用户故事

耳蜗。人工耳蜗声音处理算法的流线型发展

挑战

评估创新的人工耳蜗降噪算法

解决方案

使用Si万博1manbetxmulink对候选算法进行建模和仿真,并使用Simulink Coder和Simulink Real-Time对最有希望的候选算法进行实时测试

结果

  • 算法开发开销减少60%
  • 测试的新算法是原来的六倍
  • 消除了平台集成问题

“MATLAB、S万博1manbetximulink和Simulink Real-Time提供了一种健壮、灵活、高效的方法来集成耳蜗植入所需的许多不同技术。我们能更快地确定最好的想法,我们的接受者也能在实时测试中体验到改进,这对我们的研究至关重要。”

约翰·希斯曼医生,耳蜗有限公司
一名人工耳蜗工程师与一名接受人工耳蜗植入的研究人员进行测试。

作为全球植入式听力解决方案的领导者,耳蜗有限公司致力于将听障人士与声音世界连接起来。万博 尤文图斯有超过18.5万的人工耳蜗®全球注册的植入系统。

该公司的人工耳蜗降噪算法增强了听者在具有挑战性的声学环境中感知语言的能力。通过在MATLAB开发的快速原型平台上进行实时测试,耳蜗在这些算法的临床性能上取得了显著的进步®和仿真软万博1manbetx件®

“有了Sim万博1manbetxulink,工程师和科学家可以清楚地看到现有商业信号路径中新算法的集成和操作,”Cochlear公司的首席工程师John Heasman博士说。“我们的工程师使用Simulink模型制作算法原型,这些模型在临床上应用于对耳蜗植入万博1manbetx者进行实时测试。使用Simulink Coder和Simulink real-time创建实时算法模型的能力对我们的研究和临床结果的成万博1manbetx功至关重要。”

挑战

人工耳蜗评估由外部研究人员和内部工程团队开发的算法。海斯曼说:“在人工耳蜗信号处理领域不乏伟大的想法。”“真正的挑战是找出那些为我们的人工耳蜗植入人群提供最大希望的算法。为了做到这一点,我们首先在实验台上对每个算法进行实证分析,并开发那些最有临床潜力的算法。”

商用耳蜗植入的耳后(BTE)声音处理器采用专有的DSP硬件。因此,候选的研究算法需要用汇编语言手工编码,然后才能在植入接受者中进行实时临床验证。Heasman解释说:“在研究环境中,在汇编语言中投入大量时间编码算法,会导致资源利用率低下。“我们希望通过使用快速原型系统实时实现候选降噪算法,而不是使用DSP语言编码,来绕过这个瓶颈。”

解决方案

耳蜗研发团队使用MATLAB、Simulink、Simulink Coder™和Simulink Real-Time™实现了一个评估和优化降噪算法的工作流。万博1manbetx

工程师使用MATLAB和Simulink对公司商业产万博1manbetx品的信号处理路径进行建模。s manbetx 845这个基线模型随后被用作新算法实施的框架和临床基准。

工程师在Simulink中使用快速傅里叶变换(FFT)、F万博1manbetxFT逆和DSP系统工具箱™和Simulink库中的其他模块建模新思想。该工作流还支持将研究合作者用MATL万博1manbetxAB和其他语言编写的算法翻译到Simulink模型中。万博1manbetx

Simu万博1manbetxlink模型通常使用浮点块构建。如果工程师怀疑定点限制可能会影响临床性能,则在模拟前使用fixed point Designer™将相关模型组件转换为定点。

在模拟过程中,模型要经受预定义的声学测试输入,工程师已经为此产生了一组期望的输出。该团队使用MATLAB对仿真结果进行分析,并将其与期望输出进行比较。

在确定一个有前途的算法后,工程师使用Simulink Coder从Simulink模型生成C代码。万博1manbetx代码通过Simulink real编译并部署到Speedgoat交钥匙实时系统中。万博1manbetx

在临床验证中,Simulink实时系统通过定制硬件与受术者万博1manbetx的植入物连接,使临床医生能够使用模拟的真实声音环境来测量算法的临床性能,包括在安静和竞争噪音下的实时语音。

MATLAB中内置的GUI使临床医生或工程师能够加载临床设置,选择算法,并实时调整参数。接收者可以访问一个类似的界面来评估每个系统的性能变化,如讲话的清晰度和易于听。

结果

  • 算法开发开销减少60%.“通过Sim万博1manbetxulink和Simulink Real-Time,我们估计,与之前的方法相比,我们在工程开发开销上节约了60%,而之前的方法主要依赖于汇编语言编码,”Heasman说。

  • 测试的新算法是原来的六倍.“在过去,在商业平台上实现一种算法可能需要3个月的时间,”海斯曼说。“通过Simuli万博1manbetxnk模拟,我们可以迅速过滤掉我们预测不会奏效的想法,然后使用Simulink Real-Time对6个或更多算法进行实时测试,而之前我们只需要花时间测试一个算法。”

  • 消除了平台集成问题.“在使用完全不同的技术时,我们不需要处理常见的集成问题,”Heasman说。“我们的S万博1manbetximulink信号处理模型使用Simulink real - time进行实时测试,我们使用基于MATLAB的接口关闭环路,使临床医生和接受者能够控制参数并记录结果。”