基于听觉感知的电子耳蜗共振峰提取方案

使用听觉感知的小波变换来提取电子耳蜗中的共振峰参数。首先用听觉感知的小波变换对原始语音信号进行分解重构,然后分别用自相关和格型法对合成语音信号和原始语音信号进行共振峰提取。实验结果表明：使用听觉感知的小波变换进行共振峰参数提取的可行性,合成语音信号能更好地表征原始语音信号的特征;同时也证实了电子耳蜗语音处理器中使用由格型法提取共振峰参数比自相关法更精确。     

基于耳蜗核模型改进双耳时间差的声源定位

人耳听觉系统在噪声环境中能够准确定位感兴趣的声源,实现其定位的主要因素是双耳时间差,但是在噪声环境下利用双耳时间差方法进行定位的效果比较差。针对这一问题,提出一个基于耳蜗核模型的声源定位系统。利用耳蜗核模型模拟耳蜗核对听觉信息的处理机制,提取听觉神经纤维中对语声刺激同步的信息和发放率信息,从而实现对噪声的抑制,完成噪声环境下的声源定位。该系统在噪声环境下定位的误差为1.297°。实验结果证明改进之后的声源定位系统能在噪声环境下进行声源定位。     

采用过零刺激方案提高电子耳蜗声调识别

针对目前噪声环境下电子耳蜗汉语声调和语句识别率急剧下降问题,提出了一种基于时间精细结构过零刺激方案（FSZC）。利用语音信号时间精细结构的过零点时刻产生高速脉冲刺激序列,从而不仅将时间精细结构编码到电子耳蜗语音算法中,同时采用过零点时刻非均匀的采样脉冲刺激序列,确保了语音的空间编码和时间编码。声学模拟实验表明,相比于连续交替采样策略（CIS）和过零点时刻刺激策略（ZCT）,FSZC方案在汉语声调和语句识别率上都有较大程度的提高,而且在噪声环境下对于声调和语句识别具有相对较强的抗噪性。     

电子耳蜗体外语音处理器的设计

电子耳蜗是一种通过电刺激残存听神经使重度耳聋患者恢复部分听力的人工装置,由体外语音处理器和体内接6/刺激器组成.本文设计基于通用16位定点DSP芯片TMS320VC5502的语音处理器,系统设计包括硬件和软件部分.硬件部分由采样模块、发射模块组成,低功耗立体声模数转换芯片CS53L21用于采集语音信号,利用MLX90121通过射频发射编码的语音信息.软件部分实现4通道的CIS(Continuous Interleaved Sampling)语音处理策略,完成对采样语音信号的处理,并通过采样语音信号数据验证算法的正确性.     

一种基于MSP430的电子耳蜗接收刺激器设计

电子耳蜗是一种可以使重度耳聋患者恢复听觉的医学装置,接收刺激器是其中的关键组成部分,设计了一种基于MSP430和nRF2401的电子耳蜗接收刺激器方案,它利用MSP430微控制器作为系统的控制核心,控制nRF2401收发芯片来实现信号的准确接收,并对接收到的信号进行CVSD解码,根据解码得到的控制信号产生强度和频率可控的双相刺激脉冲。     

基于改进增益函数的电子耳蜗语音增强

目前在安静环境下电子耳蜗编码技术已取得较高的语音识别率,但在噪声条件下听觉感知性能下降明显。针对该问题,提出基于改进增益函数的电子耳蜗语音增强算法。以组合编码算法为基础,采用约束方差的噪声谱估计算法进行噪声功率谱估计并应用于信噪比估计。结合人耳掩蔽阈值在子频带中自适应调节增益函数,将改进的增益函数与通道选择相结合,实现电子耳蜗语音增强。实验结果表明,与采用基本谱减法前端去噪和传统增益函数的电子耳蜗语音增强算法相比,该算法的语音平均识别率分别提高了53%和22%,在保留更多语音信息的同时能有效消除背景噪声干扰。     

一种Bark子波变换的电子耳蜗语音增强算法

提出了一种Bark子波变换的电子耳蜗语音增强算法。该算法首先引入与人耳听觉系统更为适应的Bark子波变换来进行电子耳蜗CIS语音信号处理,然后在每个Bark通道中利用非线性谱减法对其进行语音增强,谱减法的参数由人耳隐蔽阈值来控制。结果表明：即使在低信噪比的情况下,信噪比也能提高16 dB左右,合成的语音对于电子耳蜗使用者具有较好的清晰度和可懂度。     

改进的变步长最小均方误差电子耳蜗语音增强算法

针对外部强噪声环境下电子耳蜗语音质量受损、适应性差等问题,提出了基于谱减法和变步长最小均方误差（LMS）自适应滤波算法联合去噪的改进方法,并以该方法构建了一个电子耳蜗前端语音预处理系统。利用变步长LMS自适应滤波算法输出误差的平方项来调节步长,采用步长值固定与变化相结合的方法,解决了自适应滤波算法收敛速度慢、稳态误差大的问题,适应性得到提高,提高了语音信号通信质量。该系统以TMS320VC5416和音频编解码芯片TLV320AIC23B为核心,通过多通道缓冲串口（McBSP）和串行外设接口（SPI）实现了语音数据的高速采集和实时处理。实验仿真和测试结果表明该算法消除噪声性能好,信噪比在低输入信噪比情况下提高约10 dB,语音质量感知评价（PESQ）分值也得到较大提高,能有效提高语音信号质量,且该系统性能稳定,能进一步提高耳蜗前端语音的清晰度和可懂度。     

基于人耳掩蔽效应的电子耳蜗语音增强方法

提出一种符合人耳听觉感知的语音增强方法,使电子耳蜗能在噪声环境下获得准确的语音信息。利用Bark子波变换实现电子耳蜗中的语音处理,结合人耳听觉系统特性实现语音增强。使用根据人耳听觉掩蔽效应提出的自适应减参数。实验结果表明该算法在低信噪比情况下,信噪比可提高30 dB左右,更好地抑制了残留噪声和背景噪声,合成的语音具有较好清晰度和可懂度。     

听觉选择性注意的认知神经机制与显著性计算模型

根据听觉认知神经信息处理的结构和功能,借鉴图像处理原理实现显著性计算方法,提出了一种基于选择性注意的认知神经机制的听觉显著性计算模型.该模型兼容了自上而下和自下而上两种听觉注意机制,可很好地模拟人类的听觉注意系统.在仿真和自然音频实验中,本模型在选择性注意的显著性提取、背景音抑制等方面都取得了令人满意的结果.     

人工耳蜗言语处理系统的CIS算法设计与实现

采用双麦克风工作模式提高语音采集效果。为解决传统CIS算法在信噪比低的情况下语音识别率差的问题,在CIS算法设计前端增加了基于LMS算法的自适应滤波器。通过Matlab仿真,语音中的噪声得到很大程度上消除。为了降低运算量、减少硬件资源和功耗,通过FFT运算在频域实现带通滤波功能。在硬件实现中,与刺激芯片联合仿真,刺激幅度与刺激时间均满足要求。     

基于听觉外围模型的音频基频估计方法

针对音频信号中的暂态成分对基频检测可靠性的影响,提出了一种基于听觉外围模型的基频估计方法。该方法根据听觉外围模型来模拟声音在人耳内耳听觉神经上传导过程,并利用循环平均幅度差函数判断每个神经传导信号上呈现的时域周期性,进而提取音频信号的基频。实验结果表明,在纯净音频条件下,该方法能准确地估计出音频信号的基频,并且在不同音量打击乐信号的干扰下,所提方法的平均错误率低于三种参考方法。     

基于听觉系统半波整流逆变化的语音恢复

语音信号经过听觉模型系统的处理时要经过半波整流,整流后语音信号的负信号部分会丢失.对听觉模型进行了研究,提出了一种利用Gammatone滤波器通过半波整流逆变换进行语音恢复的方法,使语音信号通过一个Gammatone滤波器进行半波整流逆变换,从而将丢失的负信号恢复出来.试验结果表明,这种方法是有效的.     

基于听觉模型的说话人语音特征提取

基于听觉模型的特性,仿照MFCC参数提取过程,提出了一种基于Gammatone滤波器组的说话人语音特征提取方法。该方法用Gammatone滤波器组代替三角滤波器组求得倒谱系数,并且可以调整Gammatone滤波器组的通道数和带宽。将该方法所求得的特征在高斯混合模型识别系统中进行仿真实验,实验结果表明,该特征在一定情况下优于MFCC特征在系统的识别率,同时在Gammatone滤波器组通道数较高或滤波器带宽较小的情况下,系统具有较高的识别率。     

Polyimide micro-channel arrays for peripheral nerve regenerative implants

Mechanical guidance is one way in which regenerating axons can be directed towards an appropriate target. In this paper, we present the design and fabrication process of a three-dimensional (3D) device comprising a bundle of parallel micro-channels, which can be used as a 3D regenerative implant for peripheral nerve repair. The skeleton of the device is entirely made of flexible polyimide films. Gold micro-electrodes and micro-channels of photosensitive polyimide are patterned directly on polyimide substrates. After fabrication, the 2D electrode channel array is rolled into a 3D channel bundle fitting the peripheral nerve.The efficiency with which axons enter the 2D channel array was evaluated in vitro as a function of channel width, spacing and pitch. Axon outgrowth is maximised when micro-channels are wide (>30 μm), and when the array transparency (the channel width to pitch ratio) is at least 50%. To ensure the metallic electrodes remain functional in the rolled device, substrate thickness and micro-channel height must also be optimized to position the metal film in the neutral plane of the rolled structure. Electrodes embedded in the implant polyimide structure are robust to rolling. Their impedance at 1 kHz in Ringer solution is of the order of 1 MΩ on flat samples, and changes little when the same samples are rolled and inserted into 1.5 mm inner diameter tube. Such 3D, electrode channel devices on polymer not only provides a novel technological approach to physical guidance of regenerating neurons in vivo but also enables the fabrication of an electrode implant with direct electrical communication with multiple groups of nerve fibres in a regenerating peripheral nerve.