谐波同步型电子耳蜗的研究

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1、东北天学硕士学位论文谐波同步型电子耳蜗的研究摘要电子耳蜗是一种可以使深度耳聋患者恢复听觉的电子装置，包括植入部分和体外部分。体外部分主要是将接收到的声音信号转换成电信号并传送到体内部分，体内部分主要是根据接收到的信息来产生刺激听神经的电脉冲。自从上世纪五十年代电子耳蜗植入技术开始发展以来，耳蜗植入装置从单道电极发展成为多道电极，其语音处理器从模拟装置发展成为DSP系统，同时其语音编码策略也得到了很大的发展。因为在耳蜗中的不同位置对应着不同的频率敏感点，当语音进入耳蜗后，语音的谐波会引起耳蜗中基底膜的相应点振动，当振动的幅值达到较高时，会在振动的峰值处引起毛细胞产生动作电位。所以，耳蜗中

2、的神经电脉冲是和语音中的谐波峰值同步的。本论文提出了一种新型电子耳蜗——谐波同步型电子耳蜗。它将自然耳蜗的听觉感受和辨别神经机制与现代的电子技术结合起来，与常用的其它电子耳蜗语音处理方案相比，其特点主要在于利用耳蜗毛细胞模型电路实现了电子耳蜗刺激脉冲与语音谐波峰值的同步变化，并根据大脑皮层对耳蜗中电刺激响应的规锋，采用～种最优韵编码方法，使电子耳蜗更加接近人耳的工作方式。这种处理方式很好地保留了声音信号的原有信息，特别是对基频的传输很有利。由于汉语四声的变化主要体现在语音基频的变化上，基频又是在各次谐波频率中反应出来的，所以谐波同步型电予耳蜗特别有利于对汉语的识别。本设计采用DSP和C

3、PLD技术来设计信号的编／解码模块和刺激器，从而保证了整个系统的实时性和灵活性。在论文的最后，介绍了基于MATLAB听觉工具箱的耳蜗模型的仿真，并对耳蜗毛细胞模型电路的测试结果进行了分析，达到了预期的同步效果。关键词电子耳蜗语音信号处理谐波同步毛细胞模型DSPCPLD·II·东北大学硕士学位论文ABSTRACTResearchforHarmonicSynchronousCochlearImplantDeviceAbstractThecochlearimplantdeviceisanelectronicinstrumentthatcanrestorepartialhearingtopro

4、foundlydeafpeople．Onecochlearimplantdeviceincludesanexternalpartandanimplantedpart．Theexternalpartconvertsthesoundintoelectricalsignalsandtransmitstheelectricalsignalstotheimplantedpartthatdeliverselectricalstimulitotheauditorynerve．Sincecochlearimplantresearchbeganin1960s，cochlearimplantdevices

5、havebeendevelopedfromoneelectrodetoallelectrodearray(consistingofmultipleelectrodes)andfromanalogsystemtodigitalsystem，andvarioussignalprocessingstrategieshavebeendeveloped．Eachplaceorlocationinthecochleaisresponding”best“toaparticularfrequencyoftheacousticsignal．Differentfrequenciescausemaximum

6、vibrationamplitudeatdifferentpointsalongthebasilarmembraneinthecochlea．Atthepoints，thecorrespondinghaircellsbentbythedisplacementinthemembranestimulateadjacentauditorynervefiberswhichfireateachcycleofthestimulus．Thereforethefiringofnervefibersissynchronouswiththeacousticharmonic．Thispaperdescrib

7、esanewelectroniccochlea，harmonicsynchronouscochlearimplantdevice．Thisdesigncombinestheelectronictechnologywiththeneuralmechanismsofauditoryperceptionanddiscrimination．Thedifferencesfromothercochlearimplantdevicesarethatthisd