用户故事

耳蜗。简化人工耳蜗植入物声音处理算法的开发

挑战

评估用于人工耳蜗植入的创新降噪算法

解决方案

使用Si金宝appmulink对候选算法进行建模和模拟,并使用Simulink Coder与Simulink Real-Time对最有希望的候选算法进行实时测试

结果

  • 算法开发开销减少了60%
  • 测试了六倍的新算法
  • 消除平台集成问题

“MATLAB、S金宝appimulink和Simulink Real-Time提供了一种强大、灵活、高效的方法来集成人工耳蜗植入所需的许多不同技术。我们可以更快地识别出最好的想法,我们的收件人可以在实时测试中体验到改进,这对我们的研究至关重要。”

约翰·希斯曼博士,耳蜗有限公司
一名人工耳蜗工程师正在与一名研究性人工耳蜗植入接受者进行测试。

作为植入式听力解决方案的全球领导者,Cochlear Limited致力于将听障人士与声金宝搏官方网站音世界连接起来。有超过185,000个人工耳蜗®植入系统在全球注册。

该公司用于人工耳蜗植入的降噪算法增强了听者在具有挑战性的声学环境中感知语音的能力。人工耳蜗在使用MATLAB开发的快速原型平台上进行实时测试,在这些算法的临床性能方面取得了重大进展®和仿真软金宝app件®

“通过Sim金宝appulink,工程师和科学家可以清楚地看到新算法在现有商业信号路径中的集成和操作,”Cochlear的首席工程师John Heasman博士说。“我们的工程师使用Simulink模型作为算法原型,这些模型通过对人工耳蜗植入接受者金宝app的实时测试进行临床应用。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金宝app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。Heasman说:“在人工耳蜗植入物的信号处理领域,并不缺乏伟大的想法。”“真正的挑战是确定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经验分析,并开发出那些最具临床潜力的算法。”

耳蜗植入物的耳后(BTE)声音处理器采用专有的DSP硬件。因此,候选研究算法需要用汇编语言手工编码,然后才能在植入体接受者身上进行实时临床验证。Heasman解释说:“在研究环境中,在汇编语言中投入大量时间来编码算法意味着资源利用率很低。”“我们希望通过使用快速原型系统实时实现候选降噪算法,而不是用DSP语言编码,从而绕过这一瓶颈。”

解决方案

Cochlear研发小组使用MATLAB、Simulink、Simulink Coder™和Simulink Real-Time™实现了评估和优化降噪算法的工作流程。金宝app

工程师使用MATLAB和Simulink对公司商用产金宝app品的信号处理路径进行建模。下载188bet金宝搏然后,这个基线模型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)、反金宝appFFT以及DSP System Toolbox™和Simulink库中的其他模块对新想法进行建模。该工作流还支持将研究合作者用MATL金宝appAB和其他语言编写的算法转换为Simulink模型。金宝app

Simu金宝applink模型通常是使用浮点块构建的。如果工程师怀疑定点限制可能会影响临床表现,则使用定点设计器™在模拟之前将相关模型组件转换为定点。

在模拟过程中,模型受到预定义的声学测试输入,工程师已经为这些输入产生了一组所需的输出。该团队使用MATLAB对仿真结果进行分析,并将其与预期输出进行比较。

在确定了一个有前途的算法后,工程师们使用Simulink Coder从Simulink模型生成C代码。金宝app代码被编译并使用Simulink real-time部署到Speedgoat交钥匙实时系统。金宝app

在临床验证中,Simulink实时系统通过定制硬件与接受者金宝app的植入物连接,使临床医生能够使用模拟的真实声学环境(包括安静和竞争噪声中的现场语音)来测量算法的临床性能。

MATLAB内置的GUI使临床医生或工程师能够实时加载临床设置、选择算法和调整参数。接收者可以访问一个类似的界面来评估每个系统变体的性能,如语音清晰度和易于收听等标准。

结果

  • 算法开发开销减少了60%.Heasma金宝appn说:“有了Simulink和Simulink Real-Time,我们估计与以前严重依赖汇编语言编码的方法相比,我们已经节省了60%的工程开发开销。”

  • 测试了六倍的新算法.“在过去,在商业平台上实现一个算法可能需要长达三个月的时间,”Heasman说。“通过Simuli金宝appnk仿真,我们可以快速过滤掉我们预测不会起作用的想法,然后使用Simulink real对六种或六种以上的算法进行实时测试,而之前我们只需要做一种算法。”

  • 消除平台集成问题.Heasman说:“在使用不同的技术时,我们不必处理常见的集成问题。”“我们的S金宝appimulink信号处理模型通过Simulink实时测试,我们通过基于MATLAB的接口实现闭环,使临床医生和患者能够控制参数并记录结果。”