数字助听器中声源定位及响度补偿算法的研究

摘要

数字助听器的主要作用是对听障患者进行听力补偿。声源定位和响度补偿是影响数字助听器性能的关键技术。本文在研究传统算法的基础上，对响度补偿和声源定位算法做了进一步的研究，并提出了改进算法，以提高数字助听器的性能。论文的主要工作包括：
　　（1）深入研究了基于TDOA的声源定位技术，重点研究了噪声影响下基于谱减法和基于小波阈值去噪的时延估计方法，并对其进行了改进。由于较强的噪声会严重影响时延估计的准确性，因此本文在谱减法的基础上，再利用小波阈值去噪的方法进一步消除噪声对时延估计的影响，提高了系统的抗噪声性能，以提高声源定位的有效性和精确性。
　　（2）深入研究了小波域的响度补偿方法。由于数字助听器中存在底噪，导致响度补偿在放大语音信号的同时也放大了噪声。为了减小噪声的影响，通常是在响度补偿前进行噪声消除等预处理。本文研究了基于小波阈值去噪的响度补偿方法，在不添加预处理的前提下，通过设置适当的阈值仅对表征信号的部分进行放大，从而在响度补偿的同时，减少了噪声对补偿后语音的影响。
　　（3）对数字助听器中的响度补偿算法进行了深入研究。由于传统的响度补偿算法使语音的高频部分在响度补偿过程中压缩放大的强度过大，会对补偿后的语音产生负面影响。因此，本文提出对语音信号的高频进行压缩搬移，在实现响度补偿的同时，有效降低了响度补偿带来的负面影响，从而提高了高频严重损伤的听障患者对语音的辨识率。

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第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2听力损伤与助听技术的发展

1.3国内外研究现状

1.4数字助听器的基本原理

1.5本文的主要研究内容

第二章 语音基础知识及助听器关键算法

2.1语音的基础知识与特性

2.2数字助听器中的关键算法

2.3听觉障碍和听力测试

2.4本章小结

第三章 基于TDOA的声源定位算法

3.1广义互相关与互功率谱相位法

3.2基于TDOA的声源定位原理

3.3实验仿真及结果分析

3.4本章小结

第四章 基于小波变换的响度补偿算法

4.1小波变换与多分辨率分析

4.2响度补偿原理

4.3基于小波变换的响度补偿算法

4.4实验结果及分析

4.5本章小结

第五章 改进的多通道响度补偿算法

5.1多频段非等带宽响度补偿原理

5.2压缩移频算法

5.3四通道QMFB设计

5.4基于高频谱压缩搬移的响度补偿算法

5.5实验结果及分析

5.6本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文

附录2 攻读硕士学位期间申请的专利

致谢