学声信号为主的部分，对掩蔽后的数据进行重构，获得消噪结果。
[0040]为保证准确获取所述带噪声的医学声音数据和所述环境噪声数据，要求带噪声的医学声信号数据由一个紧贴人体体表放置的声学传感器I获得:紧贴成人胸壁放置时，获得带噪声的成人心肺音数据；紧贴孕妇腹部放置时，获得带噪声的胎心音数据；环境噪声数据由另一个未紧贴人体的声学传感器2获得。本实施例中该紧贴人体体表放置的声学传感器I和未紧贴人体的声学传感器2均可以为麦克风。
[0041]其中，所述外围分析时，将数据划分子带，并按时间划分时间帧，得到所述时频单
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[0042]其中，所述外围分析还进一步包括信号增强单元，根据人耳的听觉特性和听诊需要，对获得的双麦克风数据进行滤波，对特定频率范围内的数据进行增强。
[0043]其中，所述特征提取，计算特征值是所述双麦克风数据划分时频单元的能量比。
[0044]其中，掩蔽分离还包括平滑单元，用于对所述掩蔽值进行平滑处理，保证消噪结果时域上的连续性。
[0045]其中，所述信号重构将所述掩蔽后的数据按时间叠加各个时间帧，按频率叠加各个子带，得到消噪结果。
[0046]本发明可以根据如图2所示的双麦克风结构应用于心音听诊，获得带噪声的心音数据和环境噪声数据。
[0047]本发明用下面的消噪方法获得消噪结果，如图3所示，为优化的双麦克风消噪方法的流程图。
[0048]S1、根据人耳听觉特性和听诊需要，分别对带噪声的心音数据和环境噪声数据进行增强；
[0049]由于人耳对Ik?2kHz的声音更敏感,使得处于IkHz以下的心音不容易听到,利用等响度曲线可以得到对应某一频率的增益补偿值，用增益补偿值对数据进行增强，能够有利于听到低频的声音；
[0050]S2、分别对增强后信号用滤波器组滤波，划分子带；
[0051]划分子带的滤波器组可选择均匀划分的方式，也可选择不均匀划分的方式，实施例中采用不均匀划分子带的方式；
[0052]由于人耳的耳蜗的基底膜具有类似频谱分析仪的特性，不同频率的声音引起基底膜不同位置的振动，而频率沿基底膜分布的位置是不均匀的、呈指数分布的，使得人耳对不同频率的声音敏感程度不同。使用不均匀划分子带的滤波器组，将频带划分为呈指数分布的子带，对低频划分的细致而高频相对粗糙，能够有利于分辨低频声音；
[0053]图4为其中一个滤波器的滤波结果示意图；
[0054]S3、对每一个子带中的数据，进行交叠分帧，得到时频单元；
[0055]交叠分帧使得帧与帧之间平滑过渡，在时域上保持连续性；
[0056]S4、计算各个时频单元的能量，逐一计算带噪声心音信号和环境噪声的第η个子带第t时间帧对应的时频单元的能量比值，得到特征值；
[0057]图5为其中一个子带的特征值计算结果示意图；
[0058]S5、通过特征值与掩蔽阈值比较，确定掩蔽值大小，掩蔽阈值是子带的分段函数，选择多值掩蔽可以获得良好的消噪效果；
[0059]S6、对掩蔽值进行平滑处理。由于掩蔽值为离散取值，相邻的时间帧可能会对应不同大小的掩蔽值。经过掩蔽值加权后，突变的掩蔽值会使得相邻时间帧的数据不连续，从而引入高频噪声；
[0060]平滑处理改善了掩蔽值的突变，改善了时间上的连续性，图6为掩蔽值平滑前后的效果不意图；
[0061]S7、带噪声心音数据对应的时频单元，经掩蔽值加权，各个子带的时间帧分别进行中贞置；
[0062]由于采用了交叠分帧方式，在帧叠时需要对每一帧数据先使用窗函数处理，再对各个子带分别进行帧叠，得到平滑过渡的帧叠后数据；
[0063]S8、各个子带的帧叠后数据经滤波器组滤波，获得时域上可以直接叠加的各子带数据；
[0064]由于划分子带时采用了不均匀划分子带的滤波器，各子带数据之间有时间上的延迟，在频域中表现为相位的差异。各子带的帧叠后数据需要经过滤波器组滤波，消除各子带之间的时间延迟，消除相位差异，获得时域上可以直接叠加的各子带数据；
[0065]S9、将各个子带数据按时间进行叠加，获得消噪结果。
[0066]本发明还提供一种双麦克风消噪装置，包括外围分析、特征提取、掩蔽分离和信号重构四个模块。
[0067]其中，所述外围分析模块，获取带噪声的医学声信号数据和环境噪声数据，分别对两组数据进行处理，所得结果为时频单元，用于特征提取和信号重构；
[0068]所述特征提取模块，对所述时频单元计算特征值，用于掩蔽分离；
[0069]所述掩蔽分离模块，根据所述特征值与掩蔽阈值的关系，生成掩蔽值，标记所述时频单元中医学声信号数为主的部分，用于信号重构；
[0070]所述信号重构模块，根据生成的掩蔽值对所述带噪声的医学声信号数据的时频单元进行掩蔽，保留医学声信号为主的部分，对掩蔽后的数据进行重构，获得消噪结果。
[0071]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种医学声信号的双麦克风消噪方法，其特征在于，包括: 获取带噪声的医学声信号数据和环境噪声数据，对所述医学声信号数据和所述环境噪声数据分别进行处理，得到时频单元； 对所述时频单元计算特征值； 根据所述特征值与掩蔽阈值的关系，生成掩蔽值，标记所述时频单元中医学声信号为主的部分； 根据生成的掩蔽值对所述带噪声的医学声信号数据的时频单元进行掩蔽，保留医学声信号为主的部分，对掩蔽后的数据进行重构，获得消噪结果。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，带噪声的医学声信号数据由处于人体体表放置的声学传感器获得。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将所述医学声信号数据和所述环境噪声数据划分子带，并按时间划分时间帧，得到所述时频单元。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括: 根据人耳的听觉特性和听诊需要，对获得的双麦克风数据进行滤波，对预定频率范围内的数据进行增强。
5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述计算特征值是所述双麦克风数据时频单元的能量比。
6.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，还包括: 对所述掩蔽值进行平滑处理，使得消噪结果在时域上保持连续性。
7.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将所述掩蔽后的数据按时间叠加各个时间帧，叠加各个子带，得到消噪结果。
8.—种医学声信号的双麦克风消噪装置，其特征在于，包括: 外围分析模块，用于获取带噪声的医学声信号数据和环境噪声数据，对所述医学声信号数据和所述环境噪声数据分别进行处理，得到时频单元； 特征提取模块，用于对所述时频单元计算特征值； 掩蔽分离模块，用于根据所述特征值与掩蔽阈值的关系，生成掩蔽值，标记所述时频单兀中声信号为主的部分； 信号重构模块，用于根据生成的掩蔽值对所述带噪声的医学声信号数据的时频单元进行掩蔽，保留医学声信号为主的部分，对掩蔽后的数据进行重构，获得消噪结果。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述外围分析模块还包括信号增强模块，用于根据人耳的听觉特性和听诊需要，对获得的双麦克风数据进行滤波，对预定频率范围内的数据进行增强。
10.如权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述掩蔽分离模块还包括平滑模块，用于对所述掩蔽值进行平滑处理，使得消噪结果在时域上保持连续性。
【专利摘要】本发明公开了一种应用于心肺音和胎心音等医学声信号的双麦克风消噪方法及装置，该医学声信号的双麦克风消噪方法包括：获取带噪声的医学声信号数据和环境噪声数据，对所述医学声信号数据和所述环境噪声数据分别进行处理，得到时频单元；对所述时频单元计算特征值；根据所述特征值与掩蔽阈值的关系，生成掩蔽值，标记所述时频单元中医学声信号为主的部分；根据生成的掩蔽值对所述带噪声的医学声信号数据的时频单元进行掩蔽，保留医学声信号为主的部分，对掩蔽后的数据进行重构，获得消噪结果。本发明提出的消噪方法，采用双麦克风分别采集带噪声的医学声信号和环境噪声，有效的将医学声信号和环境噪声分离。
【IPC分类】H04R3-00, H04R1-08
【公开号】CN104581516
【申请号】CN201310482125
【发明人】杨闻笛, 姜汉钧, 杨开, 李冬梅, 张春, 王志华
【申请人】清华大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2013年10月15日