[發明專利]基于仿生聽覺系統中耳蝸模型的海豚哨聲信號聽覺特征提取方法

在審

• 申請號: 201710793362.4
• 申請日: 2017-09-06
• 公開（公告）號: CN107527625A
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發明（設計）人: 孫金濤;生雪莉;郭龍祥;殷敬偉
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G10L25/18
• 分類號: G10L25/18;G10L25/03;G10L25/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.基于仿生聽覺系統中耳蝸模型的海豚哨聲信號聽覺特征提取方法，其特征是：

(1)對海豚叫聲進行采樣，得到實錄信號s(n)，對實錄信號s(n)進行歸一化預處理：

s‾(n)=s(n)|s(n)mLα|;]]>

(2)將步驟(1)得到的信號通過Gammatone聽覺濾波器組，得到M個子帶信號，M為濾波器個數，對各子帶信號進行快速FFT變換；

Gammatone濾波器的沖激響應為：

式中：a表示gammatone濾波器的幅度因子，n表示gammatone濾波器的階數，f_c表示gammatone濾波器的中心頻率，表示gammatone濾波器的初始相位，2πbERB(f_c)表示阻尼因子，u(t)表示單位階躍函數；

ERB表示等效矩形帶寬，其表達式為：ERB(f_c)＝24.7+0.108f_c；

對gammatone濾波器沖激響應函數做拉普拉斯變換如下：

其中，A為濾波器增益，n為濾波器階數，f_c為中心頻率，為相位，b＝2πERB(f_c),w＝2πf_c；

(3)對步驟(2)子帶信號做快速傅里葉變換，通過低通濾波器，并生成聽覺譜；

(4)對步驟(2)濾波后的信號通過Meddis內毛細胞模型進行半波整流，生成模擬人耳感知的聽覺譜，對聽覺譜各個通道頻帶能量進行計算，形成含有聽覺特征的特征向量；

(5)對各聽覺譜各個通道頻帶能量進行計算，形成含有聽覺特征的特征向量：

Em=1NΣn=1N|x(n)|2,1≤m≤N.]]>

2.根據權利要求1所述的基于仿生聽覺系統中耳蝸模型的海豚哨聲信號聽覺特征提取方法，其特征是：Meddis模型包含五個物理量：細胞膜滲透性、內耳毛細胞中神經遞質的量、毛細胞間隙神經遞質的量、再生庫中神經遞質的量、激發概率：

(1)細胞膜滲透性：

反映神經遞質從內毛細胞中向毛細胞間隙傳輸能力的滲透性通過如下方式描述：

k(t)=A+stim(t)A+B+stim(t)g,A+stim(t)≥00,A+stim(t)<0]]>

k(t)是細胞膜滲透性，stim(t)是輸入聲波的瞬時幅度，A,B,g是細胞參數，k(t)＝A/(A+B)g表示細胞膜的自發響應；

(2)內耳毛細胞中神經遞質的量：

內耳毛細胞中神經遞質的量q(t)隨時間變化率可用下式表示：

dq(t)dt=y(1-q(t))-k(t)q(t)+xw(t)]]>

其中，y(1-q(t))是制造廠補充到毛細胞神經遞質的量，xw(t)是通過再生庫流回毛細胞神經遞質的量，-k(t)q(t)從毛細胞內流到細胞間隙神經遞質的量；

(3)細胞外部神經遞質的量：

細胞外部神經遞質的量c(t)隨時間變化用下式描述：

dc(t)dt=k(t)q(t)-lc(t)-rc(t)]]>

其中，k(t)q(t)是內毛細胞流入細胞間隙的神經遞質，-lc(t)是細胞間隙流出的神經遞質，-rc(t)是從細胞間隙流出到再生庫中的神經遞質；

(4)再生庫中神經遞質的量：

再生庫中神經遞質的量w(t)隨時間的變化率由下式表示：

dw(t)dt=rc(t)-xw(t);]]>

(5)神經纖維激發概率：

最終停留在細胞間隙的神經遞質的量c(t)決定了后級神經傳導纖維激發的概率，用比例因子h表示如下：

p(t)＝hc(t)dt。