[发明专利]耳内非语言音频事件分类系统和方法

说明书

一种用于训练非语言音频事件的分类模块的系统和方法，以及用于各种非语言音频事件监测、检测和命令系统的分类模块。该方法包括：从封闭的耳朵中捕获耳内音频信号；以及定义与捕获到的耳内音频信号相关联的至少一个非语言音频事件。然后从耳内音频信号中采样并提取特征。一旦提取出的特征被验证，就使提取出的特征与至少一个非语言音频事件相关联，并用该关联更新分类模块。非言语音频事件包括用户引起的或外部引起的非言语音频事件中的一种或组合，例如咬牙、舌头摆动、眨眼、闭合眼睛、磨牙、清嗓、唾液噪声、吞咽、咳嗽、说话、吸气时打哈欠，呼气时打哈欠、呼吸、心跳以及头部或身体移动、风、耳机插入或取下、部件老化等。

相关申请的交叉引用

本专利申请要求享有于2017年10月27日提交给美国专利商标局的标题为“耳内非语言音频事件分类系统和方法”的第62/578,372号美国临时专利申请的优先权权益，其内容通过引用并入此文。

技术领域

本发明总体上涉及对由人产生的非语言音频事件进行分类的方法和系统，更尤其地涉及对从被封闭的人耳道内捕获的非语言音频事件进行分类的方法和系统。

背景技术

人体以不受控的方式(例如心跳、呼吸等)或以半受控的方式(例如眨眼、咳嗽、清嗓等)产生无数的非语言音频事件。检测和识别此类非语言音频事件可以启用或增强诸如健康监控、人为现象消除，静音语音接口等各种应用。

例如，通过监测疾病触发的事件或情绪触发的事件，健康监测的应用范围从基本的生物信号监测(例如：心跳率或呼吸率监测)到健康、情绪或精神状态评估。一些已知的健康监视应用依赖于检测和识别由神经系统的生理活动产生的非语言音频事件，无论其是来自交感神经系统还是副交感神经系统。例如，如在Martin等人的共同未决的第PCT/CA2018/050453号国际专利申请中所呈现的，利用放置在人耳道内的麦克风来捕获音频信号。使用包络滤波技术在时域中对音频信号进行滤波，以检测和识别由血管系统或呼吸系统产生的音频事件。分析所识别到的音频事件以确定心跳测量值、呼吸率测量值，或与血管或呼吸系统有关的任何其他类型的属性，无论该属性是指健康状态(例如心律不齐)、情绪状态(例如心脏连贯性)、精神状态等属性。根据存储在查找字典中的信息来确定所识别到的音频事件的属性。内部音频信号通过耳内麦克风在用户的耳道内捕获。音频信号被处理，并且根据查找字典的预定音频信号关联来识别内部音频信号的一个属性。该属性受限于与心率和/或呼吸率有关的关联。Martin等人依靠过滤音频信号来检测和识别由血管系统或呼吸系统产生的音频事件。用于识别非语言音频事件的过滤器应用可能很耗时，其需要大量的处理能力并且效率低下，尤其是在必须实时地、明确地和准确地检测各种非语言音频事件类型的应用中。

伪影消除应用旨在消除或略去无关的非语言音频事件。在某些情况下，这种无关的非语言音频事件可能会影响捕获到的音频信号的分析，尤其是当音频信号是从耳道内捕获时。例如，在Nadon等人的第2017/0150908号美国专利公开中，描述了一种耳内听力健康监测方法及设备。佩戴者在佩戴诸如耳塞之类的听力保护装置时，通过基于在耳道内捕获的音频信号连续监测佩戴者的噪声揭露，该方法允许确定佩戴者所处的环境在给定时间段的噪声的量。当存在由佩戴者产生的干扰时，例如咳嗽、打喷嚏、咀嚼或口香糖咀嚼、磨牙等，由监测设备检测到的噪音可能是错误的，因为这种由佩戴者产生的干扰会产生不应该在噪声暴露测量中所考虑的不相关的大声压级。由于在中耳和内耳发生了多种生物和生理保护机制，因此认为佩戴者产生的干扰被认为是对听力无害的。在许多情况下，必须使用伪影消除方法来识别和略去此类由佩戴者产生的干扰。Nadon等人描述的设备需要将内置麦克风放置在耳道内，将外部麦克风放置在距耳朵约10cm的距离内，并配置自适应滤波器以略去由佩戴者产生的生理噪声，从而提供不受佩戴者的生理噪音影响的噪声暴露测量值。该设备需要根据从外部麦克风捕获的音频信号对捕获的耳内音频信号进行滤波，并且必需需要两个麦克风(即内部麦克风和外部麦克风)。此外，来识别生理噪声的滤波器的应用可能是耗时的，其需要大量的处理能力并且可能是低效率的，特别是在必须实时地、明确地且准确地略去各种无关的生理噪声类型的应用中。