降噪装置和医疗器械的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种降噪装置和医疗器械。该降噪装置用于抑制一音频输入中的噪声，所述音频输入具有静默期和语音期，所述降噪装置包括一参考噪声谱数据库、一傅里叶变换器、一判断单元和一傅里叶逆变换器，还包括一噪声抑制单元和/或一噪声消减单元。所述判断单元判断所述音频输入处于静默期或语音期；当所述音频输入处于静默期时，启动所述噪声抑制单元；当所述音频输入处于语音期时，启动所述噪声消减单元；所述噪声抑制单元降低所述频域信号的幅度；所述噪声消减单元从所述频域信号中减去参考噪声谱的一比例；所述傅里叶逆变换器，其将所述噪声抑制单元和/或所述噪声消减单元的输出变换为一时域信号。
【专利说明】
降噪装置和医疗器械
技术领域
[0001] 本发明设及噪声处理，特别是医疗器械的噪音抑制。
【背景技术】
[0002] 做CT检查时，操作室中的医生与检查室中的患者需要沟通，运是借助CT机的医患 通讯系统实现的。但是检查室的空调、CT机转盘和风扇会产生一定的噪音，运就使医生从 控制盒的扬声器上听到的病人语音时有很明显的噪音，影响医生判断病患的具体需求。
【发明内容】
[0003] 有鉴于此，本发明提出了 一种降噪装置和医疗器械。
[0004] 根据本发明的第一方面，提供一种降噪装置，用于抑制一音频输入中的噪声，所述 音频输入具有静默期和语音期，所述降噪装置包括一参考噪声谱数据库、一傅里叶变换器、 一判断单元和一傅里叶逆变换器，还包括一噪声抑制单元和/或一噪声消减单元；所述参 考噪声谱数据库提供一参考噪声谱NK(f)，其中f为频率；所述傅里叶变换器将所述音频 输入变换为一频域信号s(f);所述判断单元其根据所述频域信号S(f)和所述参考噪声谱 妒(0判断所述音频输入处于静默期或语音期；当所述音频输入处于静默期时，启动所述噪 声抑制单元；当所述音频输入处于语音期时，启动所述噪声消减单元；所述噪声抑制单元 降低所述频域信号s(f)的幅度，得到,所述噪声消减单元从所述频域信号S(f)中减 去所述参考噪声谱妒(f)的一比例，得到片述傅里叶逆变换器，其将所述噪声抑制单 元和/或所述噪声消减单元的输出/1变换为一时域信号。
[0005] 在一实施例中，在所述噪声抑制单元中，
衰减因子cd为一小于1 的正数。
[0006] 在一实施例中，在所述噪声消减单元中
K为一 正数，W(f)为一依赖频率的归一化加权系数。
[0007] 在一实施例中，所述判断单元其根据所述频域信号S (f)和所述参考噪声谱妒(f) 之间的距离Dist与一第一预定口限化reshholdi判断所述音频输入处于静默期或语音期， 其中
T虹esliholdi为一正数，W为f的最大值； 若Dist《化reshholdi，所述判断单元判断所述音频输入处于静默期；反之，所述判断单元 判断所述音频输入处于语音期。
[0008] 在一实施例中，T虹63化〇1(11= 5地。
[0009] 在一实施例中，还包括一参考噪声谱更新单元，当所述判断单元判断所述音频输 入处于静默期时，所述参考噪声谱更新单元更新参考噪声谱N" (f)。
[0010] 在一实施例中，所述参考噪声谱更新单元W下式更新参考噪声谱妒(〇 :妒(〇 = Wi(t)*NK(f)+W2(t)*S(f)，其中加权系数 Wi(t)和 W2(t)为正数，且 Wi(t)+W2(t) = 1，其中 t 为时间。
[0011] 在一实施例中，的巧其中Ls为上一语音期的长度。
[0012] 在一实施例中，2《Κ《3。
[0013] 在一实施例中，所述噪声消减单元还包括一残余噪声处理单元，所述残余噪声 处理单元判断连续Ν帖音频信号中&.(/) > A/f (/)的连续帖数Μ，若Μ《t虹eshhodz，则 5(/) = mm(&'(/))，其中minO 为去最小值函数，N > 2，i = - (N-l)'-(N-。，. . . 和Wf(/)分别为前-i帖的S(/)和妒讯，1《t虹eshhod2《N。
[0014] 根据本发明的第二方面，提供一种医疗器械，包括一如上文所述的降噪装置。
[0015] 从上述方案中可W看出，本发明的降噪装置和医疗器械能判断音频输入的静默期 和语音期，并在静默期抑制噪声和/或在语音期消减语音中混杂的噪声，从而提高听觉舒 适度和/或语音清晰度。在一实施例中，还能降低时变噪声。若降噪装置通过既有的硬件 W固件或软件实现，本发明还具有经济的特点。
【附图说明】
[0016] 下面将通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，使本领域的普通技术人员更 清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中：
[0017] 图1A为根据本发明的第一实施例的CT设备的示意图。
[0018] 图1B为图1A所示的降噪装置的示意图。
[0019] 图2为根据本发明的第二实施例的CT设备的示意图。
[0020] 在上述附图中，所采用的附图标记如下：
[0021] 100;200 CT 设备 126 ;226 降噪装置
[0022] 102 ;202 机架 128 ;228 检查室
[0023] 104 ;204机架静止部分控制器130 ;230操作室
[0024] 205 计算机 132 参考噪声谱数据库
[0025] 106 ;206冷却风扇 133 数据解码器
[0026] 108 ;208旋转驱动 134 傅里叶变换器
[0027] 110;210受检对象 136 判断单元
[0028] 112;212第一扬声器 138 参考噪声谱更新单元
[0029] 114 ;214第一音频采集器 140 噪声抑制单元
[0030] 116;216控制台 142 噪声消减单元
[0031] 118;218第二扬声器 144 残余噪声处理单元
[0032] 120 ;220第二音频采集器 146 傅里叶逆变换器
[0033] 122 ;222操作者 148 数据编码器
[0034] 124 ; 224 通话系统
【具体实施方式】
[0035] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，W下举实施例对本发明进一步详 细说明。
[0036] 图1A为根据本发明的第一实施例的CT设备100的示意图。如图1A所示，CT设 备100包括一机架102和一控制台116。机架102和控制台116分别位于一检查室128和 一操作室130中，操作室130中的一操作者122可利用CT设备100对检查室128的一受检 对象110作影像检查。在检查过程中，受检对象110与操作者122利用一通话系统124沟 通。通话系统124包括一第一扬声器112、一第一音频采集器114、一第二扬声器118和一 第二音频采集器120。第一扬声器112和第一音频采集器114设置在机架102上，第二扬声 器118和第二音频采集器120设置在控制台116上。
[0037] 在机架102中，有一冷却风扇106和一旋转驱动108,它们是检查室128内的主要 噪声源。为提高从第二扬声器118中听到的、由第一音频采集器114传来的语音的质量，CT 设备100可进一步包括一降噪装置126。在本实施例中，降噪装置126设置于一机架静止部 分控制器104,通过固件实现，运样可不必更改或添加 CT设备100的硬件。机架静止部分 控制器104位于机架102中，图1A为清楚起见而将机架静止部分控制器104绘于机架102 夕K第一扬声器112、第一音频采集器114、第二扬声器118和第二音频采集器120分别连 接至降噪装置126。 阳03引图1B为图1A所示的降噪装置126的示意图。降噪装置126包括一参考噪声谱数 据库132、一傅里叶变换器134、一判断单元136、一噪声抑制单元140、一噪声消减单元142 和一傅里叶逆变换器146。若第一音频采集器114的输出为通讯数据包，降噪装置126还包 括一数据解码器133,其接收第一音频采集器114的输出并从通讯数据包中解析出声音数 字信号作为傅里叶变换器134的音频输入。该音频输入具有静默期和语音期。所谓语音期 是指受检对象110说话的时间段，所谓静默期是指受检对象110不说话的时间段。
[0039] 参考噪声谱数据库132提供一参考噪声谱妒(〇，其中f为频率。参考噪声谱妒(〇 可预先获取，反映受检对象110不说话时的噪声状况。傅里叶变换器134将音频输入变换 为一频域信号S(f)。判断单元136根据频域信号S(f)和参考噪声谱妒(〇判断音频输入 处于静默期或语音期。当音频输入处于静默期时，启动噪声抑制单元140。当音频输入处于 语音期时，启动噪声消减单元142。判断单元136可根据频域信号S (f)和参考噪声谱妒(f) 之间的距离Dist与一第一预定口限化reshholdi判断音频输入处于静默期或语音期，其中
T虹es化oldi为一正数，例如5地，W为f的最大 值。若Dist《化reshholdi，判断单元136判断音频输入处于静默期。反之，判断单元136 判断音频输入处于语音期。
[0040] 噪声抑制单元140降低频域信号5讯的幅度，得到义,〇=('。,*5'(/)>。4为一小于 1的正数。运样，在静默期时，背景噪声将被衰减因子Cd抑制。衰减因子Cd可通过实验确 定取值。
[0041] 噪声消减单元142从频域信号S讯中减去参考噪声谱妒讯的一比例，得到 、S、(/) =义/')-/C*u'i/)*/V-"(/)，K为一正数，W讯为一依赖频率的归一化加权系数。由于 语音信号在低频段占据频谱的大部分，因此，w(f)可在低频具有较低的取值。CT转盘旋转 或风扇旋转的加速或减速阶段，噪声频谱是时变的，因此K可用于调节被消减的噪声频谱 的整体程度，在本实施例中，2《K《3。通过增大或减小K，估计的噪声频谱将被适应，W减 轻由错误的噪声谱估计噪声的语音失真。
[00创傅里叶逆变换器146将噪声抑制单元和所述噪声消减单元的输出51/'：!变换为一 时域信号。该时域信号将发送至数据编码器148,由数据编码器148打包为通讯数据包并发 送给第二扬声器118。
[0043] 降噪装置126还可包括一参考噪声谱更新单元138,当判断单元136判断音频输 入处于静默期时，参考噪声谱更新单元138更新参考噪声谱妒(f)。例如，可W W下式更新 参考噪声谱妒(〇 :妒(〇 =Wi(t)*NK(f)+W2(t)*S(f)，其中加权系数Wi(t)和W2(t)为正数， 且WiU)+W2(t) =1，其中t为时间。由于噪声可受语音的影响并且W2(t)在长时间语音发 生期间随时间递减，因此，在本实施例中，= 其中Ls为上一语音期的长度。
[0044] 为了消除谱减带来的音乐噪声，噪声消减单元142还可包括一残余噪声处理单 元144。残余噪声处理单元144利用语音具有连续性的特性，将最近的连续N帖音频信 号作为一个窗口，判断其中的连续帖数M，若Μ《t虹eshhodz，则认为S讯 是一个噪声，即便S讯减去参考噪声谱妒讯的一比例后，依然是一个噪声，其 中 N > 2, i = - (N-1)，- (N-2)，...，0, &.(/)和 iVf(/)分别为前-i 帖的巧/)和妒讯， 1《t虹eshhod2《N。于是，为平滑噪声，可将s(/)设定为上述窗口里的&(/)的最小值，即 S(/) = min(&(/))，其中min 0为去最小值函数。若M〉t虹eshhodz，则认为s(y')是语音，于 是保持不变。
[0045] 噪声抑制单元140和噪声消减单元142分别用于抑制静默期的噪声和语音期的噪 声。在其他实施例中，降噪装置126可仅包括噪声抑制单元140和噪声消减单元142中的 一个。
[0046] 图2为根据本发明的第二实施例的CT设备200的示意图。如图2所示，CT设备 200包括一机架202和一控制台216。机架202和控制台216分别位于一检查室228和一 操作室230中，操作室230中的一操作者222可利用CT设备200对检查室228的一受检对 象210作影像检查。在检查过程中，受检对象210与操作者222利用一通话系统224沟通。 通话系统224包括一第一扬声器212、一第一音频采集器214、一第二扬声器218和一第二 音频采集器220。第一扬声器212和第一音频采集器214设置在机架202上，第二扬声器 218和第二音频采集器220设置在控制台216上。
[0047] 在机架202中，有一冷却风扇206和一旋转驱动208,它们是检查室228内的主要 噪声源。为提高从第二扬声器218中听到的、由第一音频采集器214传来的语音的质量，CT 设备200可进一步包括一降噪装置226。在本实施例中，降噪装置226设置于一计算机205 上，通过软件实现，运样可不必更改或添加 CT设备200的硬件。机架静止部分控制器204 位于机架202中，用于控制机架202中静止的部件，图2为清楚起见而将机架静止部分控制 器204绘于机架202外。第一扬声器212、第一音频采集器214、第二扬声器218和第二音 频采集器220分别连接至降噪装置226。
[0048] 降噪装置226可具有与降噪装置126相同的结构。
[0049] 降噪装置226和降噪装置126还可W通过硬件实现。
[0050] 许多医疗器械具有用于获取语音的音频采集器和相应的扬声器，为抑制语音中混 杂的噪声和/或语音间歇的噪声，上述降噪装置126和降噪装置226也可用于CT设备W外 的医疗器械。
[0051] 本发明的降噪装置和医疗器械能判断音频输入的静默期和语音期，并在静默期抑 制噪声和/或在语音期消减语音中混杂的噪声，从而提高听觉舒适度和/或语音清晰度。在 一实施例中，还能降低时变噪声。若降噪装置通过既有的硬件W固件或软件实现，本发明还 具有经济的特点。
[0052] W上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用W限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种降噪装置，用于抑制一音频输入中的噪声，所述音频输入具有静默期和语音期， 所述降噪装置包括一参考噪声谱数据库（132)、一傅里叶变换器（134)、一判断单元（136) 和一傅里叶逆变换器（146)，还包括一噪声抑制单元（140)和/或一噪声消减单元（142); 所述参考噪声谱数据库（132)提供一参考噪声谱妒(〇,其中f为频率； 所述傅里叶变换器（134)将所述音频输入变换为一频域信号S (f); 所述判断单元（136)其根据所述频域信号S (f)和所述参考噪声谱妒(〇判断所述音频 输入处于静默期或语音期；当所述音频输入处于静默期时，启动所述噪声抑制单元（140); 当所述音频输入处于语音期时，启动所述噪声消减单元（142); 所述噪声抑制单元（140)降低所述频域信号S (f)的幅度，得到 所述噪声消减单元（142)从所述频域信号S(f)中减去所述参考噪声谱妒(〇的一比 例，得到巧/); 所述傅里叶逆变换器（146)，其将所述噪声抑制单元（140)和/或所述噪声消减单元 (14。的输出变换为一时域信号。2. 如权利要求1所述的降噪装置，其特征是，在所述噪声抑制单元（140)中，衰减因子Cd为一小于1的正数。3. 如权利要求1所述的降噪装置，其特征是，在所述噪声消减单元（142)中，,K为一正数，w(f)为一依赖频率的归一化加权系数。4. 如权利要求1所述的降噪装置，其特征是，所述判断单元（136)其根据所述频域信号 S(f)和所述参考噪声谱妒(〇之间的距离Dist与一第一预定口限化reshholdi判断所述音 频输入处于静默期或语音期，其牛Ilireshholdi 为一正数，W为f的最大值； 若Dist《T虹es化oldi，所述判断单元（136)判断所述音频输入处于静默期；反之，所 述判断单元（136)判断所述音频输入处于语音期。5. 如权利要求4所述的降噪装置，其特征是，T虹es化old 1= 5地。6. 如权利要求1所述的降噪装置，其特征是，还包括一参考噪声谱更新单元（138)，当 所述判断单元（136)判断所述音频输入处于静默期时，所述参考噪声谱更新单元（138)更 新参考噪声谱妒(〇。7. 如权利要求5所述的降噪装置，其特征是，所述参考噪声谱更新单元（138) W下式更 新参考噪声谱NK(f)如讯=Wi(t)*NK讯+W2(t)巧讯，其中加权系数Wi(t)和W2(t)为正 数，且Wi(t)+W2(t) =1，其中t为时间。8. 如权利要求7所述的降噪装置，其特征是，其中Ls为上一语音期的长度。9. 如权利要求1所述的降噪装置，其特征是，2《K《3。10. 如权利要求1所述的降噪装置，其特征是，所述噪声消减单元（142)还包括 一残余噪声处理单元（144)，所述残余噪声处理单元（144)判断连续N帖音频信号中巧连续帖数M，若M《threshhodz，贝其中min Q为去 最小值函数，N > 2, i = - (N-I)，- (N-2)，. . .，0, 和Wf W分别为前-i帖的和 妒江)，1《threshhod2《N。11. 一种医疗器械，其特征是，包括一如权利要求1至10中任一项所述的降噪装置 (126)。
【文档编号】G10L21/0208GK105989848SQ201510051258
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年1月30日
【发明人】邵军明, 赵国锋
【申请人】上海西门子医疗器械有限公司