[发明专利]一种个性化HRTF快速建模获取方法

说明书

本发明公开一种个性化HRTF快速建模获取方法，包含有以下步骤，步骤S1，对生理外形参数数据库进行相关性分析，结合物理分析筛选出特征生理外形参数；步骤S2，对个性化HRTF数据库进行多重数据降维，提取样本对应的特征矩阵；步骤S3，建立和训练拟合已采集的个性化HRTF数据库中样本特征生理外形参数与其对应HRTF特征矩阵关系的神经网络；以及，步骤S4，输入使用者的特征生理外形参数，使用训练好的神经网络预测使用者的HRTF特征矩阵，并将特征矩阵重构为完整的HRTF数据库。本发明优点在于：通过少量特征生理外形参数就可以较为快速准确的获取使用者对应的个性化HRTF，从而可以在一定程度上提升虚拟听觉显示技术的定位精度和用户体验。

技术领域

本发明涉及虚拟听觉显示技术领域，是一种个性化HRTF的快速建模获取方法，可以使用已有的个性化HRTF数据库快速建立个体生理外形参数与个性化HRTF的模型关系，使用该模型可以通过使用者的生理外形参数快速生成其对应的个性化HRTF数据库。

背景技术

头相关传输函数(Head Related Transfer Function，HRTF)是虚拟听觉显示的核心技术，它描述了自由场情况下声源与双耳之间的传递函数，包含了虚拟声源重放的关键信息。

HRTF是一个按空间位置和频率分布的多变量函数，在远场测量的情况下，距离参数常被略去，因此HRTF是按球面上的俯仰、方位角分布的频谱曲线簇。HRTF是人体头部、躯干、耳廓等生理结构对于声波的综合滤波作用的结果，因此不同个体的HRTF因其生理外形参数差异而有所不同。由于通过实验测量个性化HRTF的方法成本较高，费时费力，因此现有的虚拟听觉显示相关技术中，大多使用人工头代替真人测量所得到的非个性化的HRTF数据库，这制约了虚拟听觉显示技术的定位精度。数值仿真计算方法虽然相比于实验测量较为方便，但计算耗时依然较长，在针对非特定用户开发的产品中难以获得广泛应用。

由于个性化HRTF的获取难度大，而现有的图像处理及三维扫描技术可以快速获取人体生理外形参数，因此如果能够根据使用者生理外形参数快速建模获取其对应的个性化HRTF数据，则可以将现有虚拟听觉显示技术中使用的人工头HRTF升级为根据使用者定制的个性化HRTF，在一定程度上提升该技术的定位精度和用户体验。

发明内容

本发明目的在于提供一种个性化HRTF快速建模获取方法，针对不同使用者，利用其相关的生理外形参数，快速得到其对应的个性化HRTF数据。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种个性化HRTF快速建模获取方法，其特征在于，包含有以下步骤，

步骤S1，对生理外形参数数据库进行相关性分析，结合物理分析筛选出特征生理外形参数；

步骤S2，对个性化HRTF数据库进行多重数据降维，提取样本对应的特征矩阵；

步骤S3，建立和训练拟合已采集的个性化HRTF数据库中样本特征生理外形参数与其对应HRTF特征矩阵关系的神经网络；以及，

步骤S4，输入使用者的特征生理外形参数，使用训练好的神经网络预测使用者的HRTF特征矩阵，并将特征矩阵重构为完整的HRTF数据库。

作为一种个性化HRTF快速建模获取方法的优选方案，步骤S1中，生理外形参数包括耳甲腔高、耳甲宽、耳廓高、耳廓宽、头宽、头深、耳廓到头中心水平偏移、上躯干深、耳廓旋转角、耳廓外张角。

作为一种个性化HRTF快速建模获取方法的优选方案，步骤S2中，HRTF特征矩阵通过反复使用主成分分析的方法对HRTF数据进行多重数据降维获得，包含有步骤，

步骤S21，对个性化数据库的HRIR数据进行FFT，将其幅度谱规整为一个三维数组，第一维度为频率，第二维度为空间位置，第三维度为样本标号；