一种基于嵌入式的骨传导助听设备及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于嵌入式的骨传导助听设备，包括语谱图生成模块、预处理模块、场景确定模块、降噪模块，生成当前语谱图，对当前语谱图进行平滑处理，基于微处理器的利用率和内存的利用率计算得到权重，根据权重判断是否进行下采样，如果是，则获得与权重对应的下采用的窗口大小和步长，根据窗口大小和步长对当前语谱图和预设语谱图集中的语谱图进行平均池化下采样；按照预设方式计算预处理后的当前语谱图与预处理后的每个预设语谱图集的相似度，确定当前所处的环境；调用与当前的场景对应的降噪方法和/或降噪参数对语音信号进行降噪处理。本发明专利技术能够利用有限的嵌入式资源提高骨传导助听设备的效果。导助听设备的效果。导助听设备的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于嵌入式的骨传导助听设备及系统


[0001]本专利技术涉及骨传导领域，尤其涉及基于嵌入式的骨传导助听设备及系统。

技术介绍

[0002]听觉是指人体听觉器官受到外界声音刺激而产生的感觉，是人类五大感官之一，而且是人与人沟通重要方式。但是听觉器官也是很脆弱的器官，一旦受到损伤很难自行修复，随着年龄的增大，听力水平也会下降，老人和儿童是听力障碍的高发人群。对于具有听力障碍的人来说，佩戴助听器是恢复听力的一个重要且有效的方式。
[0003]助听器主要是采集外界的声音，经过处理后，让患者能够听到声音。助听器按照佩戴位置可以分为耳背式助听器、耳内式助听器、耳道式助听器等，这些助听器的原理是将声音信号转换为电信号，对电信号进行处理，然后再匹配输出。此外，还有骨传导助听器，和传统的助听器不同，其主要原理是将声音信号转换为振动，通过颅骨振动让患者感知声音，其采用的传输介质为人体骨骼。相对于传统助听器，骨传导助听器不会经过耳道，这也就不会加剧听觉损伤，也不会对耳道造成伤害，尤其适用于传导性听障人员。但是也正是骨传导的特点决定了它缺点，通过骨骼传输声音，音质以及清晰度等普遍没有传统助听器高，而且骨传导耳机属于佩戴设备，自身资源有限，如何能够在有限的资源下进行语音增强等是骨传导助听器研究的重点。

技术实现思路

[0004]为了提高助听设备佩戴者的体验，在第一方面，本专利技术提供了一种基于嵌入式的骨传导助听设备，所述助听设备至少包括微处理器、内存，所述助听设备采用FreeRTOS作为操作系统；所述设备还包括以下模块：
[0005]语谱图生成模块，用于在满足预设条件时对语音信号进行分帧，并生成当前语谱图；
[0006]预处理模块，用于对所述当前语谱图进行平滑处理，基于所述微处理器的利用率和所述内存的利用率计算得到权重，根据所述权重判断是否进行下采样，如果是，则获得与权重对应的下采用的窗口大小和步长，根据所述窗口大小和所述步长对所述当前语谱图和预设语谱图集中的语谱图进行平均池化下采样；
[0007]场景确定模块，用于按照预设方式计算预处理后的当前语谱图与预处理后的每个预设语谱图集的相似度，基于所述相似度确定当前所处的环境；所述当前所处的环境为预先设置的多个使用场景之一，每个使用场景对应一个预设语谱图集；
[0008]降噪模块，用于调用与当前所处的场景对应的降噪方法和/或降噪参数对语音信号进行降噪处理。
[0009]优选地，所述骨传导助听设备还包括模式切换按键和场景切换按键，所述模式切换按键用于在正常模式和降噪模式间进行切换，所述场景切换按键用于在不同场景间切换，所述场景切换按键在所述设备处于降噪模式时可用。
[0010]优选地，所述基于所述微处理器的利用率和所述内存的利用率计算得到权重，具体为：
[0011]获取FreeRTOS的空闲任务在预设时间段内占用的时间，计算所述占用的时间与所述预设时间段的比值r，将1
‑
r作为微处理器的利用率；获取内存的利用率；
[0012]得到所述微处理器的利用率和所述内存的利用率的最大值Max，将作为所述权重，其中表示向上取整。
[0013]优选地，所述按照预设方式计算当前语谱图与每个预设语谱图集的相似度，具体为：
[0014]对于所述预设语谱图集中的每一个预设语谱图，执行如下操作：将所述当前语谱图与预设语谱图重叠，计算重叠部分的契合度，然后，将所述当前语谱图沿时间方向移动T/2N的距离，再次计算重叠部分的契合度，直到移动N次，得到N+1个契合度，将N+1个契合度中最大值作为当前语谱图与预设语谱图的相似度；其中，N为正整数；
[0015]将当前语谱图与所述预设语谱图集中每个预设语谱图的相似度的平均值作为当前语谱图与所述预设语谱图集的相似度。
[0016]优选地，所述契合度的计算方式为：
[0017]根据公式计算契合度，其中M为重叠部分的像素点数，为所述当前语谱图的像素点的值，p
(x,y)
为所述预设语谱图的像素点的值，(x，y)表示重叠部分像素点的坐标。
[0018]另外本专利技术提供了一种应用于骨传导助听设备的降噪方法，所述方法包括以下步骤：
[0019]步骤1，在满足预设条件时对语音信号进行分帧，并生成当前语谱图；
[0020]步骤2，对所述当前语谱图进行平滑处理，基于所述微处理器的利用率和所述内存的利用率计算得到权重，根据所述权重判断是否进行下采样，如果是，则获得与权重对应的下采用的窗口大小和步长，根据所述窗口大小和所述步长对所述当前语谱图和预设语谱图集中的语谱图进行平均池化下采样；
[0021]步骤3，按照预设方式计算预处理后的当前语谱图与预处理后的每个预设语谱图集的相似度，基于所述相似度确定当前所处的环境；所述当前所处的环境为预先设置的多个使用场景之一，每个使用场景对应一个预设语谱图集；
[0022]步骤4，调用与当前所处的场景对应的降噪方法和/或降噪参数对语音信号进行降噪处理。
[0023]优选地，所述骨传导助听设备还包括模式切换按键和场景切换按键，所述模式切换按键用于在正常模式和降噪模式间进行切换，所述场景切换按键用于在不同场景间切换，所述场景切换按键在所述设备处于降噪模式时可用。
[0024]优选地，所述基于所述微处理器的利用率和所述内存的利用率计算得到权重，具体为：
[0025]获取FreeRTOS的空闲任务在预设时间段内占用的时间，计算所述占用的时间与所述预设时间段的比值r，将1
‑
r作为微处理器的利用率；获取内存的利用率；
[0026]得到所述微处理器的利用率和所述内存的利用率的最大值Max，将作
为所述权重，其中表示向上取整。
[0027]优选地，所述按照预设方式计算当前语谱图与每个预设语谱图集的相似度，具体为：
[0028]对于所述预设语谱图集中的每一个预设语谱图，执行如下操作：将所述当前语谱图与预设语谱图重叠，计算重叠部分的契合度，然后，将所述当前语谱图沿时间方向移动T/2N的距离，再次计算重叠部分的契合度，直到移动N次，得到N+1个契合度，将N+1个契合度中最大值作为当前语谱图与预设语谱图的相似度；其中，N为正整数；
[0029]将当前语谱图与所述预设语谱图集中每个预设语谱图的相似度的平均值作为当前语谱图与所述预设语谱图集的相似度。
[0030]优选地，所述契合度的计算方式为：
[0031]根据公式计算契合度，其中M为重叠部分的像素点数，为所述当前语谱图的像素点的值，p
(x,y)
为所述预设语谱图的像素点的值，(x，y)表示重叠部分像素点的坐标。
[0032]最后，本专利技术提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时实现如上所述的方法。
[0033]现有的骨传导助听设备虽然给用户带来了很大方便，让失聪人员也能听到声音，但是由于骨传导的特点本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于嵌入式的骨传导助听设备，所述助听设备至少包括微处理器、内存，所述助听设备采用FreeRTOS作为操作系统；其特征在于，所述设备还包括以下模块：语谱图生成模块，用于在满足预设条件时对语音信号进行分帧，并生成当前语谱图；预处理模块，用于对所述当前语谱图进行平滑处理，基于所述微处理器的利用率和所述内存的利用率计算得到权重，根据所述权重判断是否进行下采样，如果是，则获得与权重对应的下采用的窗口大小和步长，根据所述窗口大小和所述步长对所述当前语谱图和预设语谱图集中的语谱图进行平均池化下采样；场景确定模块，用于按照预设方式计算预处理后的当前语谱图与预处理后的每个预设语谱图集的相似度，基于所述相似度确定当前所处的环境；所述当前所处的环境为预先设置的多个使用场景之一，每个使用场景对应一个预设语谱图集；降噪模块，用于调用与当前所处的场景对应的降噪方法和/或降噪参数对语音信号进行降噪处理。2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述骨传导助听设备还包括模式切换按键和场景切换按键，所述模式切换按键用于在正常模式和降噪模式间进行切换，所述场景切换按键用于在不同场景间切换，所述场景切换按键在所述设备处于降噪模式时可用。3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述基于所述微处理器的利用率和所述内存的利用率计算得到权重，具体为：获取FreeRTOS的空闲任务在预设时间段内占用的时间，计算所述占用的时间与所述预设时间段的比值r，将1
‑
r作为微处理器的利用率；获取内存的利用率；得到所述微处理器的利用率和所述内存的利用率的最大值Max，将作为所述权重，其中表示向上取整。4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述按照预设方式计算当前语谱图与每个预设语谱图集的相似度，具体为：对于所述预设语谱图集中的每一个预设语谱图，执行如下操作：将所述当前语谱图与预设语谱图重叠，计算重叠部分的契合度，然后，将所述当前语谱图沿时间方向移动T/2N的距离，再次计算重叠部分的契合度，直到移动N次，得到N+1个契合度，将N+1个契合度中最大值作为当前语谱图与预设语谱图的相似度；其中，N为正整数；将当前语谱图与所述预设语谱图集中每个预设语谱图的相似度的平均值作为当前语谱图与所述预设语谱图集的相似度。5.如权利要求4所述的设备，其特征在于，所述契合度的计算方式为：根据公式计算契合度，其中M为重叠部分的像素点数，为所述当前语谱图的像素点的值，p
(x,y)
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【专利技术属性】
技术研发人员：宋宁，崔广林，焦芸云，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：