Giyilebilir işitme cihazları için çevrim içi sansürlemeye dayalı yeni akustik geri besleme gidericilerin tasarımı
Design of novel acoustic feedback cancellers based on online censoring for wearable hearing aids
Yazar: YUSUF EREN
Danışman: DOÇ. DR. ENGİN CEMAL MENGÜÇ
Kayseri Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Bu tez çalışması, giyilebilir işitme cihazlarında sık rastlanan akustik geri besleme (acoustic feedback, AF) problemine uygun maliyetli çözümler sunan çevrim içi sansürleme (online censoring, OC) stratejisi tabanlı AF gidericilerin (OC based-AF canceller, OC-AFC) tasarımına odaklanmaktadır. Bu doğrultuda ilk olarak, OC stratejisi klasik AFC sistemine entegre edilerek, yeni bir OC-AFC sistemi önerilmiştir. Önerilen OC-AFC sistemi klasik AFC'nin başarımını ya koruyarak ya da artırarak hesap yükünü azaltmıştır. Ardından, AFC'lerin başarımını olumsuz etkileyen, yanlılık sorununun üstesinden gelmek için, prob gürültü (probe noise, PN) enjeksiyonu ve tahmin hatası yöntemi (prediction error method, PEM) yaklaşımlarını ayrı ayrı kullanan yeni PN-OC-AFC, OC-PEMAFC-1 ve OC-PEMAFC-2 sistemleri geliştirilmiştir. Son olarak ise AF yolunun seyrek doğasının neden olduğu düşük yakınsama sorununa uygun maliyetli bir çözüm sunan yeni bir I0-OC-AFC sistemi önerilmiştir. Önerilen sistemlerin başarımları, kulak arkası tipi bir işitme cihazından ölçülmüş literatürde sıklıkla kullanılan gerçek-dünya AF yolları üzerinde, ortalama kare hata (mean square deviation, MSD), yanlış ayarlama (misalignment, MIS), eklenen sabit kazanç (added stable gain, ASG), konuşma kalitesinin algısal değerlendirmesi (perceptual evaluation of speech quality, PESQ) ve çalışma süresi açısından mevcut yöntemlerle karşılaştırılmıştır. Benzetim sonuçları, önerilen sistemlerin, tatmin edici başarımlar sağlayarak hesap yükünün azaltılmasına önemli katkılar sağladığını ve bu sayede giyilebilir işitme cihazlarında etkin bir şekilde kullanılabileceğini göstermiştir.

Abstract:
This thesis focuses on the design of online censoring (OC) strategy-based acoustic feedback (AF) cancellers (OC-AFC) that provide cost-effective solutions to the common AF problem in wearable hearing aids. For this purpose, a novel OC-AFC system is firstly proposed by integrating the OC strategy into the classical AFC system. The proposed OC-AFC system reduces computational complexity either maintaining or increasing the performance of the classical AFC. Then, the novel PN-OC-AFC, OC-PEMAFC-1 and OC-PEMAFC-2 systems separately using probe noise (PN) injection and prediction error method (PEM) approaches are developed to overcome the bias problem that negatively affects the performance of AFCs. Finally, a novel I0-OC-AFC system is proposed, which offers a cost-effective solution to the low convergence problem caused by the sparse nature of the AF path. The performances of the proposed systems are compared with existing methods in terms of mean square deviation (MSD), misalignment (MIS), added stable gain (ASG), perceptual evaluation of speech quality (PESQ), and runtime on real-world AF paths frequently used in the literature, measured from a behind-the-ear hearing aid. The simulation results show that the proposed systems provide satisfactory performance and contribute significantly to reducing the computational complexity, and thus can be used effectively in wearable hearing aids.