第31卷第1期哈尔滨工程大学学报Vo.l31l.12010年1月JournalofHarbinEngineeringUniversityJan.2010do:i10.3969/.jissn.1006-7043.2010.01.023增加电极位置信息的电子耳蜗听觉仿真模型关添1,宫琴1,2(1.清华大学生物医学工程研究中心,广东深圳518055;2.清华大学医学院,北京100084)摘要:为了改进以正弦信号合成的电子耳蜗听觉仿真模型在仿真电子耳蜗植入患者所感知的语音信息的缺陷,建立了增加电极位置信息的正弦信号合成的听觉仿真模型.通过大样本量的不同汉语语言材料的听觉仿真实验,其中包括按元音、辅音、数字、音调和单字词等5种汉语语言材料,研究了基于连续交叉采样算法的不同实验条件下电极位置对言语识别率的影响,得出了汉语元音和单字词对植入深度更加敏感的结论.为进一步将这一仿真模型应用到电子耳蜗研究上奠定了基础.关键词:电子耳蜗;听觉仿真模型;语音信号处理;电极位置信息中图分类号:R318.18文献标识码:A文章编号:1006-7043(2010)01-0128-05AnenhancedacousticsimulationmodelforcochlearimplantsusingelectrodesiteinformationGUANTian1,GONGQin1,2(1.ResearchCenterofBiomedicalEngineering,TsinghuaUniversity,Shenzhen,518055,China;2.MedicalSchoo,lTsinghuaUn-iversity,Beijing100084,China)Abstract:Problemsoccurinacousticsmiulationmodelsbasedonsynthesizingsinusoidalsignalstotestcochlearmiplantpatients'abilitytorecognizespeechinformation.Anmiprovedacousticsmiulationmodelwasproposedthatsynthesizess-inusoidalsignalsthatareadaptedtoelectrodesites.AlargenumberofexpermientswererunusingdifferentMandarinma-terials,includingvowels,consonants,numbers,tonesandmonosyllabicwords.Allexpermientswerebasedoncontinu-ousinterleavedsampler(CIS)algorithmwithdifferentelectrodeinsertiondepths.ResultsdemonstratedthatMandarinvowelsandmonosyllabicwordswerecomparativelysensitivetoelectrodeinsertiondepth.Itestablishedanmiportationfoundationforelectrodesiteinformationincochlearmiplantacousticsmiulationmodels.Keywords:cochlearimplan;tacousticsimulationmode;lspeechprocessing;electrodesiteinformation收稿日期:2008-10-09.基金项目:国家自然科学基金资助项目(30800234);北京市自然科学基金资助项目(3082012);伍舜德博士医学科学研究基金资助项目(20240000806).作者简介:关添(1978-),男,博士后;宫琴(1968-),女,副教授,E-mai:lgongqin@mai.ltsing-hua.edu.cn.电子耳蜗(cochlearimplan,tCI)是目前唯一能使全聋患者恢复听觉的装置[1].听觉仿真实验已被很多国内外研究者用来测试各种传递不同语音信息的算法对言语理解的影响.电子耳蜗听觉仿真模型是基于人耳的生理结构和听觉认知的基本原理,根据不同的算法结构采用不同仿真方法来模拟电子耳蜗植入患者所感知的语音信息.由于植入患者只能利用有限的信息表征语音信号,而丢掉了某些细节特征;正常听力人群的听力系统中也只有听神经元的对应部分可以被兴奋,而其余的听神经元则不能被兴奋.因此,可以利用简化的耳蜗模型对语音信息进行处理,这样得出的合成声音只包含电子耳蜗所传递的信息,从而建立起特定语音处理算法的电子耳蜗仿真模型.电子耳蜗的听觉仿真模型根据合成仿真声音的信号特点分为3类:1)正弦信号合成的听觉仿真模型;2)噪声信号合成的听觉仿真模型;3)高斯包络音调脉冲信号合成的听觉仿真模型.正弦信号合成的听觉仿真模型利用每个通道通过带通滤波后的信号包络来调制一组不同频率的正弦信号(正弦信号的频率对应该滤波器通带的中心频率),最终将正弦信号合成得出仿真声音[2].噪声信号合成的听觉仿真模型利用通过带通滤波器的语音信号包络调制通过同样通道数的白噪声脉冲序列,调制后脉冲序列的组合合成出仿真声音[3].高斯包络音调脉冲信号合成的听觉仿真模型利用高斯包络调制一组纯音(或者噪声)信号(纯音信号的频率对应电极位置信息)生成脉冲序列,然后利用对应通道的语音信号包络再对该脉冲序列进行幅度调制,最终合成仿真声音[4].这3类常用的仿真模型中只有第3类模型利用纯音...
