Algorithmes de réduction du bruit en vue d'une amélioration de l'intelligibilité de la parole : cas de la prothèse cochléaire

Reduction algorithms for speech intelligibility improvement dedicated to a bilateral cochlear implant

• Auteur / Autrice : Fathi Kallel
• Direction : Christian Berger-Vachon, Ahmed Ben Hamida
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique. Traitement du signal
• Date : Soutenance le 13/12/2011
• Etablissement(s) : Lyon 1 en cotutelle avec École nationale d'ingénieurs de Sfax (Tunisie)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Électronique, électrotechnique, automatique (Lyon)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de Recherche en Neurosciences de Lyon (Bron ; Saint-Priest-en-Jarez ; 2011-....)
• Jury : Président / Présidente : Lofti Kamoun
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mounir Samet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Noureddine Ellouze, Jaime Lopez-Krahe

Mots clés

Mots clés contrôlés

Électrodes

Traitement du signal

Langage -- Compréhension

Implants cochléaires

Mots clés libres

Prothèse cochléaire

Intelligibilité de la parole

Stimulation bilatérale

Décalage fréquentiel

Soustraction spectral bi-voie

Soustraction interspectrale

Cochlear prostheses

Speech intelligibility

Bilateral stimulation

Frequency shift

Dual-channel spectral subtraction

Cross power spectral subtraction

Résumé

La prothèse cochléaire est un appareillage destiné à la réhabilitation des surdités profondes et totales dont un appareillage conventionnel est inefficace. Elle assure la stimulation directe des neurones cochléaires à travers un faisceau d’électrodes. Différents travaux de recherches ont été établis afin d'évaluer l'intelligibilité de la parole chez les sujets bilatéralement implantés en environnements silencieux et bruité. Les résultats ont montré une bonne intelligibilité de la parole en milieu silencieux. Toutefois, les capacités de perception de la parole chez les patients implantés se dégradent en environnement bruité. Nous avons de ce fait proposé trois approches de traitement du signal en vue d'une amélioration de l'intelligibilité de la parole dans le cas de l'implant cochléaire bilatéral: la stimulation bilatérale décalée, l'algorithme de la soustraction spectrale bi-voie et l'algorithme de la soustraction interspectrale. Des améliorations de l'intelligibilité de la parole entre 4% et 10% ont été notées dans le cas de la stimulation bilatérale décalée par rapport à la stimulation bilatérale symétrique. L'approche basée sur l'algorithme de la soustraction spectrale bi-voie présentait des améliorations variables entre 10% et 17%. De meilleures performances ont été obtenues lorsque l'approche basée sur l'algorithme de la soustraction interspectrale est considérée où les améliorations étaient entre 15% et 27%

Cochlear prostheses are intended for persons suffering from deep or total deafness where conventional prostheses proved ineffective. In quiet listening conditions, most bilateral cochlear implant (BCI) users can now achieve even more than 80% word recognition scores regardless the used device. However, under more challenging listening conditions, BCI recipients perform poorly, compared to normal-hearing listeners. In this work, we proposed three speech processing approaches for speech intelligibility improvement. The first is based on shifted bilateral cochlear implant stimulation; the second is based on dual-channel spectral subtraction algorithm and finally the cross power spectral subtraction algorithm was considered. Experimental results showed a speech intelligibility improvement between 4% and 10% when the shifted bilateral cochlear implant stimulation is considered. Performance amelioration was observed when the dual-channel spectral subtraction based speech enhancement algorithm was considered and the improvement was between 10% and 17%. The better performance was obtained when noisy speech signals were processed using cross power spectral subtraction algorithm and the improvement was between 15% and 27%