一种用于数字助听器的低复杂度高分辨率啸叫检测抑制方法及系统与流程

本发明涉及听力辅助设备，具体涉及一种用于数字助听器的低复杂度高分辨率啸叫检测抑制方法及系统。

背景技术：

1、助听器作为一种重要的听力辅助设备，广泛应用于不同程度的听力损失患者；助听器通常包含一个麦克风用以采集声音信号、一个信号处理器用以对麦克风采集到的信号进行响度补偿或更多算法处理和一个输出声音的扬声器；

2、然而，在实际使用中，由于助听器的体积较小使得其麦克风容易接收到扬声器输出的被放大过的信号从而使得助听器产生声反馈问题而引发啸叫，不仅影响用户的舒适度，还可能损害用户的听力健康；目前在使用快速傅里叶变换进行啸叫检测时需要足够的频率分辨率以提升检测准确率，而在数字助听器的信号处理流程中还需要算力运行助听器关键的听力补偿和噪声抑制算法，这样直接增加快速傅里叶变换的长度使得所带来的计算量和存储空间资源消耗过大；因此，需要设计一种用于数字助听器的低复杂度高分辨率啸叫检测抑制方法及系统。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服现有技术的不足，为更好的有效解决目前在使用快速傅里叶变换进行啸叫检测时需要足够的频率分辨率以提升检测准确率，而在数字助听器的信号处理流程中还需要算力运行助听器关键的听力补偿和噪声抑制算法，这样直接增加快速傅里叶变换的长度使得所带来的计算量和存储空间资源消耗过大的问题，提供了一种用于数字助听器的低复杂度高分辨率啸叫检测抑制方法及系统，其实现了具有通过多级处理和逐步细化的方式降低计算复杂度并提升检测精度的功能，且通过数字助听器中的多通道分解模块和滤波模块能以极小的资源开销在低功耗和低算力平台部署并运行，而通过权重调整机制进行预置权重调整确保了系统在实际应用中稳定准确地检测并抑制啸叫。

2、为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

3、一种用于数字助听器的低复杂度高分辨率啸叫检测抑制方法及系统，包括以下步骤，

4、步骤a，采集周围环境的声音信号并转换为数字信号，再对数字信号进行预处理，获得预处理后信号；

5、步骤b，将预处理后信号经多通道滤波器组分解处理并输出多通道信号；

6、步骤c，根据多通道信号的能量分布情况检测当前环境声音信号是否存在啸叫，获得啸叫检测结果；

7、步骤d，采用上位机判别啸叫检测结果是否准确，若啸叫检测结果出现错误，则进行自动权值调整，若啸叫检测结果正确，则关闭权重调整流程；

8、步骤e，基于啸叫检测结果测算反馈增益并完成啸叫抑制作业。

9、前述的一种用于数字助听器的低复杂度高分辨率啸叫检测抑制方法，步骤a，采集周围环境的声音信号并转换为数字信号，再对数字信号进行预处理，获得预处理后信号，其中对数字信号进行预处理并获得预处理后信号具体是统计经滤波后的宽带数字信号的短时能量i，若短时能量i大于设定能量阈值th，则在采集滤波过程中降低信号增益。

10、前述的一种用于数字助听器的低复杂度高分辨率啸叫检测抑制方法，步骤b，将预处理后信号经多通道滤波器组分解处理并输出多通道信号，其中具体是将预处理后信号均匀划分为n个频率互有交叠的通道，再对每个通道内的信号进行d倍采样抽取，且抽取率d≤n/2，而输出的多通道信号为ch(1)、ch(2)……ch(n)。

11、前述的一种用于数字助听器的低复杂度高分辨率啸叫检测抑制方法，步骤c，根据多通道信号的能量分布情况检测当前环境声音信号是否存在啸叫，获得啸叫检测结果，具体步骤如下，

12、步骤c1，计算每个通道的能量e(1)、e(2)……e(n)并获取最大能量通道的通道序号m1及能量值e(m1)，再获取次大能量通道的通道序号m2及能量值e(m2)；

13、步骤c2，根据助听器先验啸叫频段设置啸叫判别频段的上边界hi和下边界lo，再判别m1和m2是否满足lo<m1<hi或lo<m2<hi，若不满足，则判定不存在啸叫，若满足，则继续后续步骤；

14、步骤c3，预设权重w，并将权重w与最大通道能量e(m1)、次大通道能量e(m2)及短时能量i进行加权计算，如公式（1）所示，

15、y0 = w(0)*i + w(1)*e(m1) +w(2)*e(m2) +b0（1）

16、其中，y0为第一运算结果，w(0)、w(1)和w(2)均为权值，b0为偏移量，若第一运算结果y0＞0，则记录最大能量通道序号m1及最大能量通道信号样点ch(m1)并继续后续步骤，若第一运算结果y0≤0，则判定不存在啸叫；

17、步骤c4，将记录的最大能量通道信号样点ch(m1)进行短时傅里叶变换，再将最大能量频点能量p与权值w进行运算并获得第二运算结果y1，如公式（2）所示，

18、y1=w(3)*p+w(4)*i+w(5)*e(m1)+w(6)*e(m2)+b1（2）

19、其中，w(3)、w(4)、w(5)和w(6) 均为权值，b1为偏移量，若第二运算结果y1＞0，则判定检测到啸叫，若第二运算结果y1≤0，则判定未检测到啸叫。

20、前述的一种用于数字助听器的低复杂度高分辨率啸叫检测抑制方法，步骤d，采用上位机判别啸叫检测结果是否准确，若啸叫检测结果出现错误，则进行自动权值调整，若啸叫检测结果正确，则关闭权重调整流程，具体步骤如下，

21、步骤d1，若第一运算结果y0＞0，则上位机判定啸叫未产生，若第一运算结果y0≤0，则上位机判定存在啸叫并设置参数k0调整梯度，对权值w进行调整具体步骤如下，如公式（3）所示，

22、w(0)´=w(0) - y0*k0*i，

23、w(1)´=w(1)-y0*k0*e(m1)，

24、w(2)´=w(2) - y0*k0*e(m2)，

25、b0´=b0-y0*k0（3）

26、其中，w(0)´、w(1)´和w(2)´均为调整后权值，b0´为调整后偏移量；

27、步骤d2，若第二运算结果y1>0，则上位机判定为啸叫未产生，若第二运算结果y1≤0，则上位机判别为啸叫产生并设置k1为调整梯度，对权值w进行调整具体步骤如下，如公式（4）所示，

28、w(3)´=w(3)-y1*k1*p，

29、w(4)´=w(4)-y1*k1*i，

30、w(5)´=w(5)-y1*k1*e(m1)，

31、w(6)´=w(6)-y1*k1*e(m2)，

32、b1´=b1-y1*k1；（4）

33、其中，w(3)´、w(4)´、w(5)´和w(6)´均为调整后权值，b1´为调整后偏移量。

34、前述的一种用于数字助听器的低复杂度高分辨率啸叫检测抑制方法，步骤e，基于啸叫检测结果测算反馈增益并完成啸叫抑制作业，其中具体是采用检测得到的最大能量通道序号m1及最大能量通道信号样点ch(m1)测算反馈增益，具体步骤如下，

35、步骤e1，获取通道m1上历史经助听器算法通道增益g(m1)处理后的通道信号cg(m1)，其中cg(m1)为4毫秒之前的通道m1信号，g(m1)为通道m1上对应的算法总增益；

36、步骤e2，通过最小均方误差法测算历史帧m1通道的反馈增益f(m1)´，如公式（5）所示，

37、f(m1)´=f(m1)+c*cg(m1)*(ch(m1)-f(m1)*cg(m1))（5）

38、其中，f(m1)为测算前反馈增益，c为更新步长；

39、步骤e3，若y1>0，即检测到啸叫产生，则对通道进行增益抑制，具体增益抑制过程为，若通道增益g(m1)>1/abs(f(m1))，则通道增益g(m1)=1/abs(f(m1))。

40、一种用于数字助听器的低复杂度高分辨率啸叫检测抑制系统，包括信号采集模块、预处理模块、啸叫检测模块、检测判别模块和啸叫抑制模块，所述信号采集模块用于采集周围环境的声音信号并转换为数字信号，再对数字信号进行预处理并获得预处理后信号；所述预处理模块用于将预处理后信号经多通道滤波器组分解处理并输出多通道信号；所述啸叫检测模块用于根据多通道信号的能量分布情况检测当前环境声音信号是否存在啸叫并获得啸叫检测结果；所述检测判别模块用于采用上位机判别啸叫检测结果是否准确；所述啸叫抑制模块用于基于啸叫检测结果测算反馈增益并完成啸叫抑制作业。

41、前述的一种用于数字助听器的低复杂度高分辨率啸叫检测抑制系统，所述检测判别模块中若啸叫检测结果出现错误，则进行自动权值调整，若啸叫检测结果正确，则关闭权重调整流程。

42、本发明的有益效果是：本发明的一种用于数字助听器的低复杂度高分辨率啸叫检测抑制方法及系统，首先采集周围环境的声音信号并转换为数字信号，再对数字信号进行预处理并获得预处理后信号，接着将预处理后信号经多通道滤波器组分解处理并输出多通道信号，再根据多通道信号的能量分布情况检测当前环境声音信号是否存在啸叫并获得啸叫检测结果，随后采用上位机判别啸叫检测结果是否准确，若啸叫检测结果出现错误，则进行自动权值调整，若啸叫检测结果正确，则关闭权重调整流程，再基于啸叫检测结果测算反馈增益并完成啸叫抑制作业；本发明实现了具有通过多级处理和逐步细化的方式降低计算复杂度并提升检测精度的功能，且通过数字助听器中的多通道分解模块和滤波模块能以极小的资源开销在低功耗和低算力平台部署并运行，而通过权重调整机制进行预置权重调整确保了系统在实际应用中稳定准确地检测并抑制啸叫。