病理喉聲源發(fā)聲系統(tǒng)模型的非線性分析及其優(yōu)化研究.pdf

1、嗓音的好壞直接影響著語(yǔ)言的表達(dá)，由于環(huán)境、職業(yè)等因素，聲帶疾病的患病率逐年增加，極大地影響了人們的健康和生活質(zhì)量。聲學(xué)檢測(cè)用于病理嗓音識(shí)別還處于理論研究階段，且對(duì)特征參數(shù)的研究仍存在不足，嗓音聲學(xué)特征優(yōu)化與實(shí)際聲帶生理結(jié)構(gòu)缺乏聯(lián)系。聲帶病變是導(dǎo)致嗓音異常的重要原因，近年來(lái)，關(guān)于聲帶的各類(lèi)物理模型相繼被提出，各類(lèi)病理聲帶發(fā)聲模型相關(guān)參數(shù)的研究為聲帶疾病分類(lèi)提供了新的思路。
　　本文針對(duì)聲帶疾病分類(lèi)時(shí)參數(shù)選擇存在的局限性，從發(fā)聲系統(tǒng)建

2、模的角度，提出對(duì)聲帶模型進(jìn)行連續(xù)的非線性分析，優(yōu)化模型參數(shù)匹配實(shí)際喉聲源，并分析息肉和麻痹聲帶模型的連續(xù)非線性參數(shù)以及物理參數(shù)的差異性。首先對(duì)正常和病理發(fā)聲系統(tǒng)振動(dòng)進(jìn)行分析，考慮聲門(mén)下壓對(duì)發(fā)聲系統(tǒng)的影響，在不同聲門(mén)下壓條件下提取基頻、振幅相關(guān)參數(shù)和非線性動(dòng)力學(xué)參數(shù)，引入不同聲門(mén)下壓下的連續(xù)非線性參數(shù)并分析其差異性；其次采用優(yōu)化算法對(duì)聲帶模型進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)實(shí)際喉聲源的準(zhǔn)確仿真，使所建模型能夠準(zhǔn)確反映聲帶的生理結(jié)構(gòu)，并對(duì)優(yōu)化得到的模型物

3、理參數(shù)進(jìn)行差異性分析。具體研究?jī)?nèi)容如下：
　?。?）根據(jù)實(shí)際聲帶生理結(jié)構(gòu)，分別建立正常和病理聲帶的發(fā)聲模型，并耦合聲門(mén)氣流產(chǎn)生喉聲源，求取喉聲源基頻和幅度相關(guān)參數(shù)；引入龐加萊截面，分岔圖對(duì)模型振動(dòng)進(jìn)行非線性分析；改變聲帶病理參數(shù)及聲門(mén)下壓，分析頻率參數(shù)和混沌參數(shù)李雅普諾夫指數(shù)的變化。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：聲帶麻痹減小了嗓音發(fā)聲基頻，并且只在一定壓力范圍內(nèi)系統(tǒng)出現(xiàn)混沌，聲帶息肉引起的混沌則分布在整個(gè)發(fā)聲壓力范圍內(nèi)。
　?。?）為了

4、使聲帶模型參數(shù)和實(shí)際聲帶生理參數(shù)相匹配，采用模型結(jié)構(gòu)或參數(shù)的變化描述聲帶病變所引起的喉生理參數(shù)的改變，提出用粒子群-擬牛頓算法（PSO-QN）優(yōu)化聲帶生物力學(xué)模型參數(shù)，匹配正常和病理喉聲源，得到反映實(shí)際喉參數(shù)的模型參數(shù)，并對(duì)優(yōu)化得到的模型參數(shù)進(jìn)行差異性分析。
　　本文引入病理喉聲源的聲帶物理模型，提出了連續(xù)聲門(mén)下壓下的最大李雅普諾夫指數(shù)，并進(jìn)一步對(duì)聲帶模型參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，結(jié)果表明，聲帶麻痹和聲帶息肉的最大李雅普諾夫指數(shù)隨聲門(mén)下壓變