信号的信噪比和所述上一时刻的声音输出信号确定的。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述根据自适应滤波系数，对所述当前时刻的目标干扰信号进行自适应滤波之前，所述方法还包括：
根据上一时刻的声音输出信号和上一时刻的目标干扰信号，计算上一时刻的目标声音信号的信噪比；
根据所述上一时刻的目标声音信号的信噪比、所述上一时刻的声音输出信号、所述上一时刻的目标干扰信号和预设参考因子，计算目标步长；
根据步长为所述目标步长的NLMS算法、所述上一时刻的声音输出信号，计算所述自适应滤波系数。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据上一时刻的声音输出信号和上一时刻的目标干扰信号，计算上一时刻的目标声音信号的信噪比，包括：
根据上一时刻所述扬声器输出的声音输出信号和上一时刻的目标干扰信号模拟所述上一时刻的目标声音信号，得到所述上一时刻的目标声音信号的信噪比。
8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，在所述计算所述当前时刻的声音延迟信号和所述当前时刻的声音滤波信号的差值，得到当前时刻的声音输出信号之后，所述方法还包括：
对所述当前时刻的声音输出信号进行均衡滤波。
9.一种助听器的信号处理装置，所述助听器包括第一传声器、第二传声器和扬声器，其特征在于，所述装置包括：
确定模块，用于从当前时刻所述第一传声器接收的第一声音输入信号中确定当前时刻的目标声音信号；
所述确定模块，还用于从当前时刻所述第二传声器接收的第二声音输入信号中确定当前时刻的目标干扰信号；
处理模块，用于对当前时刻的所述目标声音信号进行延迟处理，得到当前时刻的声音延迟信号；
滤波模块，用于根据自适应滤波系数，对当前时刻的所述目标干扰信号进行自适应滤波，得到当前时刻的声音滤波信号；
计算模块，用于计算所述当前时刻的声音延迟信号和所述当前时刻的声音滤波信号的差值，得到当前时刻的声音输出信号。
10.一种助听器，其特征在于，包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1-8任一所述的助听器的信号处理方法。
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