本文關鍵詞：基于光纖激光技術的仿生耳系統(tǒng)研究

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【摘要】：耳蝸是動物類(包括高級動物人類)聽覺系統(tǒng)接收聲音信息的重要感應器官,由于種種原因致使該器官或與該器官關聯的功能組織失去感應功效,便患上重度以上感音性耳聾,以致無法正常聽音和完成正常語言交流功能。 針對此類耳聾,可采用電極式人工耳蝸(即電子仿生耳)植入術恢復部分聽覺,傳統(tǒng)的電子耳蝸根據耳蝸的感音機理和功能,將體外的聲信號經采集、變換和編碼,以無線方式送給埋入耳蝸內的各電極,有選擇地依次觸發(fā)對應的聽神經(或神經束),將外來聲信息陣列傳給大腦聽中樞,以恢復聾者的部分聽力。盡管該裝置已取得顯著成效,但是在感應音樂旋律、辨別樂器品種或話者等更豐富細致的聲信息方面明顯不足,表明人工聽覺康復裝置還有待深入研究和繼續(xù)改良。電子耳蝸中一個很難逾越的障礙就是電流的擴散,電流在神經組織內的擴散限制了可植入的電極的數目,導致聽神經的選擇性受限。 為了更有效地傳遞樂音品質和旋律等信息,更密集的電極陣列是必要,同時抽取更合理的(保持正確、同步的)聲頻陣列信號時序關系,準確傳遞樂音的聲頻包絡變化和樂音旋律音符變化編碼表征,使聽覺中樞處獲得正確疊加和感知音效。激光具有更好的方向性,而且研究已證明脈沖激光具有誘發(fā)聲效應的物理特性,而且研究證實,光纖脈沖激光能觸發(fā)聽神經發(fā)放功效。與金屬電極相比,光纖易組成密集陣列,有取代金屬電極傳導豐富聲譜信息的潛質,其中涉及若干基礎實驗和關鍵技術研究。 本文提出并設計了一種基于激光聲效應的光纖陣列人工聽覺實驗裝置以及利用該裝置進行信號編碼仿真實驗的方法。該系統(tǒng)裝置具有通道設置靈活、擴展性強、數據采集方便、組成部件可接插更換、各項參數可調節(jié)控制等特點。通過硬件設計與計算機可視化分析軟件設計相結合,我們可以方便地分析與驗證光聲效應中的電、聲、光信號轉換控制及相關編碼算法的實驗效果。本文圍繞該研究,分別從激光光聲效應、多通道脈沖光生物耳蝸活性組織刺激以及多通道光纖陣列觸發(fā)仿真三個方面論述了激光光學耳蝸方案原理和設計過程。通過與電極式人工耳蝸在相同編碼方案條件下進行的仿真對比,初步證明光纖激光在人工聽覺應用的可行性,初步驗證激光光學耳蝸設計方案的有效性。 本文最后對論文中所做的工作進行了總結,簡要闡述了實驗方案的特點,同時指出了實驗中的不足以及下一步所要研究的方向。
【關鍵詞】：仿真系統(tǒng) 電子耳蝸 激光 光致聲波 光纖
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：R318.18;TN24
【目錄】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• ~.略語簡表12-13
• 第一章 緒論13-21
• 1.1 研究背景13-17
• 1.1.1 聽覺系統(tǒng)概述13-14
• 1.1.2 耳蝸的概述14-15
• 1.1.3 耳聾的病理學概述15-16
• 1.1.4 人工耳蝸技術發(fā)展現狀16-17
• 1.2 選題意義17-20
• 1.3 本文的工作和章節(jié)安排20-21
• 第二章 光纖人工耳蝸系統(tǒng)設計方案21-30
• 2.1 已有研究成果及發(fā)現21-22
• 2.2 光纖人工耳蝸實驗系統(tǒng)設計方案22-26
• 2.2.1 實驗系統(tǒng)整體構成22-24
• 2.2.2 光信號調制方法24
• 2.2.3 人耳的聽覺頻率特性24-25
• 2.2.4 語音信號臨界帶的劃分25-26
• 2.3 語音質量的評價方法26-29
• 2.3.1 主觀評價方法26-27
• 2.3.2 客觀評價方法27-29
• 2.4 小結29-30
• 第三章 光致聲波物理實驗30-38
• 3.1 已有的研究方法及發(fā)現30-32
• 3.2 實驗方法及原理32-34
• 3.2.1 脈沖激光器32-33
• 3.2.2 實驗方法33-34
• 3.3 實驗結果及分析34-37
• 3.4 小結37-38
• 第四章 動物聽覺光聲效應聽感知實驗38-44
• 4.1 常用測量方法38-39
• 4.2 實驗方法及結果分析39-42
• 4.3 深入實驗及其后續(xù)工作42-43
• 4.4 小結43-44
• 第五章 光纖人工耳蝸系統(tǒng)信號仿真實驗平臺44-59
• 5.1 系統(tǒng)整體構成44
• 5.2 硬件設計44-48
• 5.2.1 整體介紹44-46
• 5.2.2 發(fā)送部分46-47
• 5.2.3 接受部分47-48
• 5.3 軟件設計48-51
• 5.3.1 發(fā)送部分48-50
• 5.3.2 接收部分50-51
• 5.4 相關算法與編碼方案51-55
• 5.4.1 電子耳蝸CIS編碼方案51-52
• 5.4.2 語音增強算法52-54
• 5.4.3 語音合成部分54-55
• 5.5 實驗結果和分析55-58
• 5.6 小結58-59
• 第六章 總結和展望59-60
• 參考文獻60-64
• 致謝64-65
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文及申請的專利65-66
• 附件66

【參考文獻】

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本文編號：983380