本發(fā)明屬于醫(yī)療器械領(lǐng)域，特別涉及一種基于移頻處理提高漢語(yǔ)聲調(diào)識(shí)別率的言語(yǔ)處理方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：
對(duì)于英文語(yǔ)音識(shí)別來(lái)說(shuō)，語(yǔ)音產(chǎn)生過(guò)程中的聲波的基頻信息和周期性信息的貢獻(xiàn)較弱，但對(duì)于中文的聲調(diào)識(shí)別來(lái)講，基頻信息和周期性信息尤其重要。漢語(yǔ)聲調(diào)的識(shí)別主要是通過(guò)感知頻域基頻(F0)的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)的。其他一些聲學(xué)特性，在不同聲調(diào)下也會(huì)有所不同，這些聲學(xué)特征對(duì)聲調(diào)的識(shí)別也可能有所幫助。例如，韻母長(zhǎng)度：一般來(lái)說(shuō)，第三聲的韻母長(zhǎng)度是最長(zhǎng)的，而第四聲是最短的；聲音幅度：第三聲的峰值幅度較低，而第四聲的峰值幅度是最高的；幅度包絡(luò)和F0輪廓相關(guān)性：很多聲音的幅度變化包絡(luò)與基頻的變化輪廓有一定程度的相關(guān)性。在頻域基頻(F0)存在的情況下，這些聲學(xué)特性對(duì)聲調(diào)識(shí)別影響很小。因此，基頻輪廓為說(shuō)話(huà)人的身份鑒定，韻律辨識(shí)和聲調(diào)識(shí)別提供了重要信息。在人工耳蝸系統(tǒng)中，大量的研究證明，雖然存在較大的個(gè)體差異，但植入者的音調(diào)(頻率)感知隨植入電極從蝸尖到蝸底呈從低到高排列，與正常聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)中音調(diào)感知的部位編碼理論相符。傳統(tǒng)編碼策略在對(duì)耳蝸進(jìn)行電刺激時(shí)，電極的選擇范圍是固定的，導(dǎo)致針對(duì)較性差，并不能傳遞聲信號(hào)基頻變化的信息，功耗高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于移頻處理提高漢語(yǔ)聲調(diào)識(shí)別率的言語(yǔ)處理方法和系統(tǒng)，根據(jù)輸入聲信號(hào)頻率的變化，適當(dāng)改變刺激電極的整體位置，從而達(dá)到提高漢語(yǔ)聲調(diào)識(shí)別的效果。本發(fā)明主要針對(duì)人工耳蝸，故下面的內(nèi)容皆以人工耳蝸言語(yǔ)處理為基礎(chǔ)。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種基于移頻處理提高漢語(yǔ)聲調(diào)識(shí)別率的人工耳蝸言語(yǔ)處理方法，包括以下步驟：確定M個(gè)可用電極，H個(gè)活動(dòng)電極，固定電極序列中有M-H個(gè)電極；對(duì)輸入人工耳蝸言語(yǔ)處理器的聲信號(hào)進(jìn)行基頻提取，得到穩(wěn)定的參考基頻，默認(rèn)固定電極序列處于蝸底電極至蝸?lái)旊姌O之間的中間位置，此處為固定電極序列的默認(rèn)位置；檢測(cè)基頻變化，以百分?jǐn)?shù)表示；當(dāng)H為2時(shí)，基頻變化高于參考基頻的20％時(shí)，將固定電極序列向蝸底電極方向移動(dòng)一位；基頻變化低于參考基頻的20％時(shí)，將固定電極序列向蝸?lái)旊姌O方向移動(dòng)一位；當(dāng)H為4時(shí)，基頻變化高于參考基頻的15％時(shí)，將固定電極序列向蝸底電極方向移動(dòng)一位；高于參考基頻的30％時(shí)，將固定電極序列向蝸底電極方向移動(dòng)兩位；基頻變化低于參考基頻的15％時(shí)，將固定電極序列向蝸?lái)旊姌O方向移動(dòng)一位；低于參考基頻的30％時(shí)，將固定電極序列向蝸?lái)旊姌O方向移動(dòng)兩位；當(dāng)H為6時(shí)，基頻變化高于參考基頻的10％時(shí)，將固定電極序列向蝸底電極方向移動(dòng)一位；高于參考基頻的20％時(shí)，將固定電極序列向蝸底電極方向移動(dòng)兩位；高于參考基頻的30％時(shí)，將固定電極序列向蝸底電極方向移動(dòng)三位；基頻變化低于參考基頻的10％時(shí)，將固定電極序列向蝸?lái)旊姌O方向移動(dòng)一位；基頻變化低于參考基頻的20％時(shí)，將固定電極序列向蝸?lái)旊姌O方向移動(dòng)兩位；基頻變化低于參考基頻的30％時(shí)，將固定電極序列向蝸?lái)旊姌O方向移動(dòng)三位；確定固定電極序列后，選取能量最大的N個(gè)通道進(jìn)行刺激。優(yōu)選地，所述進(jìn)行基頻提取，得到穩(wěn)定的參考基頻，為連續(xù)提取3幀穩(wěn)定的基頻，確定為參考基頻。優(yōu)選地，所述檢測(cè)基頻變化后，隨基頻即時(shí)做出相應(yīng)移動(dòng)。優(yōu)選地，當(dāng)H為2時(shí)，刺激后200ms后，將固定電極序列切換回默認(rèn)位置。優(yōu)選地，當(dāng)H為4時(shí)，刺激后200ms后，將固定電極序列隨基頻即時(shí)做出相應(yīng)移動(dòng)。優(yōu)選地，當(dāng)H為6時(shí)，刺激后200ms后，將固定電極序列隨基頻即時(shí)做出相應(yīng)移動(dòng)。基于上述目的，本發(fā)明還提供了一種基于移頻處理提高漢語(yǔ)聲調(diào)識(shí)別率的人工耳蝸言語(yǔ)處理系統(tǒng)，包括：電極選取單元，用于確定M個(gè)可用電極，H個(gè)活動(dòng)電極，固定電極序列中有M-H個(gè)電極；基頻提取單元，與所述電極選取單元連接，用于對(duì)輸入人工耳蝸言語(yǔ)處理器的聲信號(hào)進(jìn)行基頻提取，得到穩(wěn)定的參考基頻，默認(rèn)固定電極序列處于蝸底電極至蝸?lái)旊姌O之間的中間位置，此處為固定電極序列的默認(rèn)位置；然后檢測(cè)基頻變化，以百分?jǐn)?shù)表示；移頻決策單元，與所述基頻提取單元連接，用于根據(jù)活動(dòng)電極個(gè)數(shù)H不同，進(jìn)行移頻處理，當(dāng)H為2，基頻變化高于參考基頻的20％時(shí)，將固定電極序列向蝸底電極方向移動(dòng)一位；基頻變化低于參考基頻的20％時(shí)，將固定電極序列向蝸?lái)旊姌O方向移動(dòng)一位；當(dāng)H為4，基頻變化高于參考基頻的15％時(shí)，將固定電極序列向蝸底電極方向移動(dòng)一位；高于參考基頻的30％時(shí)，將固定電極序列向蝸底電極方向移動(dòng)兩位；基頻變化低于參考基頻的15％時(shí)，將固定電極序列向蝸?lái)旊姌O方向移動(dòng)一位；低于參考基頻的30％時(shí)，將固定電極序列向蝸?lái)旊姌O方向移動(dòng)兩位；當(dāng)H為6，基頻變化高于參考基頻的10％時(shí)，將固定電極序列向蝸底電極方向移動(dòng)一位；高于參考基頻的20％時(shí)，將固定電極序列向蝸底電極方向移動(dòng)兩位；高于參考基頻的30％時(shí)，將固定電極序列向蝸底電極方向移動(dòng)三位；基頻變化低于參考基頻的10％時(shí)，將固定電極序列向蝸?lái)旊姌O方向移動(dòng)一位；基頻變化低于參考基頻的20％時(shí)，將固定電極序列向蝸?lái)旊姌O方向移動(dòng)兩位；基頻變化低于參考基頻的30％時(shí)，將固定電極序列向蝸?lái)旊姌O方向移動(dòng)三位；通道刺激單元，與所述移頻決策單元連接，用于在確定固定電極序列后，選取能量最大的N個(gè)通道進(jìn)行刺激。優(yōu)選地，所述基頻提取單元，為連續(xù)提取3幀穩(wěn)定的基頻，確定為參考基頻。優(yōu)選地，所述基頻提取單元，檢測(cè)基頻變化后，隨基頻即時(shí)做出相應(yīng)移動(dòng)。優(yōu)選地，所述移頻決策單元，當(dāng)H為2時(shí)，刺激后200ms后，將固定電極序列切換回默認(rèn)位置；當(dāng)H為4時(shí)，刺激后200ms后，將固定電極序列隨基頻即時(shí)做出相應(yīng)移動(dòng)；當(dāng)H為6時(shí)，刺激后200ms后，將固定電極序列隨基頻即時(shí)做出相應(yīng)移動(dòng)。本發(fā)明的有益效果在于：一般情況下，言語(yǔ)基頻范圍是100-350Hz，漢語(yǔ)四聲的基頻變化范圍因男女聲不同有近10dB的改變范圍。其中，女聲的四聲基頻變化范圍分別為：第一聲5.3％；第二聲40.0％；第三聲31.5％；第四聲56.6％；男聲四聲基頻變化范圍分別為：第一聲7％；第二聲39.4％；第三聲27.4％；第四聲55.5％，所以漢語(yǔ)四聲的基頻變化范圍較大，如果統(tǒng)一的使用所有的電極發(fā)出刺激，沒(méi)有針對(duì)性，對(duì)聲調(diào)識(shí)別的效果不好?，F(xiàn)有技術(shù)中對(duì)電極刺激的優(yōu)化僅僅通過(guò)提高幅度包絡(luò)與基頻的相關(guān)性，和通道自適應(yīng)動(dòng)態(tài)峰值刺激，本發(fā)明通過(guò)引入固定電極與活動(dòng)電極，只使用固定電極序列，根據(jù)聲信號(hào)頻率的變化，適當(dāng)改變固定電極序列位置，刺激不同頻率感知位置，從而提高了人工耳蝸言語(yǔ)處理器的漢語(yǔ)聲調(diào)識(shí)別率；同時(shí)，由于僅使用固定電極，有效減小了功耗；在移頻決策單元后可以與連續(xù)交替取樣或峰值選取或虛擬通道策略聯(lián)合使用，具有廣泛的適應(yīng)性和實(shí)用性。附圖說(shuō)明為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進(jìn)行說(shuō)明：圖1為本發(fā)明實(shí)施例的基于移頻處理提高漢語(yǔ)聲調(diào)識(shí)別率的人工耳蝸言語(yǔ)處理方法的步驟流程圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例的基于移頻處理提高漢語(yǔ)聲調(diào)識(shí)別率的人工耳蝸言語(yǔ)處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例的基于移頻處理提高漢語(yǔ)聲調(diào)識(shí)別率的人工耳蝸言語(yǔ)處理系統(tǒng)中活動(dòng)電極H＝2的移頻刺激示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例的基于移頻處理提高漢語(yǔ)聲調(diào)識(shí)別率的人工耳蝸言語(yǔ)處理系統(tǒng)中活動(dòng)電極H＝4的移頻刺激示意圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例的基于移頻處理提高漢語(yǔ)聲調(diào)識(shí)別率的人工耳蝸言語(yǔ)處理系統(tǒng)中活動(dòng)電極H＝6的移頻刺激示意圖。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。參見(jiàn)圖1，所示為本發(fā)明實(shí)施例的基于移頻處理提高漢語(yǔ)聲調(diào)識(shí)別率的人工耳蝸言語(yǔ)處理方法的步驟流程圖，包括以下步驟：S101，確定M個(gè)可用電極，H個(gè)活動(dòng)電極，固定電極序列中有M-H個(gè)電極；S102，對(duì)輸入人工耳蝸言語(yǔ)處理器的聲信號(hào)進(jìn)行基頻提取，得到穩(wěn)定的參考基頻，默認(rèn)固定電極序列處于蝸底電極至蝸?lái)旊姌O之間的中間位置，此處為固定電極序列的默認(rèn)位置；S103，檢測(cè)基頻變化，以百分?jǐn)?shù)表示；S104，當(dāng)H為2時(shí)，基頻變化高于參考基頻的20％時(shí)，將固定電極序列向蝸底電極方向移動(dòng)一位；基頻變化低于參考基頻的20％時(shí)，將固定電極序列向蝸?lái)旊姌O方向移動(dòng)一位；S105，當(dāng)H為4時(shí)，基頻變化高于參考基頻的15％時(shí)，將固定電極序列向蝸底電極方向移動(dòng)一位；高于參考基頻的30％時(shí)，將固定電極序列向蝸底電極方向移動(dòng)兩位；基頻變化低于參考基頻的15％時(shí)，將固定電極序列向蝸?lái)旊姌O方向移動(dòng)一位；低于參考基頻的30％時(shí)，將固定電極序列向蝸?lái)旊姌O方向移動(dòng)兩位；S106，當(dāng)H為6時(shí)，基頻變化高于參考基頻的10％時(shí)，將固定電極序列向蝸底電極方向移動(dòng)一位；高于參考基頻的20％時(shí)，將固定電極序列向蝸底電極方向移動(dòng)兩位；高于參考基頻的30％時(shí)，將固定電極序列向蝸底電極方向移動(dòng)三位；基頻變化低于參考基頻的10％時(shí)，將固定電極序列向蝸?lái)旊姌O方向移動(dòng)一位；基頻變化低于參考基頻的20％時(shí)，將固定電極序列向蝸?lái)旊姌O方向移動(dòng)兩位；基頻變化低于參考基頻的30％時(shí)，將固定電極序列向蝸?lái)旊姌O方向移動(dòng)三位；S107，確定固定電極序列后，選取能量最大的N個(gè)通道進(jìn)行刺激。進(jìn)一步地，S102中所述進(jìn)行基頻提取，得到穩(wěn)定的參考基頻，為連續(xù)提取3幀穩(wěn)定的基頻，確定為參考基頻。進(jìn)一步地，所述S103步驟后，隨基頻即時(shí)做出相應(yīng)移動(dòng)。進(jìn)一步地，當(dāng)H為2時(shí)，刺激后200ms后，將固定電極序列切換回默認(rèn)位置。進(jìn)一步地，當(dāng)H為4時(shí)，刺激后200ms后，將固定電極序列隨基頻即時(shí)做出相應(yīng)移動(dòng)。進(jìn)一步地，當(dāng)H為6時(shí)，刺激后200ms后，將固定電極序列隨基頻即時(shí)做出相應(yīng)移動(dòng)。與上述基于移頻處理提高漢語(yǔ)聲調(diào)識(shí)別率的人工耳蝸言語(yǔ)處理方法對(duì)應(yīng)的是，本發(fā)明又一實(shí)施例提供了基于移頻處理提高漢語(yǔ)聲調(diào)識(shí)別率的人工耳蝸言語(yǔ)處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，包括：電極選取單元101，用于確定M個(gè)可用電極，H個(gè)活動(dòng)電極，固定電極序列中有M-H個(gè)電極；基頻提取單元102，與電極選取單元101連接，用于對(duì)輸入人工耳蝸言語(yǔ)處理器的聲信號(hào)進(jìn)行基頻提取，得到穩(wěn)定的參考基頻，默認(rèn)固定電極序列處于蝸底電極至蝸?lái)旊姌O之間的中間位置，此處為固定電極序列的默認(rèn)位置；然后檢測(cè)基頻變化，以百分?jǐn)?shù)表示；移頻決策單元103，與基頻提取單元102連接，用于根據(jù)活動(dòng)電極個(gè)數(shù)H不同，進(jìn)行移頻處理，當(dāng)H為2，基頻變化高于參考基頻的20％時(shí)，將固定電極序列向蝸底電極方向移動(dòng)一位；基頻變化低于參考基頻的20％時(shí)，將固定電極序列向蝸?lái)旊姌O方向移動(dòng)一位；當(dāng)H為4，基頻變化高于參考基頻的15％時(shí)，將固定電極序列向蝸底電極方向移動(dòng)一位；高于參考基頻的30％時(shí)，將固定電極序列向蝸底電極方向移動(dòng)兩位；基頻變化低于參考基頻的15％時(shí)，將固定電極序列向蝸?lái)旊姌O方向移動(dòng)一位；低于參考基頻的30％時(shí)，將固定電極序列向蝸?lái)旊姌O方向移動(dòng)兩位；當(dāng)H為6，基頻變化高于參考基頻的10％時(shí)，將固定電極序列向蝸底電極方向移動(dòng)一位；高于參考基頻的20％時(shí)，將固定電極序列向蝸底電極方向移動(dòng)兩位；高于參考基頻的30％時(shí)，將固定電極序列向蝸底電極方向移動(dòng)三位；基頻變化低于參考基頻的10％時(shí)，將固定電極序列向蝸?lái)旊姌O方向移動(dòng)一位；基頻變化低于參考基頻的20％時(shí)，將固定電極序列向蝸?lái)旊姌O方向移動(dòng)兩位；基頻變化低于參考基頻的30％時(shí)，將固定電極序列向蝸?lái)旊姌O方向移動(dòng)三位；通道刺激單元104，與移頻決策單元103連接，用于在確定固定電極序列后，選取能量最大的N個(gè)通道進(jìn)行刺激。進(jìn)一步地，在具體應(yīng)用實(shí)例中，基頻提取單元102，為連續(xù)提取3幀穩(wěn)定的基頻，確定為參考基頻。進(jìn)一步地，在具體應(yīng)用實(shí)例中，基頻提取單元102檢測(cè)基頻變化后，隨基頻即時(shí)做出相應(yīng)移動(dòng)。進(jìn)一步地，在具體應(yīng)用實(shí)例中，移頻決策單元103，當(dāng)H為2時(shí)，刺激后200ms后，將固定電極序列切換回默認(rèn)位置；當(dāng)H為4時(shí)，刺激后200ms后，將固定電極序列隨基頻即時(shí)做出相應(yīng)移動(dòng)；當(dāng)H為6時(shí)，刺激后200ms后，將固定電極序列隨基頻即時(shí)做出相應(yīng)移動(dòng)。在切換回默認(rèn)位置和隨基頻即時(shí)做出相應(yīng)移動(dòng)的過(guò)程中，基頻提取單元102不再進(jìn)行基頻提取。本發(fā)明用于物理電極多于20個(gè)的人工耳蝸。具體實(shí)施例中24個(gè)可用電極，電極編號(hào)1-24號(hào)，對(duì)應(yīng)從蝸?lái)數(shù)轿伒?，即從低頻到高頻，6個(gè)活動(dòng)電極，那么固定電極為18個(gè)，固定電極序列為4-21號(hào)電極。即分為18個(gè)通道，以第4號(hào)電極代表最低頻的第一通道；以第21號(hào)電極代表最高頻的第二十四個(gè)通道。每一幀只分頻18個(gè)通道，電極號(hào)記為E1-E18。默認(rèn)模式下，第4-21號(hào)電極分別對(duì)應(yīng)E1-E18。E1-E18的選擇是連續(xù)的。E1-E18的選擇隨輸入聲信號(hào)基頻的變化而變化。極限是：E1-E18對(duì)應(yīng)第1到第18號(hào)電極或E1-E18對(duì)應(yīng)7-24號(hào)電極。一般來(lái)說(shuō)，兩邊蝸?lái)?蝸底(低頻/高頻)的活動(dòng)電極個(gè)數(shù)要相等對(duì)稱(chēng)。活動(dòng)電極個(gè)數(shù)不小于2個(gè)，不大于6個(gè)。固定電極個(gè)數(shù)不大于22，不小于18。具體實(shí)施例中，參見(jiàn)圖3-5，圖中上半部分兩個(gè)波形圖為基頻曲線，曲線1為基頻的大?。幌掳氩糠值膬蓚€(gè)坐標(biāo)圖表示固定電極序列，小圓圈2表示該電極被激活。參見(jiàn)圖3，若活動(dòng)電極為2個(gè)，即1對(duì)，記為1級(jí)；當(dāng)基頻提取單元102獲得穩(wěn)定的參考基頻后，基頻變化超過(guò)的20％即開(kāi)始移頻，若高于參考基頻的20％，將固定電極序列向蝸底方向移動(dòng)。固定電極序列默認(rèn)位置為第2到第23號(hào)電極，活動(dòng)電極為第1及第24號(hào)電極。當(dāng)檢測(cè)基頻變化為原來(lái)的120％，即高于參考基頻20％時(shí)，小圓圈2移位為第3到第24號(hào)電極，；當(dāng)檢測(cè)基頻變化為原來(lái)的80％時(shí)，小圓圈2移位為第1到第22號(hào)電極。參見(jiàn)圖4，若為2對(duì)，記為2級(jí)；當(dāng)基頻提取單元102獲得穩(wěn)定的參考基頻后，基頻變化超過(guò)15％即開(kāi)始移頻，移頻方向與上述一致，高于參考基頻的15％固定電極序列向編號(hào)大的電極移動(dòng)一位，低于參考基頻的15％固定電極序列向編號(hào)小的電極移動(dòng)一位；高于參考基頻的30％固定電極序列再向編號(hào)大的電極移動(dòng)一位，與默認(rèn)位置相比移動(dòng)了兩位，低于參考基頻的30％固定電極序列向編號(hào)小的電極移動(dòng)一位，與默認(rèn)位置相比移動(dòng)了兩位。通過(guò)圖4中曲線1的大小變化與小圓圈2的位置對(duì)應(yīng)，可見(jiàn)移頻效果很好。參見(jiàn)圖5，若為3對(duì)，記為3級(jí)；當(dāng)基頻提取單元102獲得穩(wěn)定的參考基頻后，基頻變化超過(guò)的10％即開(kāi)始移頻，移頻方向與上述一致，高于參考基頻的10％固定電極序列向編號(hào)大的電極移動(dòng)一位，低于參考基頻的10％固定電極序列向編號(hào)小的電極移動(dòng)一位；高于參考基頻的20％固定電極序列再向編號(hào)大的電極移動(dòng)一位，與默認(rèn)位置相比移動(dòng)了兩位，低于參考基頻的20％固定電極序列向編號(hào)小的電極移動(dòng)一位，與默認(rèn)位置相比移動(dòng)了兩位；高于參考基頻的30％固定電極序列再向編號(hào)大的電極移動(dòng)一位，與默認(rèn)位置相比移動(dòng)了三位，低于參考基頻的30％固定電極序列向編號(hào)小的電極移動(dòng)一位，與默認(rèn)位置相比移動(dòng)了三位。通過(guò)圖5中曲線1的大小變化與小圓圈2的位置對(duì)應(yīng)，可見(jiàn)移頻效果很好。最后說(shuō)明的是，以上優(yōu)選實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通過(guò)上述優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。