一种人工耳蜗音频实时处理系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种人工耳蜗音频实时处理系统和方法，其中系统包括声音信号采集单元、DSP处理单元、DSP信号输出单元、DSP到PC数据转换单元、PC端信号实时采集单元、PC端实时处理单元和PC端实时调试单元，声音信号采集单元与所述DSP处理单元连接，包括采集模块和模数转换模块，采集模块对外界的声音进行采集后，经模数转换模块输出数字信号；DSP处理单元与所述DSP信号输出单元连接，至少包括快速傅里叶变换模块，分频处理模块和包络提取模块，将处理后的信号缓存至所述DSP信号输出单元，DSP信号输出单元以串行I2S格式进行输出。本发明专利技术能实时输出、调试及演示DSP的处理结果和过程。

Artificial cochlea audio real-time processing system and method

The invention discloses a cochlear real-time audio processing system and method, wherein the system includes a sound signal acquisition unit, DSP unit, DSP signal output unit, DSP to PC data conversion unit, PC side real-time signal acquisition unit and PC end real-time processing unit and PC terminal real-time debugging unit, data acquisition unit and sound the processing unit is connected with the DSP, including acquisition module and conversion module, voice acquisition module on the outside of the acquisition, the ADC output digital signal processing module; the DSP unit and the DSP signal output by Dan Yuanlian, at least including fast Fourier transform module, frequency module and envelope extraction module, the signal processing cache back to the DSP signal output unit, DSP signal output unit to output serial I2S format. The invention can output, debug and demonstrate the processing result and process of the DSP in real time.

【技术实现步骤摘要】
一种人工耳蜗音频实时处理系统和方法
本专利技术属于信号处理领域，特别涉及一种人工耳蜗音频实时处理系统和方法。
技术介绍
人工耳蜗主要是帮助重度和极重度耳聋患者重获听力的助听设备，其由体外机言语处理器和体内植入体组成。其中言语处理器通过麦克风采集外部语音信号，然后经过声音预处理和声音编码策略等，将声音信号转换为各个频带的脉冲信号，最后通过射频的方式发射编码好的信号；植入体解码芯片收集到射频信号后，通过植入耳蜗的电极阵列，绕过耳蜗的外毛细胞直接刺激听神经，使患者重获听力。在人工耳蜗的信号处理系统中，声音预处理及声音编码算法的好坏，直接决定了病人的听声质量，因此，研发和优化更高质量的声音处理算法，是改善人工耳蜗植入者生活质量的主要手段。而目前并没有适用于人工耳蜗的算法研发系统，这也给研发人员的工作带了很多不便之处。因此，推出一款适用于人工耳蜗的算法研发系统，有利于推动相关行业的技术发展，可更好地提升听障人群的生活质量。现有人工耳蜗言语处理器的算法研发系统，主要依托于PC(personalcomputer个人电脑)仿真软件，需要将采集好的一段声音信号作为算法的信号输入而导入算法仿真软件，再通过仿真软件整体处理，处理完后才能检测和演示处理结果。此种方法不能及时有效地反应输入信号及周围环境的变化对算法输出的影响，不具有实时性。同时，在人工耳蜗言语处理器的算法DSP开发实现阶段，无特别方便的DSP算法调试系统。为了调试算法实现的中间过程是否正确，以及检验一些特殊信号的变化过程在DSP中是否与在PC算法仿真阶段一致，通常要将需要观察的信号存储在DSP的内存中导出观察。但由于受其内存存储容量的限制，只能观察有限长度的信号，并且同样不具有实时性。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种人工耳蜗音频实时处理系统和方法，能实时输出、调试及演示PC端仿真软件和DSP中算法的处理结果和过程。为达到上述目的，本专利技术提供了一种人工耳蜗音频实时处理系统，包括声音信号采集单元、DSP处理单元、DSP信号输出单元、DSP到PC数据转换单元、PC端信号实时采集单元、PC端实时处理单元和PC端实时调试单元，其中，所述声音信号采集单元与所述DSP处理单元连接，包括采集模块和模数转换模块，采集模块对外界的声音进行采集后，经模数转换模块输出数字信号；所述DSP处理单元与所述DSP信号输出单元连接，至少包括快速傅里叶变换模块，分频处理模块和包络提取模块，将处理后的信号缓存至所述DSP信号输出单元，DSP信号输出单元以串行I2S格式进行输出；所述DSP到PC数据转换单元的输入与所述DSP信号输出单元的输出连接，输出与所述PC端信号实时采集单元连接，至少包括I2S转USB硬件模块；所述PC端信号实时采集单元、所述PC端实时处理单元与PC端实时调试单元依次连接，其中PC端信号实时采集单元至少包括连续分帧采样模块，采集语音信号的音节片段输出给PC端实时处理单元进行语音算法处理，处理后由PC端实时调试单元进行实时调试。优选地，还包括DSP演示单元，与所述DSP信号输出单元连接，对缓存在DSP信号输出单元中的声音信号进行同步演示。优选地，还包括PC端实时演示单元，与所述PC端实时处理单元连接，将实时处理的结果或处理的中间过程同步演示。优选地，所述PC端信号实时采集单元包括依次连接的USB模块、缓存模块和PC分帧采集模块，所述USB模块将传输过来的并行数据流放入缓存模块，将缓存模块中的数据构成队列，队列长短设置改变缓存模块的缓存容量，最后PC分帧采集模块进行采集。基于上述目的，本专利技术还提供了一种采用上述系统的人工耳蜗音频实时处理方法，包括以下步骤：声音信号采集单元采集声音信号后，经模数转换模块转换为数字信号，输出给DSP处理单元；经DSP处理单元处理后传输给DSP信号输出单元，将调试需要的数据进行提取和检测，通过DSP到PC数据转换单元传输到PC端；在PC端进行连续分帧采样采集所需要的时间长度的数据；进行语音算法处理后，进行算法调试。优选地，所述经DSP处理单元处理后传输给DSP信号输出单元后，由DSP演示单元对声音信号进行播放演示。优选地，所述进行语音算法处理后，将处理结果或处理的中间过程进行同步演示。优选地，所述在PC端进行连续分帧采样采集所需要的时间长度的数据，是由USB模块传输并行数据流放在缓存模块中，然后将缓存模块中的数据构成队列，通过设置队列大小来改变缓存模块的缓存容量，通过设置采样率、每一帧的采样点数和声音的通道数对语音信号实时分帧采集。本专利技术的有益效果在于：能有效解决在PC仿真软件上研发时，采用事先录音作为算法输入信号的方法不具有实时性的问题；并且在算法的数字信号处理系统实现过程中，由于DSP存储数据内存不足而导致算法调试时仅能观察非常有限的数据信号的问题；以及在算法评估演示时，不具有实时性的问题。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本专利技术提供如下附图进行说明：图1为本专利技术实施例1的一种人工耳蜗音频实时处理系统结构示意图；图2为本专利技术实施例2的一种人工耳蜗音频实时处理系统结构示意图；图3为本专利技术实施例的一种人工耳蜗音频实时处理方法的步骤流程图；图4为本专利技术实施例的一种人工耳蜗音频实时处理系统采集的1kHz纯音的测试波形图；图5为本专利技术实施例的一种人工耳蜗音频实时处理系统PC端采集的元音“a”的波形图。具体实施方式下面将结合附图，对本专利技术的优选实施例进行详细的描述。实施例1参见图1，所示为本专利技术实施例1的一种人工耳蜗音频实时处理系统，包括声音信号采集单元10、DSP处理单元20、DSP信号输出单元30、DSP到PC数据转换单元40、PC端信号实时采集单元50、PC端实时处理单元60和PC端实时调试单元70，其中，声音信号采集单元10与DSP处理单元20连接，包括采集模块和模数转换模块，采集模块对外界的声音进行采集后，经模数转换模块输出数字信号；DSP处理单元20与DSP信号输出单元30连接，至少包括快速傅里叶变换模块，分频处理模块和包络提取模块，将处理后的信号缓存至DSP信号输出单元30，DSP信号输出单元30以串行I2S格式进行输出；DSP到PC数据转换单元40的输入与DSP信号输出单元30的输出连接，输出与PC端信号实时采集单元50连接，至少包括I2S转USB硬件模块；PC端信号实时采集单元50、PC端实时处理单元60与PC端实时调试单元70依次连接，其中PC端信号实时采集单元50至少包括连续采样模块和分帧采样模块，采集语音信号的音节片段输出给PC端实时处理单元60进行语音算法处理，处理后由PC端实时调试单元70进行实时调试。实施例2在实施例1的基础上，参见图2，所示为本专利技术实施例2的一种人工耳蜗音频实时处理系统，还包括DSP演示单元80，与DSP信号输出单元30连接，将缓存在DSP信号输出单元30中的声音信号演示。还包括PC端实时演示单元90，与PC端实时处理单元60连接，将实时处理的结果或处理的中间过程同步演示。在具体实施例中，PC端信号实时采集单元50包括依次连接的USB模块、缓存模块和PC分帧采集模块，USB模块将传输过来的并行数据流放入缓存模块，将缓存模块中的数据构成队列，队列长短设置改变缓存模块的缓本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种人工耳蜗音频实时处理系统，其特征在于，包括声音信号采集单元、DSP处理单元、DSP信号输出单元、DSP到PC数据转换单元、PC端信号实时采集单元、PC端实时处理单元和PC端实时调试单元，其中，所述声音信号采集单元与所述DSP处理单元连接，包括采集模块和模数转换模块，采集模块对外界的声音进行采集后，经模数转换模块输出数字信号；所述DSP处理单元与所述DSP信号输出单元连接，至少包括快速傅里叶变换模块，分频处理模块和包络提取模块，将处理后的信号缓存至所述DSP信号输出单元，DSP信号输出单元以串行I2S格式进行输出；所述DSP到PC数据转换单元的输入与所述DSP信号输出单元的输出连接，输出与所述PC端信号实时采集单元连接，至少包括I2S转USB硬件模块；所述PC端信号实时采集单元、所述PC端实时处理单元与PC端实时调试单元依次连接，其中PC端信号实时采集单元至少包括连续分帧采样模块，采集语音信号的音节片段输出给PC端实时处理单元进行语音算法处理，处理后由PC端实时调试单元进行实时调试。

【技术特征摘要】
1.一种人工耳蜗音频实时处理系统，其特征在于，包括声音信号采集单元、DSP处理单元、DSP信号输出单元、DSP到PC数据转换单元、PC端信号实时采集单元、PC端实时处理单元和PC端实时调试单元，其中，所述声音信号采集单元与所述DSP处理单元连接，包括采集模块和模数转换模块，采集模块对外界的声音进行采集后，经模数转换模块输出数字信号；所述DSP处理单元与所述DSP信号输出单元连接，至少包括快速傅里叶变换模块，分频处理模块和包络提取模块，将处理后的信号缓存至所述DSP信号输出单元，DSP信号输出单元以串行I2S格式进行输出；所述DSP到PC数据转换单元的输入与所述DSP信号输出单元的输出连接，输出与所述PC端信号实时采集单元连接，至少包括I2S转USB硬件模块；所述PC端信号实时采集单元、所述PC端实时处理单元与PC端实时调试单元依次连接，其中PC端信号实时采集单元至少包括连续分帧采样模块，采集语音信号的音节片段输出给PC端实时处理单元进行语音算法处理，处理后由PC端实时调试单元进行实时调试。2.根据权利要求1所述的人工耳蜗音频实时处理系统，其特征在于，还包括DSP演示单元，与所述DSP信号输出单元连接，对缓存在DSP信号输出单元中的声音信号进行同步演示。3.根据权利要求1所述的人工耳蜗音频实时处理系统，其特征在于，还包括PC端实时演示单元，与所述PC端实时处理单元连接，将实时处理的结果或处理的中...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宁远，田春，李方波，孙晓安，黄穗，李晓波，
申请(专利权)人：浙江诺尔康神经电子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33