[發明專利]一種多普勒超聲拾音分析處理方法及裝置

有效

• 申請號: 201310087410.X
• 申請日: 2013-03-19
• 公開（公告）號: CN103169505A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 何宗彥
• 申請（專利權）人: 何宗彥
• 主分類號: A61B8/08
• 分類號: A61B8/08;G01S15/02;G01N29/04
• 代理公司: 北京中建聯合知識產權代理事務所 11004
• 代理人: 朱麗巖;田世瑢

技術領域

本發明涉及拾音技術領域，具體涉及一種多普勒超聲拾音分析處理方法及裝置。

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背景技術

到目前為止，將發聲物體產生的機械振動轉換為電信號的方法大多通過麥克風來完成。早期的麥克風內置碳粉盒，發出的聲音引起空氣振動，空氣的振動使碳粉產生同步振動，造成碳粉電阻變化，從而得到反應聲音特征的電信號。現代動圈式麥克風的工作原理是：聲音通過空氣傳播使震膜震動，震膜上的線圈繞組和環繞在動圈頭的磁鐵形成磁力線切割，從而產生與聲音相應的微弱電流信號。另一種駐極體麥克風的工作原理則是：聲音通過空氣使震膜震動，導致上震膜和下金屬鐵片的距離產生變化，使其電容改變，形成與聲音特征匹配的電流阻抗。

常規麥克風有一些明顯的不足之處。比如，由于聲帶或樂器發聲總是通過空氣的同步振動才能傳到麥克風轉變為電信號，周圍環境的其它聲音不可避免也會傳送到麥克風后被放大，并通過揚聲器或耳機將不需要的電信號轉變為環境噪音放出。要想在嘈雜的環境讓對方聽清楚，就必須放開喉嚨不顧隱私。此外，要想得到較好的拾音效果，發聲需對準麥克風方向且不能超過一定距離。位置固定的麥克風必然限制演講和歌唱者的活動范圍和面部朝向，隨手攜帶的或固定在頭上的無線麥克風既不方便又影響外觀。另一個經常發生的問題是：麥克風和揚聲器之間很容易產生聲音信號的正反饋，而出現煩人的嘯叫聲，類似的問題還表現為通訊中嚴重的重音現象（通話者能聽到自己聲音的重復）。

為解決這些問題，國內外公開了很多專利。如美國專利US7477751采用壓力傳感器陣列接受聲音信號來消除環境噪音。中國專利201210151029.0公開了所謂骨傳感助講器的技術和設備，通過骨傳導拾音器與使用者的頸部皮膚保持接觸，使用者聲帶振動引起的頭頸部軟組織的顫動，可通過皮膚傳遞到骨傳導拾音器上，并轉變成電信號。中國專利201110050676.8提出了一種移動電話耳麥裝置，具有從使用者外耳道的空氣中拾取其聲帶傳導的語音信號功能，以克服現有耳麥裝置在高噪聲環境下拾音效果差的問題。中國專利201010230464.3公開一種基于傳感器獲取聲音信號的方法及裝置，其采用加速度傳感器和/或陀螺儀感測物體的振動，獲取運動感測數據，通過運算處理，得到聲音信號,以屏蔽環境噪聲。中國專利200920245210.1利用人體骨絡對聲振動的傳導特性進行聲音傳導。使用時將其緊貼在面部，講話者聲帶的振動引起其顱骨振動，緊貼面部的骨導送話器拾取了顱骨的振動信號，并將振動信號轉換成電信號。來自日本的專利申請200810001633.9采用骨傳導麥克風并合并到音樂臺上的聲音收集器中，檢查來自骨傳導麥克風的振動信號，以查看教師的聲帶是否振動；當答案為肯定時，將語音信號從近距通話式麥克風傳送到傳送器模塊，使得聲音收集器不允許傳送器模塊傳送表示諸如音調的噪聲的語音信號；由此，音樂演奏系統防止學生聽到從耳機中再現的音調。中國專利200520034936.2公開了一種骨傳導麥克風，在外殼內部安裝有至少一個麥克風，麥克風的收音面與固定在外殼頂部的振動面間形成密閉氣室結構，振動面與外殼間為柔性連接，當手持機的聽筒位于人耳部附近時，骨傳導麥克風設置在能夠接觸到使用者面部的位置，骨傳導麥克風與手持機殼體間為柔性連接，以在嘈雜環境中滿足對話的需要。來自日本的專利申請2003820167.4公開了一種聽診器式傳聲器，它安裝在人體皮膚表面以獲取由交談活動(口腔運動)但卻沒有使用規則聲帶振動來表達的不可聽雜音的經人體傳播的振動音。振動音可以用于蜂窩電話的通信。此外，通過將由人體傳送的不可聽雜音的振動音作為分析和參數化的目標，可以實現一種作為個人移動信息終端的新的輸入方法的無聲識別。

上述專利公開的骨傳導麥克風（拾音器）與常規麥克風的主要區別在于不需要或較少通過空氣的中介直接將來自皮膚或骨骼的振動轉換為電信號。聲帶的振動一方面會造成喉管，口腔，鼻腔，頭腔和胸腔空氣的共振傳出口外，另一方面也會引起與聲帶連接的肌肉，骨骼，脂肪和皮膚組織的振動向外傳播。前一種方式受到的阻力小，聲帶發出的聲音因共鳴而增大。后一方式則完全不同。因非彈性體的人體組織，如肌肉，脂肪和結締組織，對聲音的傳播有很大的阻尼作用，傳到皮膚的振動會十分微弱，且聲音特征也有明顯改變。所以骨傳感麥克風最好通過彈性較好，阻尼較小的骨骼來傳導聲音，麥克風就需要貼近骨頭（如顴骨，額骨和頸椎骨），但離聲帶越遠，傳音效果越差，可選擇的合適骨骼面有限，不方便也不美觀。總之，骨傳導麥克風局限性也很大。

發明內容