人工电子耳蜗言语处理器的设计

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1、仆类号㈣㈥0㈣0⋯0Y1436278寄级：编峙：_I。学f唤十学位论文人工电子耳蜗言语处理器的设计倾1’研究q二：艉垂选指导敦师：张利军教授学科、专业：控制理论与控制工程哈尔滨工程大学2008年3门哈尔滨工程大学硕士学位论文摘要听觉是人们获取外界信息，与外界进行交流的主要途径，然而听觉障碍是所有残疾中最为普遍的。深度耳聋患者无法借助助听器恢复听觉，但人工电子耳蜗是恢复深度耳聋患者听觉的一种有效的医疗仪器。其基本原理是：提取语音信号中重要的语音信息并对其进行语音编码，用微弱电流脉冲直接兴奋聋人耳蜗内的听神经，使聋人恢复听觉。本文以DSP技术和语音信号处理理论为基础，

2、对人工电子耳蜗的语音信号处理进行了系统研究，并设计了基于DSP的人工电子耳蜗言语处理器的软硬件系统。主要完成的工作有以下几个方面：在语音处理方面，以听觉系统、听觉机理、言语编码等知识为基础，选择SPEAK方案作为本设计语音信号处理的实现方案，同时提出了一种改进的基于短时傅立叶变换(STFT)的语音处理方案。该方案可以大大提高信号处理速度，同时能够根据耳聋患者毛细胞和神经残留数量的不同对语音通道进行灵活的划分，克服了SPEAK方案不够灵活的缺陷。在硬件设计方面，采用了体积小、功耗低的DSP芯片作为语音信号处理器，克服了传统专用集成电路(ASIC)设计与改进复杂、应用

3、量小时成本高的缺点。利用DSP的可编程性，可根据不同病人的情况采用不同的语音信号处理方案，而不用改变硬件电路结构，大大减少了开发成本和周期。在软件设计方面，为了提高系统的实时性与稳定性并降低软件设计的难度，在言语处理器中移植了嵌入式实时操作系统gC／OS-II，并根据所选择的语音处理方案进行了多任务的程序设计，进而利用I．tC／OS-II对各个任务进行统一的管理与调度，充分弥补了DSP作为控制的不足。经测试，该系统可以完成语音信号的采集、重要语音信息的提取以及编码发送等工作。本课题的研究将为国内自主研发一种性价比高的人工电子耳蜗提供一些借鉴，以造福国内耳聋患者。关

4、键词：人工电子耳蜗；语音处理方案；短时傅立叶变换(STFT)；DSPAbstractHearingisallimportantmediumforpeopletoacquireinformation打om0t11erSandcXchaIlgeinformationwithothers．ButdeafnessisoneofthemoStcon衄oni11rlessesinhandic印ped．Asweknow，theprofoundlydeafpatientc黜0tresorttothehearingaiddevice，CochlearImplantisadevice

5、thatrestorespartialhearingofprofoundlydeafpeople．Itsbasicprincipleisthatextractingimportantspeechinformationandcodingthemandexcitingthedeaf'scoehlearhearingneuromawithweakdirectcurrentpulse，thenmakingthedeafrestorehearing·．ThispaperbasedontheDSPtechnologyandthespeechsignalprocessingth

6、eory，hasconductedthesystemresearchtotheartificialelectronicCochlearImplantSpeechsignalprocessingandmadeuseofDSPtorealizeso脚黜andh矾w粼syStem．Thispapermainlyhasconductedmorethoroughresearch打0mfollowingseveralaspects：IIlthespeechprocessingaspect，thepapertookthesenseofhearings弦tem，hearingme

7、ChamsmaIldspokenlanguagecodingschemeasafoundation，haschosenspeechsignalprocessingtheory-spectrumpeak(SPEAK)theorya8themethodtoberealizeinthispaper，andproposedonekindofimprovedspeeehsignalprocessingmethodbasedonshort-timefouriertransform(STFT)，thememodgreatlyenhancedthespeechprocessing

8、speed