Narrow your search

Library

KBR (2)

KU Leuven (2)


Resource type

dissertation (2)


Language

English (2)


Year
From To Submit

2008 (2)

Listing 1 - 2 of 2
Sort by

Dissertation
Improving auditory steady-state response detection using multichannel EEG signal processing
Authors: ---
ISBN: 9789460180118 Year: 2008 Publisher: Leuven Katholieke Universiteit Leuven

Loading...
Export citation

Choose an application

Bookmark

Abstract

De mogelijkheid om geluiden te horen en te verwerken is cruciaal voor zowel jong als oud. Wanneer volwassenen ouder worden, vermindert de kwaliteit van het geluid en in het bijzonder van de spraak die men waarneemt. Als het gehoorverlies te ernstig wordt, kan sociale isolatie optreden. Voor kinderen betekent dit verlies een obstakel voor een normale spraak- en taalontwikkeling. Vooral voor hen is het belangrijk om dit gehoorverlies zo vroeg mogelijk op te sporen en er gepast op te reageren. Om deze reden zou het gehoor van alle pasgeborenen moeten worden gecontroleerd. Als het resultaat van deze 'screening' niet op een normaal gehoor wijst, is meer gedetailleerde gehoorschatting nodig. Het probleem hier is wel dat de standaard gebruikte gedragstesten niet kunnen gebruikt worden. Daarom dat deze testen moet terugvallen op objectieve fysiologische technieken die niet beïnvloed worden door slaap of sedatie. De laatste decennia werd er gefocust op een techniek die gebruikt maakt van auditieve steady-state responsen (ASSR) om gehoordrempels te schatten op verschillende frequenties. In dit onderzoeksproject proberen we de meettijd te verkorten van de ASSR-techniek en zijn robuustheid te vergroten tegen ongewenste artefacten zoals spieractiviteit en oogbewegingen. Dit doel wordt bereikt door meerkanaals verwerking van elektroencephalogram (EEG) metingen. Om te beginnen hebben we een opstelling gebouwd waarmee het mogelijk is om zelfgemaakte stimuli aan te bieden aan de proefpersoon en om meerkanaals EEG op te meten. Daarna wordt het effect van twee types meerkanaals signaalverwerking onderzocht die toegepast worden op deze meerkanaals data. Zowel het gebruik van onafhankelijke component analyse (ICA) als een meerkanaals Wiener filter (MWF) maakt het mogelijk om een significante meettijdreductie te bekomen ten opzichte van de standaard éénkanaals metingen. Nadien worden deze ICA- en MWF-gebaseerde benaderingen samengesmolten in een proceduraal meerkanaals raamwerk dat opgebouwd is met bouwstenen uit de detectietheorie. Er wordt aangetoond dat deze benadering het aantal detecties significant vergroot vergeleken met een ruisgewogen éénkanaals techniek wanneer EEG wordt gebruikt dat veel artefacten bevat. Om af te sluiten worden de optimale elektrodeposities bepaald voor het opmeten van ASSR die hoofdzakelijk gegenereerd worden in de hersenstam (en de auditieve cortex). Deze posities garanderen een bijna-optimale schatting van de gehoordrempels van de proefpersoon. The ability to hear and process sounds is crucial. For adults, the inevitable ongoing aging process reduces the quality of the speech and sounds one perceives. If this effect is allowed to evolve too far, social isolation may occur. For infants, a disability in processing sounds results in an inappropriate development of speech, language, and cognitive abilities. To reduce the handicap of hearing loss in children, it is important to detect the hearing loss early and to provide effective rehabilitation. As a result, hearing of all newborns needs to be screened. If the outcome of the screening does not indicate normal hearing, more detailed hearing assessment is required. However, standard behavioral testing is not possible, so that assessment has to rely on objective physiological techniques that are not influenced by sleep or sedation. The last few decades, the use of auditory steady-state responses (ASSRs) has been investigated as an objective technique to assess hearing thresholds at different frequencies. In this research project, we focus on reducing the required recording time of the ASSR technique and on improving its robustness against unwanted artifacts, generated by e.g. muscle activity, eye blinks, and electrode cable movement. This objective is achieved by processing multichannel electroencephalogram (EEG) recordings. First, we build a setup that allows us to apply custom made stimuli and to record multichannel EEG. Second, the effect of two multichannel processing techniques applied on these data is investigated. Both an independent component analysis (ICA) based technique and a multichannel Wiener filter (MWF) based approach show that a significant measurement time reduction is possible when compared with standard single channel recordings. Afterwards, the ICA- and MWF-based approaches are incorporated into a procedural multichannel framework that is constructed from elements of detection theory. It is shown that this detection theory based approach increases the number of detections significantly when compared with a noise-weighted single channel technique, in the case of artifact-rich EEG. Finally, the optimal electrode positions are determined for the recording of ASSRs originating mainly from the brainstem (and the auditory cortex). After processing with the multichannel EEG processing techniques presented in this work, these positions guarantee a close-to-optimal assessment of the subject's hearing thresholds. De mogelijkheid om geluiden te horen en te verwerken is cruciaal voor zowel jong als oud. Voor kinderen betekent dit verlies een obstakel voor een normale spraak- en taalontwikkeling. Vooral voor hen is het belangrijk om dit gehoorverlies zo vroeg mogelijk op te sporen en er gepast op te reageren. Deze oproep tot vroege gehoorprobleemdetectie heeft in verschillende delen van de wereld al navolging gekregen in de vorm van een systematische 'screening'. In Vlaanderen wordt sinds 1998 ongeveer 97 % van de pasgeborenen op gehoorverlies getest door Kind & Gezin. Dit komt overeen met zowat 60.000 kinderen per jaar. Zodra er iets abnormaals wordt opgemerkt, wordt het kind doorverwezen naar gespecialiseerde centra voor een uitgebreide diagnose. Aan de hand van deze diagnose kan beslist worden of het gebruik van een hoorapparaat (of cochleair implantaat) nodig is. Om deze apparaatjes in te stellen is frequentiespecifieke informatie nodig over de gehoordrempels van de drager. Bij erg jonge kinderen zijn deze gehoordrempels echter niet zo eenvoudig te bepalen: ze geven namelijk geen antwoord op de vraag of een aangeboden toon gehoord werd of niet. Om deze reden zijn er in de loop van de tijd 'objectieve' technieken ontwikkeld die gehoordrempels kunnen bepalen zonder dat er medewerking nodig is van de patiënt. Dit doctoraat onderzoekt één van deze objectieve methodes, die gebruik maakt van 'auditieve steady-state responsen'. Deze techniek biedt akoestische stimuli aan die een reactie veroorzaken in de hersenen. Deze reactie wordt samen met andere hersenpotentialen opgenomen door middel van elektroden op de schedel. Het grootste nadeel van deze aanpak is dat ze nog teveel tijd vergt en gevoelig is voor bewegingen van de jonge patiënt. Dit doctoraat toont aan dat door middel van meerkanaals hersenpotentiaalmetingen het mogelijk is om de meettijd aanzienlijk te verkorten en om deze metingen meer robuust te maken tegen bewegingen van het hoofd en andere invloeden.


Dissertation
Preserving binaural cues in noise reduction algorithms for hearing aids
Authors: ---
ISBN: 9789056829308 Year: 2008 Publisher: Leuven Katholieke Universiteit Leuven

Loading...
Export citation

Choose an application

Bookmark

Abstract

Hoorapparaatgebruikers ervaren vaak grote moeilijkheden om spraak te verstaan in lawaaierige omstandigheden. Om aan dit probleem tegemoet te komen wordt er gebruik gemaakt van ruisonderdrukkingsalgoritmen. De ontwikkeling hiervan gebeurt vaak monauraal. Het auditief systeem is echter een binauraal systeem, dit wil zeggen dat beide oren samenwerken om een geluidsbron waar te nemen als ´e´en enkele entiteit in de ruimte. Een bilaterale aanpassing, bestaande uit twee onafhankelijke monaurale systemen, neemt de binaurale werking van het menselijk auditief systeem niet noodzakelijk in rekening en verstoort daarom mogelijk de binaurale informatie nodig voor het correct lokaliseren van geluidsbronnen en voor een verbeterd spraakverstaan in lawaaierige omstandigheden. In dit project werd eerst de invloed van hedendaagse, bilaterale, ruisonderdrukkingssystemen op het binauraal horen onderzocht. Theoretische, objectieve en perceptuele evaluaties tonen aan dat de twee meest gebruikte commerci¨ele ruisonderdrukkingsalgoritmen, namelijk een bilaterale directionele en een bilaterale adaptief directionele (ADM) microfoonsconfiguratie, de binaurale informatie significant kunnen verstoren. Deze algoritmen bieden typisch geen mogelijkheid om ruisonderdrukking te combineren met het bewaren van alle binaurale informatie. Nadien werden drie nieuwe, binaurale, algoritmen ontworpen en geëvalueerd. Deze zijn gebaseerd op de werking van een meerkanaals Wiener filter (MWF) en veronderstellen de aanwezigheid van een communicatiekanaal tussen beide hoorapparaten. Er werd aangetoond dat de binaurale link tussen de hoorapparaten een significante winst in ruisonderdrukking oplevert. De binaurale MWF, de binaurale MWF met parti¨ele ruisschatting en de binaurale MWF met interaurale transferfunctie zorgen bovendien voor een betere combinatie van ruisonderdrukking met het bewaren van de binaurale informatie in vergelijking met de bilaterale ADM. Hearing aid users experience great difficulty in understanding speech in noisy environments. This has led to the introduction of noise reduction algorithms in hearing aids. The development of these algorithms is typically done monaurally. However, the human auditory system is a binaural system, which compares and combines the signals received by both ears to perceive a sound source as a single entity in space. Providing two monaural, independently operating, noise reduction systems, i.e. a bilateral configuration, to the hearing aid user may disrupt binaural information, needed to localize sound sources correctly and to improve speech perception in noise. In this research project, we first examined the influence of commercially available, bilateral, noise reduction algorithms on binaural hearing. Extensive objective and perceptual evaluations showed that the bilateral adaptive directional microphone (ADM) and the bilateral fixed directional microphone, two of the most commonly used noise reduction algorithms in hearing aids, can significantly distort the binaural properties of the sound signals. These distortions are well within the range used by the human auditory system. In what follows, three binaural algorithms, based on a multichannel Wiener filter (MWF) approach, were developed and evaluated. These algorithms assume a communication link between both hearing aids. It was observed that a binaural hearing aid design significantly increases noise reduction performance. Moreover, the binaural MWF, the binaural MWF with partial noise estimation (MWF-N) and the binaural MWF with interaural transfer function extension (MWF-ITF) provided a better combination of noise reduction performance and preservation of binaural cues compared to the bilateral ADM algorithm. Gebruikers van hoorapparaten ervaren vaak grote moeilijkheden om spraak te verstaan in lawaaierige omstandigheden. Om aan dit probleem tegemoet te komen tracht men in het hoorapparaat het ongewenste lawaai weg te filteren. De beste resultaten worden bekomen door de signalen, opgepikt door de verschillende microfoons aanwezig in het hoorapparaat, te combineren. Deze toepassingen worden typisch ontwikkeld voor één enkel hoorapparaat. Bij een gehoorverlies aan beide oren worden twee hoorapparaten en dus ook twee zulke, onafhankelijk werkende, ruisonderdrukkingssystemen meegegeven met de slechthorende. In het menselijk auditief systeem werken beide oren samen om geluiden zo nauwkeurig mogelijk op te vangen en deze te lokaliseren in de ruimte. Men spreekt van een binaurale verwerking. Tijdens het ontwerp en de evaluatie van de huidige ruisonderdrukking wordt deze binaurale werking echter niet in rekening gebracht. Dit doctoraat onderzocht de invloed van ruisonderdrukkingssystemen in hedendaagse hoorapparaten op de binaurale werking van het gehoor. Theoretische, objectieve en perceptuele evaluaties tonen aan dat de twee meest gebruikte ruisonderdrukkingssystemen in hoorapparaten, de adaptieve directionele microfoon en de vaste directionele microfoon, de samenwerking tussen de oren grondig kunnen verstoren. Nadien werden drie nieuwe algoritmen ontworpen en geëvalueerd. Deze zijn gebaseerd op het principe genaamd Wiener filtering, en veronderstellen dat er communicatie aanwezig is tussen het hoorapparaat links en rechts van de slechthorende. Tijdens deze studie werd aangetoond dat de communicatie tussen de hoortoestellen ervoor zorgt dat lawaai nog beter wordt weggefilterd. Deze techniek zorgt ook voor een beter evenwicht tussen de natuurlijke binaurale werking van het gehoor en de ruisonderdrukking aanwezig in de hoorapparaten. Dit vertaalt zich in een verbetering in geluidslokalisatie en in spraakverstaan ten opzichte van de klassieke systemen Hearing aid users often experience great difficulty understanding speech in noisy environments. Therefore noise reduction systems are commonly implemented in hearing aids. These systems aim at reducing the unwanted, noisy, signals while preserving the wanted or speech signal. This is most effectively done by combining the signals of several microphones which are integrated in modern hearing aids. These noise reduction systems are typically developed and evaluated for one single hearing aid. If a hearing loss is present at both ears, two of such independently working systems are given to the hearing aid user. The human auditory system combines the signals received at both ears to perceive and locate sounds as accurately as possible. This is called binaural processing. This PhD project studied the influence of currently used noise reduction systems in hearing aids on the binaural processing of the human auditory system. Theoretical, objective and perceptual evaluations show that the two most commonly used noise reduction systems in hearing aids, the adaptive directional microphone and the fixed directional microphone, can disturb the cooperation between both ears. Afterwards, three newly developed algorithms were presented and evaluated. These algorithms assume some kind of communication channel between the hearing aids and are based on a general signal processing strategy called Wiener filtering. During this study, it was shown that the communication between hearing aids improved the reduction of unwanted sounds and enabled a better combination of noise reduction with the natural binaural processing of the human auditory system. This implies a better sound source localization and an improved speech understanding in noisy environments in comparison with present noise reduction systems.

Listing 1 - 2 of 2
Sort by


Copyright ©2025 SemperTool