本發(fā)明及醫(yī)療保健技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種智能化叩齒訓(xùn)練裝置及方法。

背景技術(shù)：

無(wú)論從傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)還是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的角度來(lái)講，叩齒都是一種很好的養(yǎng)生習(xí)慣。經(jīng)常叩齒能夠健齒、固齒，增強(qiáng)牙體本身的抵抗力，減少疾病發(fā)生。但生活中人們往往因?yàn)闀r(shí)間緊張或者疏忽而忘記叩齒，不能養(yǎng)成天天叩齒的好習(xí)慣；此外，即使能夠堅(jiān)持叩齒習(xí)慣的人群，也往往因?yàn)椴恢烂刻爝谍X的合理時(shí)間，每次叩齒的合理頻率、次數(shù)與力度，而達(dá)不到最佳叩齒效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種智能化叩齒訓(xùn)練裝置及方法，能夠定時(shí)提醒人們進(jìn)行叩齒，并對(duì)叩齒時(shí)間以及叩齒頻率、次數(shù)和力度進(jìn)行規(guī)范，促使人們養(yǎng)成天天叩齒的好習(xí)慣，同時(shí)達(dá)到最佳叩齒效果。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種智能化叩齒訓(xùn)練裝置，包括智能耳機(jī)和智能終端，所述的智能耳機(jī)上設(shè)有揚(yáng)聲器、麥克風(fēng)、信號(hào)處理模塊和通訊控制模塊，所述的信號(hào)處理模塊包括模擬前端電路、a/d變換采集電路和聲音特征提取電路，智能耳機(jī)的麥克風(fēng)依次通過(guò)模擬前端電路、a/d變換采集電路和聲音特征提取電路連接通訊控制模塊，通訊控制模塊還連接揚(yáng)聲器；

所述的智能終端包括交互通訊模塊、叩齒聲音存儲(chǔ)模塊、叩齒操播放模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、定時(shí)模塊和計(jì)數(shù)模塊，交互通訊模塊、叩齒聲音存儲(chǔ)模塊、叩齒操播放模塊、定時(shí)模塊和計(jì)數(shù)模塊分別與數(shù)據(jù)處理模塊連接，智能終端的交互通訊模塊與智能耳機(jī)的通訊控制模塊通過(guò)通信通道雙向傳輸數(shù)據(jù)。

所述的智能耳機(jī)的通訊控制模塊還包括編碼模塊和信號(hào)調(diào)制模塊，智能終端的交互通訊模塊還包括解碼模塊和信號(hào)解調(diào)模塊。

所述的模擬前端電路和a/d變換采集電路由音頻解碼芯片uda1380及其外圍電路構(gòu)成，音頻解碼芯片uda1380的音頻輸入接口連接麥克風(fēng)。

所述的通信通道為耳機(jī)連接線或usb數(shù)據(jù)線。

所述的通信通道為無(wú)線藍(lán)牙通道。

所述的智能耳機(jī)還包括電源模塊，電源模塊為智能耳機(jī)的信號(hào)處理模塊和通訊控制模塊供電。

一種利用權(quán)利要求1或2所述的智能化叩齒訓(xùn)練裝置進(jìn)行智能化叩齒訓(xùn)練的方法，包括以下步驟：

a、根據(jù)醫(yī)學(xué)研究得到的叩齒最佳頻率、力度和次數(shù)編輯制作叩齒操，并在智能終端的叩齒操播放模塊上存儲(chǔ)叩齒操，根據(jù)用戶每天叩齒的合理時(shí)間設(shè)置智能終端的定時(shí)模塊，利用定時(shí)模塊設(shè)定叩齒操的播放時(shí)間，并在計(jì)數(shù)模塊中設(shè)置最佳叩齒次數(shù)；

b、將智能終端和智能耳機(jī)通過(guò)有線或無(wú)線通信通道連接，使智能終端的交互通訊模塊和智能手機(jī)的通訊控制模塊實(shí)現(xiàn)雙向通信，用戶佩戴智能耳機(jī)并將智能終端設(shè)置為學(xué)習(xí)模式，通過(guò)多次叩齒后在智能終端的叩齒聲音存儲(chǔ)模塊中建立用戶叩齒聲音特征庫(kù)；

c、將智能終端設(shè)置為訓(xùn)練模式，智能終端在設(shè)定時(shí)間播放叩齒操，同時(shí)智能耳機(jī)采集用戶叩齒的聲音信號(hào)或振動(dòng)信號(hào)并提取叩齒的聲音特征，帶有叩齒的聲音特征的信號(hào)通過(guò)通訊控制模塊發(fā)送到智能終端并與用戶叩齒聲音特征庫(kù)進(jìn)行匹配，若聲音特征匹配成功則在計(jì)數(shù)模塊累計(jì)用戶有效叩齒次數(shù)，當(dāng)用戶有效叩齒次數(shù)小于最佳叩齒次數(shù)時(shí)，循環(huán)播放叩齒操，當(dāng)用戶有效叩齒次數(shù)等于最佳叩齒次數(shù)時(shí)，停止播放叩齒操。

所述的步驟b中建立用戶叩齒聲音特征庫(kù)時(shí)，用戶手動(dòng)觸發(fā)一次學(xué)習(xí)按鍵后，進(jìn)行一次叩齒，智能耳機(jī)采集用戶叩齒的聲音信號(hào)或振動(dòng)信號(hào)并提取叩齒的聲音特征，通過(guò)通訊控制模塊將帶有叩齒的聲音特征的信號(hào)發(fā)送到智能終端的叩齒聲音存儲(chǔ)模塊中，用戶經(jīng)過(guò)多次觸發(fā)學(xué)習(xí)按鍵和多次叩齒后，智能終端的叩齒聲音存儲(chǔ)模塊建立用戶叩齒聲音特征庫(kù)。

所述的步驟c中通訊控制模塊將帶有叩齒的聲音特征的信號(hào)發(fā)送到智能終端的叩齒聲音存儲(chǔ)模塊中，若智能終端的叩齒聲音存儲(chǔ)模塊接收到的信號(hào)中表征聲音特征的各項(xiàng)參數(shù)始終全部為空，則表明用戶此時(shí)沒(méi)有叩齒，智能終端的叩齒操播放模塊循環(huán)播放叩齒操；若智能終端的叩齒聲音存儲(chǔ)模塊接收到的信號(hào)中表征聲音特征的各項(xiàng)參數(shù)不全為空，智能終端的聲音特征分析模塊將當(dāng)前獲取的聲音特征與用戶叩齒聲音特征庫(kù)中的各個(gè)聲音特征進(jìn)行匹配，若當(dāng)前獲取的聲音特征能夠與用戶叩齒聲音特征庫(kù)中的至少一個(gè)聲音特征相匹配，則將智能終端計(jì)數(shù)模塊中的用戶有效叩齒次數(shù)增加一次，當(dāng)用戶有效叩齒次數(shù)小于最佳叩齒次數(shù)時(shí)，智能終端的叩齒操播放模塊循環(huán)播放叩齒操，當(dāng)用戶的有效叩齒次數(shù)等于最佳叩齒次數(shù)時(shí)，智能終端的叩齒操播放模塊停止播放叩齒操。

所述的智能耳機(jī)的信號(hào)處理模塊通過(guò)聲音預(yù)處理和線性預(yù)測(cè)分析方法提取叩齒聲音的聲音特征，所述的聲音預(yù)處理過(guò)程包括濾波、預(yù)加重、分幀、加窗和端點(diǎn)檢測(cè)，所述的聲音特征包括幅度、線性預(yù)測(cè)系數(shù)特征矢量、lpc倒譜特征矢量和mel倒譜參數(shù)。

本發(fā)明通過(guò)在常規(guī)耳機(jī)上設(shè)置信號(hào)處理模塊和通訊控制模塊，能夠采集和提取用戶的叩齒聲音及其聲音特征，并將叩齒聲音的聲音特征傳送到智能終端，結(jié)合智能終端的叩齒聲音存儲(chǔ)模塊和數(shù)據(jù)處理模塊判斷用戶是否在叩齒，進(jìn)而對(duì)用戶的叩齒頻率、次數(shù)和力度進(jìn)行規(guī)范管理，保證用戶的叩齒運(yùn)動(dòng)達(dá)到良好的保健效果；本發(fā)明利用智能終端的叩齒操播放模塊和定時(shí)模塊定時(shí)提醒用戶進(jìn)行叩齒，有利于人們天天叩齒習(xí)慣的養(yǎng)成。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明所述的智能化叩齒訓(xùn)練裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明所述的智能化叩齒訓(xùn)練方法的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本發(fā)明所述的一種智能化叩齒訓(xùn)練裝置，包括智能耳機(jī)和智能終端，智能耳機(jī)上設(shè)有揚(yáng)聲器、麥克風(fēng)、信號(hào)處理模塊和通訊控制模塊。當(dāng)本發(fā)明采用氣導(dǎo)式麥克風(fēng)時(shí)，采集用戶叩齒的聲音信號(hào)，氣導(dǎo)式麥克風(fēng)應(yīng)位于用戶的嘴部附近；當(dāng)本發(fā)明采用骨導(dǎo)式麥克風(fēng)時(shí)，采集用戶叩齒的振動(dòng)信號(hào)，骨導(dǎo)式麥克風(fēng)應(yīng)緊貼人體的耳部。本發(fā)明的信號(hào)處理模塊用于對(duì)麥克風(fēng)采集的聲音信號(hào)或振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行處理，包括模擬前端電路、a/d變換采集電路和聲音特征提取電路，智能耳機(jī)的麥克風(fēng)依次通過(guò)模擬前端電路、a/d變換采集電路和聲音特征提取電路連接通訊控制模塊。

當(dāng)用戶叩齒時(shí)，智能耳機(jī)的麥克風(fēng)采集用戶叩齒的聲音信號(hào)或振動(dòng)信號(hào)，在將聲音信號(hào)或振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后傳輸給信號(hào)處理模塊的模擬前端電路和a/d變換采集電路，經(jīng)過(guò)模擬前端電路和a/d變換采集電路處理的電信號(hào)輸出至聲音特征提取電路，進(jìn)行用戶叩齒的聲音特征的提取。本實(shí)施例中的模擬前端電路和a/d變換采集電路由音頻解碼芯片uda1380及其外圍電路構(gòu)成，音頻解碼芯片uda1380的音頻輸入接口連接麥克風(fēng)。需要說(shuō)明的是，模擬前端電路和a/d變換采集電路用于對(duì)麥克風(fēng)輸出的模擬電信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理，使其最大程度保留用戶叩齒時(shí)的完整聲音特征。具體的包括模擬濾波與a/d采樣處理，濾除干擾，數(shù)字化信號(hào)以方便后續(xù)處理。會(huì)出現(xiàn)噪聲濾除不徹底，或信號(hào)畸變等情況，需要后端邏輯最大程度克服這些影響。

本發(fā)明的聲音特征提取電路通過(guò)傳統(tǒng)、成熟的濾波和后端處理邏輯對(duì)a/d變換采集電路輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理并提取聲音特征，（后端處理邏輯主要包括：聲音預(yù)處理和聲音特征提取等邏輯，目前是在微處理器中運(yùn)行程序?qū)崿F(xiàn)的，未來(lái)可通過(guò)自己設(shè)計(jì)芯片而用芯片硬件邏輯來(lái)實(shí)現(xiàn)）帶有提取的聲音特征的信號(hào)通過(guò)通訊控制模塊發(fā)送到智能終端。本發(fā)明智能耳機(jī)的通訊控制模塊還連接揚(yáng)聲器，當(dāng)智能終端需要播放音頻文件時(shí)，可通過(guò)智能耳機(jī)的通訊控制模塊傳輸數(shù)據(jù)，使揚(yáng)聲器進(jìn)行聲音播放。

本發(fā)明的智能終端包括交互通訊模塊、叩齒聲音存儲(chǔ)模塊、叩齒操播放模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、定時(shí)模塊和計(jì)數(shù)模塊，交互通訊模塊、叩齒聲音存儲(chǔ)模塊、叩齒操播放模塊、定時(shí)模塊和計(jì)數(shù)模塊分別與數(shù)據(jù)處理模塊連接。智能終端的交互通訊模塊與智能耳機(jī)的通訊控制模塊通過(guò)通信通道雙向傳輸數(shù)據(jù)；叩齒聲音存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)智能耳機(jī)獲取的用戶多次叩齒的聲音特征，形成用戶叩齒聲音特征庫(kù)；數(shù)據(jù)處理模塊用于將用戶當(dāng)前叩齒的聲音特征與用戶叩齒聲音特征庫(kù)中的多個(gè)聲音特征相匹配，判斷用戶是否在叩齒；叩齒操播放模塊和定時(shí)模塊可使智能終端通過(guò)智能耳機(jī)的揚(yáng)聲器定時(shí)播放叩齒操。本發(fā)明的智能終端可采用智能手機(jī)、平板電腦等多種智能移動(dòng)終端設(shè)備。

本發(fā)明的智能耳機(jī)的通訊控制模塊還包括編碼模塊和信號(hào)調(diào)制模塊，智能終端的交互通訊模塊還包括解碼模塊和信號(hào)解調(diào)模塊，智能耳機(jī)向智能終端傳輸?shù)臄?shù)據(jù)需要進(jìn)行編解碼及調(diào)制解調(diào)過(guò)程。智能終端的交互通訊模塊和智能耳機(jī)的通訊控制模塊之間的通信通道可以采用有線方式，如將通訊數(shù)據(jù)疊加在智能耳機(jī)與智能終端的耳機(jī)連接線或usb數(shù)據(jù)線上，也可以采用無(wú)線方式，如將通訊數(shù)據(jù)疊加在智能耳機(jī)與智能終端的藍(lán)牙通信通道上，還可以是具有類(lèi)似功能的其他所有通信方式。當(dāng)智能耳機(jī)與智能終端采用無(wú)線方式通訊時(shí)，智能耳機(jī)上還設(shè)有電源模塊，能夠?yàn)樾盘?hào)處理模塊和通訊控制模塊提供電源電壓。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)產(chǎn)品的形態(tài)、價(jià)格等要求，可將智能耳機(jī)中的部分功能模塊設(shè)置在智能終端中，也可將智能終端中的部分功能模塊設(shè)置在智能耳機(jī)中，還可以與現(xiàn)有的助聽(tīng)器或骨傳導(dǎo)耳機(jī)等相結(jié)合?？傊?，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。

如圖2所示，本發(fā)明所述的利用智能化叩齒訓(xùn)練裝置進(jìn)行智能化叩齒訓(xùn)練的方法，包括以下步驟：

a、根據(jù)醫(yī)學(xué)研究得到的叩齒最佳頻率、力度和次數(shù)編輯制作叩齒操，并在智能終端的叩齒操播放模塊上存儲(chǔ)叩齒操，根據(jù)用戶每天叩齒的合理時(shí)間設(shè)置智能終端的定時(shí)模塊，利用定時(shí)模塊設(shè)定叩齒操的播放時(shí)間，并在計(jì)數(shù)模塊中設(shè)置最佳叩齒次數(shù)。

b、將智能終端和智能耳機(jī)通過(guò)有線或無(wú)線通信通道連接，使智能終端的交互通訊模塊和智能手機(jī)的通訊控制模塊實(shí)現(xiàn)雙向通信，用戶佩戴智能耳機(jī)并將智能終端設(shè)置為學(xué)習(xí)模式，通過(guò)多次叩齒后在智能終端的叩齒聲音存儲(chǔ)模塊中建立用戶叩齒聲音特征庫(kù)。

建立用戶叩齒聲音特征庫(kù)時(shí)，用戶手動(dòng)觸發(fā)一次學(xué)習(xí)按鍵后，進(jìn)行一次叩齒，智能耳機(jī)的麥克風(fēng)采集用戶叩齒時(shí)的聲音信號(hào)或振動(dòng)信號(hào)，并將聲音信號(hào)或振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)傳輸給信號(hào)處理模塊，信號(hào)處理模塊對(duì)得到的電信號(hào)進(jìn)行處理，提取用戶叩齒的聲音特征，最后通過(guò)通訊控制模塊將帶有用戶叩齒的聲音特征的信號(hào)發(fā)送到智能終端的叩齒聲音存儲(chǔ)模塊中，重復(fù)上述過(guò)程，在用戶經(jīng)過(guò)多次觸發(fā)學(xué)習(xí)按鍵和多次叩齒后，智能終端的叩齒聲音存儲(chǔ)模塊建立用戶叩齒聲音特征庫(kù)。

本發(fā)明的信號(hào)處理模塊對(duì)麥克風(fēng)輸出的電信號(hào)進(jìn)行處理時(shí)，首先利用模擬前端電路和a/d變換采集電路進(jìn)行濾波與數(shù)字化處理，得到數(shù)字信號(hào)，然后將數(shù)字信號(hào)發(fā)送至聲音特征提取電路進(jìn)行叩齒的聲音預(yù)處理和聲音特征提取，其中聲音預(yù)處理包括濾波、預(yù)加重、分幀、加窗和端點(diǎn)檢測(cè)這些預(yù)處理是常規(guī)的，目的是提高聲音特征提取的準(zhǔn)確性與完整性，預(yù)處理得到了中間信號(hào)，聲音特征提取采用線性預(yù)測(cè)分析方法，獲得叩齒聲音的幅度、線性預(yù)測(cè)系數(shù)特征矢量、lpc倒譜特征矢量和mel倒譜參數(shù)等聲音特征。聲音特征提取采用了現(xiàn)有成熟技術(shù)，但會(huì)在一些具體參數(shù)上進(jìn)行優(yōu)化，以適應(yīng)本發(fā)明應(yīng)用場(chǎng)景的特點(diǎn)：佩戴在人員的耳機(jī)與麥克風(fēng)中實(shí)現(xiàn)。這些特征參數(shù)是可以不斷優(yōu)化的，未來(lái)會(huì)根據(jù)效果以及對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境特征理解的深入而不斷優(yōu)化。

c、用戶佩戴智能耳機(jī)并將智能終端設(shè)置為訓(xùn)練模式，智能終端在設(shè)定時(shí)間播放叩齒操，同時(shí)智能耳機(jī)采集用戶叩齒的聲音信號(hào)或振動(dòng)信號(hào)并提取叩齒的聲音特征，帶有叩齒的聲音特征的信號(hào)通過(guò)通訊控制模塊發(fā)送到智能終端并與用戶叩齒聲音特征庫(kù)進(jìn)行匹配，若聲音特征匹配成功則在計(jì)數(shù)模塊累計(jì)用戶有效叩齒次數(shù)，當(dāng)用戶有效叩齒次數(shù)小于最佳叩齒次數(shù)時(shí)，循環(huán)播放叩齒操，當(dāng)用戶有效叩齒次數(shù)等于最佳叩齒次數(shù)時(shí)，停止播放叩齒操。

智能耳機(jī)采集用戶叩齒的聲音信號(hào)或振動(dòng)信號(hào)并提取叩齒的聲音特征的過(guò)程與步驟b中相同，即智能耳機(jī)的麥克風(fēng)采集用戶叩齒時(shí)的聲音信號(hào)，并將聲音信號(hào)傳輸給模擬前端電路和a/d變換采集電路進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換，然后發(fā)送至聲音特征提取電路進(jìn)行叩齒的聲音特征的提取。

通訊控制模塊將帶有叩齒的聲音特征的信號(hào)發(fā)送到智能終端的叩齒聲音存儲(chǔ)模塊中，若智能終端的叩齒聲音存儲(chǔ)模塊接收到的信號(hào)中表征聲音特征的各項(xiàng)參數(shù)始終全部為空，則表明用戶此時(shí)沒(méi)有叩齒，智能終端的叩齒操播放模塊循環(huán)播放叩齒操；若智能終端的叩齒聲音存儲(chǔ)模塊接收到的信號(hào)中表征聲音特征的各項(xiàng)參數(shù)不全為空，智能終端的數(shù)據(jù)處理模塊將當(dāng)前獲取的聲音特征與用戶叩齒聲音特征庫(kù)中的各個(gè)聲音特征進(jìn)行匹配，若當(dāng)前獲取的聲音特征能夠與用戶叩齒聲音特征庫(kù)中的至少一個(gè)聲音特征相匹配（所述的匹配為：表征當(dāng)前聲音特征的各項(xiàng)參數(shù)與表征用戶叩齒聲音特征庫(kù)中某個(gè)聲音特征的各項(xiàng)參數(shù)全部對(duì)應(yīng)相等），則將智能終端計(jì)數(shù)模塊中的用戶有效叩齒次數(shù)增加一次，當(dāng)用戶有效叩齒次數(shù)小于最佳叩齒次數(shù)時(shí)，智能終端的叩齒操播放模塊循環(huán)播放叩齒操，當(dāng)用戶的有效叩齒次數(shù)等于最佳叩齒次數(shù)時(shí)，智能終端的叩齒操播放模塊停止播放叩齒操。

本發(fā)明能夠定時(shí)提醒用戶叩齒，促使人們養(yǎng)成天天叩齒的好習(xí)慣，同時(shí)對(duì)用戶的叩齒頻率、次數(shù)和力度進(jìn)行規(guī)范管理，保證用戶的叩齒運(yùn)動(dòng)達(dá)到良好的保健效果。