听力天赋的训练系统、方法、存储介质及电子设备与流程

1.本发明是关于听力训练技术领域，特别是关于一种听力天赋的训练系统、方法、存储介质及电子设备。


背景技术：

2.通常的听力测试都是发送一个标准的纯音信号，也就是所谓的单频正弦声音，来测试人的听力，用来测试人对声音信号的幅值，和频率的分辨能力，用来辅助人耳功能或者其他一些神经类疾病的诊断。或者对被测者的听力做出一个判断。这种测试通常是在一个静音环境下，评价指标仅仅对特定的纯音信号的幅度和频率的分辨能力。
3.但是对于一些特殊场合，被测人员的实际工作场景与标准听力测试相差很大，比如声呐员等的工作场景与标准听力测试有两个差别，一个是要求的是辩听能力，特定目标声音是淹没在复杂的背景噪声中的，被测人员需要分辨除淹没在复杂背景音中的特定目标音。这些背景噪声是特定目标音所固有的。
4.第二个差别是被测人员的工作环境噪声较大，虽然这些噪声可以在某种程度上对噪声进行掩蔽，但是并不等同于普通听力测试的静音室，环境噪声和背景噪声共同对被测人员的听力产生影响，标准的听力测试不能全面反映在这种特定场景下的听力检测需求。
5.公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种听力天赋的训练系统、方法、存储介质及电子设备，可以客观评价在不同的噪声工作环境下纯音听力，且可以客观评价淹没在复杂背景音下的特定信号的辨听能力。
7.为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种听力天赋训练的系统，适用于掩蔽噪声环境下。听力天赋训练的系统包括：背景噪声数据库、环境音等效掩蔽噪声数据库、主控模块、混音模块以及测试音频输出模块。背景噪声数据库用以提供背景噪声数据。环境音等效掩蔽噪声数据库用以提供环境音等效掩蔽噪声数据。主控模块用以接收背景噪声数据和环境音等效掩蔽噪声数据。混音模块用以接收主控模块发送的背景噪声数据和环境音等效掩蔽噪声数据，并将背景噪声数据和环境音等效掩蔽噪声数据输出合成为一路模拟音频输出。以及测试音频输出模块用以接收混音模块发送的一路模拟音频输出，并将一路模拟音频输出转化为声音输出，提供给被测人员进行训练。
8.在本发明的一实施方式中，背景噪声数据库是由背景噪声采集子系统建立的，背景噪声采集子系统包括水声传感器模块和数据采集模块，水声传感器模块用于采集不同的背景噪声，且数据采集模块将不同的背景噪声转换成数字信号，并通过背景噪声建立方法建立背景噪声数据库。
9.在本发明的一实施方式中，环境音等效掩蔽噪声数据库是由环境音等效掩蔽噪声
数据建立子系统建立的，环境音等效掩蔽噪声数据建立子系统包括压力夹具模块、共振耦合腔模块、传声器模块、数据采集模块和环境音等效掩蔽噪声数据建立模块。其中，压力夹具模块与共振耦合腔模块相连，且压力夹具模块用以将听力计耳机禁锢在共振耦合腔模块上。其中，共振耦合腔模块与传声器模块相连，且共振耦合腔模块用以将环境音等效噪声转换成模拟音频数据。其中，数据采集模块与传声器相连，且数据采集模块用以将模拟音频数据转换成数字信号。其中，数据采集模块与环境音等效掩蔽噪声数据建立模块相连，且环境音等效掩蔽噪声数据建立模块根据数字信号建立环境音等效掩蔽噪声数据库。
10.第二方面，本发明实施例还提供了一种听力天赋训练的方法，适用于掩蔽噪声环境下。听力天赋训练的方法包括：提供背景噪声数据。提供环境音等效掩蔽噪声数据。将背景噪声数据和环境音等效掩蔽噪声数据合成为一路模拟音频输出。以及将一路模拟音频输出转化为声音输出，提供给被测人员进行训练。
11.在本发明的一实施方式中，提供背景噪声数据包括：背景音噪声获取，根据被测人员的工作性质不同，针对不同的应用，采用水声传感器获取背景噪声。背景噪声分类，根据被测人员的工作性质和噪声的特征进行分类。以及存储并建立索引，形成背景噪声数据。
12.在本发明的一实施方式中，提供环境音等效掩蔽噪声数据包括：在被测人员实际工作环境下进行噪声采集。噪声分类，根据不同的工作环境和不同的工作状态进行分类。建模，将所采集的噪声数据，采用arma法进行建模。存储并建立索引，形成环境音等效掩蔽噪声数据。
13.第三方面，本发明实施例还提供了一种存储介质，存储介质存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令用于执行上述的听力天赋训练的方法。
14.第四方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括：
15.至少一个处理器；以及，
16.与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
17.存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行上述的听力天赋训练的方法。
18.与现有技术相比，根据本发明的听力天赋的训练系统、方法、存储介质及电子设备，可以客观评价在不同的噪声工作环境下纯音听力，且可以客观评价淹没在复杂背景音下的特定信号的辨听能力。
附图说明
19.图1是根据本发明一实施方式的听力天赋的训练系统的线框示意图；
20.图2是根据本发明一实施方式的听力天赋的训练系统的背景噪声采集子系统的线框示意图；
21.图3是根据本发明一实施方式的听力天赋的训练系统的环境音等效掩蔽噪声数据建立子系统的线框示意图；
22.图4是根据本发明一实施方式的听力天赋的训练系统的软件的线框示意图；
23.图5是根据本发明一实施方式的听力天赋的训练系统在实际应用中的硬件线框示意图；
24.图6是根据本发明一实施方式的听力天赋的训练方法的流程示意图；
25.图7是根据本发明一实施方式的听力天赋的训练方法的电子设备的结构示意图。
26.主要附图标记说明：
27.1-背景噪声数据库，2-环境音等效掩蔽噪声数据库，3-主控模块，4-混音模块，5-测试音频输出模块，6-水声传感器，7-数据采集模块，8-背景噪声数据建立模块，9-共振耦合腔，10-传声器，11-环境音等效掩蔽噪声数据建立模块，12-人机交互模块，13-主程序模块，14-音频输出模块，15-数据建立模块。
具体实施方式
28.下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
29.除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
30.图1是根据本发明一实施方式的听力天赋的训练系统的线框示意图。图2是根据本发明一实施方式的听力天赋的训练系统的背景噪声采集子系统的线框示意图。图3是根据本发明一实施方式的听力天赋的训练系统的环境音等效掩蔽噪声数据建立子系统的线框示意图。图4是根据本发明一实施方式的听力天赋的训练系统的软件的线框示意图。
31.如图1至图4所示，第一方面，根据本发明优选实施方式的一种听力天赋训练的系统，适用于掩蔽噪声环境下。听力天赋训练的系统包括：背景噪声数据库1、环境音等效掩蔽噪声数据库2、主控模块3、混音模块4以及测试音频输出模块5。背景噪声数据库1用以提供背景噪声数据。环境音等效掩蔽噪声数据库2用以提供环境音等效掩蔽噪声数据。主控模块3用以接收背景噪声数据和环境音等效掩蔽噪声数据。混音模块4用以接收主控模块3发送的背景噪声数据和环境音等效掩蔽噪声数据，并将背景噪声数据和环境音等效掩蔽噪声数据输出合成为一路模拟音频输出。以及测试音频输出模块5用以接收混音模块4发送的一路模拟音频输出，并将一路模拟音频输出转化为声音输出，提供给被测人员进行训练。
32.在本发明的一实施方式中，背景噪声数据库1是由背景噪声采集子系统建立的，背景噪声采集子系统包括水声传感器6模块和数据采集模块7，水声传感器6模块用于采集不同的背景噪声，且数据采集模块7将不同的背景噪声转换成数字信号，并通过背景噪声建立方法建立背景噪声数据库1。
33.在本发明的一实施方式中，环境音等效掩蔽噪声数据库2是由环境音等效掩蔽噪声数据建立子系统建立的，环境音等效掩蔽噪声数据建立子系统包括压力夹具模块、共振耦合腔9模块、传声器10模块、数据采集模块7和环境音等效掩蔽噪声数据建立模块11。其中，压力夹具模块与共振耦合腔9模块相连，且压力夹具模块用以将听力计耳机禁锢在共振耦合腔9模块上。其中，共振耦合腔9模块与传声器10模块相连，且共振耦合腔9模块用以将环境音等效噪声转换成模拟音频数据。其中，数据采集模块7与传声器10相连，且数据采集模块7用以将模拟音频数据转换成数字信号。其中，数据采集模块7与环境音等效掩蔽噪声数据建立模块11相连，且环境音等效掩蔽噪声数据建立模块11根据数字信号建立环境音等效掩蔽噪声数据库2。
34.图6是根据本发明一实施方式的听力天赋的训练方法的流程示意图。如图6所示，
第二方面，本发明实施例还提供了一种听力天赋训练的方法，适用于掩蔽噪声环境下。听力天赋训练的方法包括：提供背景噪声数据。提供环境音等效掩蔽噪声数据。将背景噪声数据和环境音等效掩蔽噪声数据合成为一路模拟音频输出。以及将一路模拟音频输出转化为声音输出，提供给被测人员进行训练。
35.在本发明的一实施方式中，提供背景噪声数据包括：背景音噪声获取，根据被测人员的工作性质不同，针对不同的应用，采用水声传感器6获取背景噪声。背景噪声分类，根据被测人员的工作性质和噪声的特征进行分类。以及存储并建立索引，形成背景噪声数据。
36.在本发明的一实施方式中，提供环境音等效掩蔽噪声数据包括：在被测人员实际工作环境下进行噪声采集。噪声分类，根据不同的工作环境和不同的工作状态进行分类。建模，将所采集的噪声数据，采用arma法进行建模。存储并建立索引，形成环境音等效掩蔽噪声数据。
37.第三方面，本发明实施例还提供了一种存储介质，存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行上述的听力天赋训练的方法。
38.其中，所述存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或数据存储设备，包括但不限于磁性存储器(例如软盘、硬盘、磁带、磁光盘(mo)等)、光学存储器(例如cd、dvd、bd、hvd等)、以及半导体存储器(例如rom、eprom、eeprom、非易失性存储器(nand flash)、固态硬盘(ssd))等。
39.第四方面，图7示出了本发明的另一个实施例的一种电子设备的结构框图。所述电子设备1100可以是具备计算能力的主机服务器、个人计算机pc、或者可携带的便携式计算机或终端等。本发明具体实施例并不对电子设备的具体实现做限定。
40.该电子设备1100包括至少一个处理器(processor)1110、通信接口(communications interface)1120、存储器(memory array)1130和总线1140。其中，处理器1110、通信接口1120、以及存储器1130通过总线1140完成相互间的通信。
41.通信接口1120用于与网元通信，其中网元包括例如虚拟机管理中心、共享存储等。
42.处理器1110用于执行程序。处理器1110可能是一个中央处理器cpu，或者是专用集成电路asic(application specific integrated circuit)，或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路。
43.存储器1130用于可执行的指令。存储器1130可能包含高速ram存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。存储器1130也可以是存储器阵列。存储器1130还可能被分块，并且所述块可按一定的规则组合成虚拟卷。存储器1130存储的指令可被处理器1110执行，以使处理器1110能够执行上述任意方法实施例中的听力天赋训练的方法。
44.在实际应用中，本发明的听力天赋训练的系统包括主控模块3，混音模块4，背景噪声数据模块，环境音等效掩蔽噪声数据和测试音频输出模块5。主控模块3与混音模块4，背景噪声数据模块，环境音等效掩蔽噪声数据相连，接收来自混音模块4，背景噪声数据模块，环境音等效掩蔽噪声数据的数据，并向混音模块4，背景噪声数据模块，环境音等效掩蔽噪声数据发送数据，主控模块3为一个可以允许数据库的pc或者嵌入式计算机。背景噪声数据库1模块与主控模块3相连。向主控模块3提供所需的背景噪声数据，环境等效掩蔽噪声数据库模块与主控模块3相连，向主控模块3提供所需的环境音等效噪声数据，背景噪声和环境
等效掩蔽噪声数据库为一个可移动存储介质。
45.混音模块4与主控模块3相连，接收来自主控模块3的测试音，背景噪声数据，环境音等效噪声数据，并将各个声音输出合称为一路模拟音频输出，混音模块4具有嵌入式cpu，可以驱动音频dac。测试音频输出模块5与混音模块4相连，接收来自混音模块4的模拟音频输出，并转化为声音输出，测试音输出模块为标准听力计用耳机。主控模块3完成系统的管理，数据存储，人机交互等功能。
46.如图2所示，背景噪声采集子系统包括水声传感器6模块，数据采集模块7，背景噪声数据建立模块8(方法)。水声传感器6用于在采集不同的背景噪声，并通过数据采集模块7转换成数字信号，通过背景噪声建立方法，建立噪声数据库。
47.如图3所示，环境音等效掩蔽噪声数据建立子系统包括：压力夹具模块，共振耦合腔9模块，传声器10模块，数据采集模块7，环境音等效掩蔽噪声数据库2建立模块(方法)。压力夹具模块与共振耦合腔9相连，用以将听力计耳机禁锢在共振耦合腔9上，共振耦合器与传声器10相连，用于经将环境音等效噪声转成模拟音频数据，数据采集模块7与传声器10相连，用于经模拟音频转换成数字信号，数据采集模块7与环境音等效掩蔽噪声数据建立模块11相连。建立环境音等效掩蔽噪声数据库2。
48.如图4所示，听力天赋的训练系统的软件包括人机交互模块12，主程序模块13，音频输出模块14。人机交互模块12与主程序模块13相连，用于测试人与被测人员进行交互，音频输出模块14与主程序模块13相连，用于接收来自主程序的音频数据，并输出是音频dac，转换为模拟音频。数据库建立模块与主程序相连，用于采集和建立相应的噪声数据，并根据主程序模块13的需求发送相应的噪声数据。人机交互模块12运行于主控模块3(pc主程序模块13)，音频输出模块14运行于混音模块4，数据建立模块15运行于背景噪声数据建立模块8和环境音等效掩蔽噪声模块。
49.背景噪声数据库1建立方法和步骤
50.步骤一：背景音噪声获取，根据被测人员的工作性质不同，针对不同的应用，采用水声传感器6等，获取背景噪声。
51.步骤二：背景噪声分类，根据被测人员的工作性质和噪声的特征进行分类
52.步骤三：存储并建立索引。
53.环境音等效掩蔽噪声数据库2建立方法和步骤
54.步骤一：在被测人员实际工作环境，搭建测试系统，包括压力夹具模块，耦合共振腔模块，传声器10模块，采集环境音。(普通的环境噪声测试，一般采用麦克风等直接采集数据，本发明的特点是，采用压机夹具和耦合共振腔进行采集，与使用耳机时，被测人员所接受的噪声数据是一样的，所以称为等效掩蔽噪声。)
55.步骤二：噪声分类，根据不同的工作环境和不同的工作状态(例如，舰船停泊，航向等)进行分类。
56.步骤三：建模，将所采集的噪声数据，采用arma法进行建模。
57.步骤四：存储并建立索引。
58.实施例：
59.例如舰船的声呐员听力测试。声呐员是针对声呐返回信号，并从中辨听出舰船和海底山脉等障碍物信息，但是，海洋当中会有很多物体可以返回声呐信号，例如，鱼群，大型
鱼类。海底杂音等。不同的舰船的不同声呐返回信号。这些信号的频谱会有很大的重叠，声呐员要能从中辨听出有用信息需要用到频率之外的很多信息，与标准的单频信号听力测试不同。
60.另外声呐员通常在舰船上工作，舰船可供使用的空间较小，工作是的发电机，发动机，螺旋桨，其他工作机械的噪声不可避免，也很难做到静音，所以声呐员在工作时会有环境下噪声通过耳机被听到，与背景噪声共通对声呐员造成影响，这些都是标准听力测试所不能涉及到的。
61.如果直接采用麦克风等采集环境音，与声呐员在工作状态时听到环境音是不同的，声呐员所听到的环境音是经过耳机掩蔽传到耳道的。
62.本发明针对声呐员的实施例子如下：
63.采用本发明所述的系统，采集环境音的等效掩蔽噪声数据，并根据舰船的不同工作状态，例如，停泊，起航，航行中，不同的作业条件下等不同了的场合，记录并索引，然后对不同的噪声数据进行特征提取，包括(频谱，幅值等)，并可根据新的环境音数据进行数据更新。
64.在舰船外，采用本发明所述的水声传感器6采集海洋背景噪声，分别在港口，繁忙巷道，空旷大洋，渔场，近海，远海等不同情况下的海洋背景噪声，记录并存储，并可根据新的背景噪声数据进行更新。
65.测试过程：
66.完成数据建立后，可以使用本发明所述系统对声呐员进行测试。
67.测试系统的人机界面运行于pc机，可以选择数据库，测试音频率，幅值，持续时间，噪声数据的强度(信噪比)，并可以与被测声呐员进行互动，并运行主程序。系统主程序根据人机交互界面的指令开始工作。当测试工作人员通过人机界面设定好。数据库，噪声和测试音参数，主程序想背景噪声数据库1和环境音等效掩蔽噪声数据库2读取噪声数据，产生或者读取测试音。当测试工作人员通知被测声呐员测试开始，并点击开始测试按键。主程序将准备好的噪声数据包和测试音数据包通过以太网发送至混音模块4，混音模块4将两者噪声数据和测试音数据进行数字相加。并将计算结果作为音频dac，转换成模拟音频信号，驱动测试音输出模块参数合成测试声音信号，采样频率由主程序决定。
68.被测声呐员通过测试音输出模块输出的测试声音信号，辨听，并将辨听结果返回人机界面，主程序记录测试结果。
69.测试过程中测试工作人员可以随机挑选，或者指定标准的测试参数变化，可以步进调节。在系统实施过程中，可以逐步，累加噪声数据库的样本数量。
70.本发明的听力天赋的训练系统的硬件系统可包括系统主机、测试终端、音频输出装置和系统自标定子系统，硬件系统的功能主要是完成声呐员测试音频数据存储、发生，标定系统和音频数据采集等功能。其中系统主机为pc，主要运行管理系软件，发送测试音频数据值装置终端；测试终端接收到来自主机的测试音频数据，转化为音频信号并音频输出装置；音频输出装置为标准听力计耳机；系统自标定子系统的功能是对整个辨听能力训练和评价装置原理样机进行标定，确保系统保持性能和精度的稳定性。
71.而软件系统用于与配套硬件对被测人员的听力进行测试，并通过自研算法评估被测人员的听力水平，并记录测试结果。被测人员在录入自身信息后，进入测试界面，依次从
数据库选择测试音频，按要求完成听力测试要求，保存测试记录并退出，软件还具有修改以及删除被测人员信息和测试记录的功能。本软件采用深度学习算法对被测人员进行准确度评估，发送特定的实际背景音，软件通过深度学习算法模块：“ship_clf.py”对背景音进行识别，识别结果用于对被测人员结果进行校对评估，一致即表示被测人员通过本次测试，不一致即表示被测人员本次测试错误。
72.总之，本发明的听力天赋的训练系统、方法、存储介质及电子设备，可以客观评价在不同的噪声工作环境下纯音听力，且可以客观评价淹没在复杂背景音下的特定信号的辨听能力。
73.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
74.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
75.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
76.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
77.前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。