虚拟听觉重放方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种虚拟听觉重放方法及系统，该方法包括：利用预置的图像处理算法从耳廓图像中提取N个不同类型的耳廓参数，基于预置的参数间复相关算法及数据库中包含的多个受试者的标准耳廓参数计算该N个不同类型的耳廓参数分别对应的权重系数，并根据该目标对象的N个耳廓参数，及该N个耳廓参数分别对应的权重系数计算该目标对象的耳廓参数与上述多个受试者的标准耳廓参数之间的相似匹配度，并将相似匹配度最高的受试者的HRTF数据作为该目标对象的HRTF数据，基于该目标对象的HRTF数据进行虚拟听觉重放。通过上述方式获取的耳廓参数误差小，准确率高，改善虚拟听觉重放效果，且通过使用权重系数，能够实现更准确的匹配。

Virtual auditory reproduction method and system

The invention discloses a system and a virtual auditory display method, the method includes: using the preset image processing algorithm to extract N from the ear image of a different type of auricle parameters, weights of multi subjects preset parameters including complex correlation algorithm and database of standard parameters corresponding to the ear N different types of auricle parameters based on N, and according to the parameters of auricle of the target object, between the standard parameters of the target parameters of auricle auricle and the subjects of the similarity matching degree calculation of weight coefficient and the N parameters corresponding to the ear, and the highest degree of similarity matching by the HRTF data as the HRTF data of the target object, the virtual auditory display data of the target object based on HRTF. The ear parameter obtained by the method has the advantages of small error, high accuracy, improved virtual hearing reproduction effect, and more accurate matching by using the weight coefficient.

【技术实现步骤摘要】
虚拟听觉重放方法及系统
本专利技术涉及虚拟听觉领域，尤其涉及一种虚拟听觉重放方法及系统。
技术介绍
头相关传输函数(HeadRelatedTransferFunction，HRTF)是一种音效定位算法，对应时域的头相关冲激响应(HeadRelatedInpulseResponse)，且HRTF是描述空间听觉定位的一个重要特征，由于个体间的生理结构差异，对应的HRTF也不同，即HRTF是一个高度个性化的参数。由于HRTF的直接测量耗时耗力，现有常用的个性化HRTF参数获取方法是通过手动测量个体的耳廓参数，并利用已公开HRTF数据库进行耳廓参数匹配，根据匹配误差来选择与该个体最匹配的个性化HRTF。例如：Zotkin利用现在的CIPIC数据库提成了一种最小方差匹配的个性化HRTF算法，该算法包括以下步骤：1)使用相机获取实验对象的耳廓图像，利用刻度尺测量出图像中的7个指定耳廓参数，根据图片与真实耳朵的比例得到真实的耳廓参数，将该7个真实的耳廓参数作为一组耳廓数据；2)将上述一组耳廓数据与CIPIC数据库中受试者的参数进行比对，得到该组耳廓数据分别与受试者的参数的相似匹配度，并选择相似匹配度最大的受试者的HRTF数据作为上述实验对象的HRTF数据，并进行虚拟听觉重放。然而，上述方法中，在获取到实验对象的耳廓图像之后，需要人为地设定特征点，并使用刻度尺测量特征点的距离以获取该耳廓图像中指定耳廓参数，且还需要经过比例换算得到真实的耳廓参数，过程过于复杂，且容易出现误差，例如特征点的选取误差及刻度尺读数误差等，造成虚拟听觉重放的效果差等问题。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种虚拟听觉重放方法及系统，旨在解决现有技术中通过人为测量及进行耳廓参数的比例换算，存在过程复杂，容易出误差，造成虚拟听觉重放的效果差等技术问题。为实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种虚拟听觉重放方法，该方法包括：获取目标对象的耳廓图像，利用预置的图像处理算法从所述耳廓图像中提取N个不同类型的耳廓参数，所述N为正整数；基于预置的参数间复相关算法及数据库中包含的多个受试者的标准耳廓参数计算所述N个不同类型的耳廓参数分别对应的权重系数；所述数据库中包含所述多个受试者的标准耳廓参数及头相关传输函数HRTF数据；根据所述目标对象的所述N个耳廓参数、所述N个耳廓参数分别对应的权重系数计算所述目标对象的耳廓参数与所述多个受试者的标准耳廓参数之间的相似匹配度；将相似匹配度最高的受试者的HRTF数据作为所述目标对象的HRTF数据，基于所述目标对象的HRTF数据进行虚拟听觉重放。本专利技术第二方面提供一种虚拟听觉重放系统，所述系统包括：获取提取模块，用于获取目标对象的耳廓图像，利用预置的图像处理算法从所述耳廓图像中提取N个不同类型的耳廓参数，所述N为正整数；第一计算模块，用于基于预置的参数间复相关算法及数据库中包含的多个受试者的标准耳廓参数计算所述N个不同类型的耳廓参数分别对应的权重系数；所述数据库中包含所述多个受试者的标准耳廓参数及头相关传输函数HRTF数据；第二计算模块，用于根据所述目标对象的所述N个耳廓参数、所述N个耳廓参数分别对应的权重系数计算所述目标对象的耳廓参数与所述多个受试者的标准耳廓参数之间的相似匹配度；重放模块，用于将相似匹配度最高的受试者的HRTF数据作为所述目标对象的HRTF数据，基于所述目标对象的HRTF数据进行虚拟听觉重放。本专利技术提供一种虚拟听觉重放方法，该方法包括：获取目标对象的耳廓参数，利用预置的图像处理算法从耳廓图像中提取N个不同类型的耳廓参数，该N为正整数，基于预置的参数间复相关算法及数据库中包含的多个受试者的标准耳廓参数计算该N个不同类型的耳廓参数分别对应的权重系数，该数据库中包含该多个受试者的标准耳廓参数及HRTF数据，并根据该目标对象的N个耳廓参数，及该N个耳廓参数分别对应的权重系数计算该目标对象的耳廓参数与上述多个受试者的标准耳廓参数之间的相似匹配度，并将相似匹配度最高的受试者的HRTF数据作为该目标对象的HRTF数据，基于该目标对象的HRTF数据进行虚拟听觉重放。相对于现有技术，本专利技术使用预置的图像处理算法对耳廓图像进行处理，以提取N个不同类型的耳廓参数，而不需要由人为测量及进行耳廓参数的比例换算，且通过图像处理算法得到的耳廓参数误差小，准确率高，改善虚拟听觉重放效果。进一步的，在确定相似匹配度时引入了权重系数，使得能够更加匹配的受试者的HRTF数据，虚拟听觉重放效果更好。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术第一实施例中虚拟听觉重放方法的流程示意图；图2为耳廓参数的示意图；图3为本专利技术第一实施例中步骤101的细化步骤的流程示意图；图4为本专利技术第一实施例中步骤104的细化步骤的流程示意图；图5为本专利技术第二实施例中虚拟听觉重放系统的功能模块的示意图；图6为本专利技术第二实施例中获取提取模块501的细化功能模块的示意图；图7为本专利技术第二实施例中重放模块504的细化功能模块的示意图。具体实施方式为使得本专利技术的专利技术目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而非全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。由于现有技术中需要通过人为测量及进行耳廓参数的比例换算的方式确定耳廓参数，存在过程复杂，容易出现误差，造成虚拟听觉重放的效果差的技术问题。为了解决上述技术问题，本专利技术提出一种虚拟听觉重放方法及系统，本专利技术使用预置的图像处理算法对耳廓图像进行处理，以提取N个不同类型的耳廓参数，而不需要由人为测量及进行耳廓参数的比例换算，且通过图像处理算法得到的耳廓参数误差小，准确率高，改善虚拟听觉重放效果。进一步的，在确定相似匹配度时引入了权重系数，使得能够更加匹配的受试者的HRTF数据，虚拟听觉重放效果更好。请参阅图1，为本专利技术第一实施例中虚拟听觉重放方法的流程示意图，该方法包括：步骤101、获取目标对象的耳廓图像，利用预置的图像处理算法从所述耳廓图像中提取N个不同类型的耳廓参数，所述N为正整数；在本专利技术实施例中，上述虚拟听觉重放方法由虚拟听觉重放系统(以下简称为：重放系统)实现，若需要对某一个人进行虚拟听觉重放，则将该人作为目标对象，并获取该目标对象的耳廓参数，具体可以是拍摄该目标对象包含整个耳朵的正面图像，以作为该目标对象的耳廓图像。且进一步的，重放系统还将利用预置的图像处理算法从该耳廓图像中提取N个不同类型的耳廓参数，该N为正整数。其中，提取的N个不同类型的耳廓参数也是由重放系统基于耳廓图像中提取的参数值进行比例换算的。例如，可以基于目标对象与拍摄耳廓图像的焦点之间的物理距离确定参数值的换算比例，并对耳廓图像中的参数值进行换算。其中，该N的值优选为10，即可提取10种不同类型的耳廓参数，且该10种不同类型本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种虚拟听觉重放方法，其特征在于，所述方法包括：获取目标对象的耳廓图像，利用预置的图像处理算法从所述耳廓图像中提取N个不同类型的耳廓参数，所述N为正整数；基于预置的参数间复相关算法及数据库中包含的多个受试者的标准耳廓参数计算所述N个不同类型的耳廓参数分别对应的权重系数；所述数据库中包含所述多个受试者的标准耳廓参数及头相关传输函数HRTF数据；根据所述目标对象的所述N个耳廓参数、所述N个耳廓参数分别对应的权重系数计算所述目标对象的耳廓参数与所述多个受试者的标准耳廓参数之间的目似匹配度；将相似匹配度最高的受试者的HRTF数据作为所述目标对象的HRTF数据，基于所述目标对象的HRTF数据进行虚拟听觉重放。

【技术特征摘要】
1.一种虚拟听觉重放方法，其特征在于，所述方法包括：获取目标对象的耳廓图像，利用预置的图像处理算法从所述耳廓图像中提取N个不同类型的耳廓参数，所述N为正整数；基于预置的参数间复相关算法及数据库中包含的多个受试者的标准耳廓参数计算所述N个不同类型的耳廓参数分别对应的权重系数；所述数据库中包含所述多个受试者的标准耳廓参数及头相关传输函数HRTF数据；根据所述目标对象的所述N个耳廓参数、所述N个耳廓参数分别对应的权重系数计算所述目标对象的耳廓参数与所述多个受试者的标准耳廓参数之间的目似匹配度；将相似匹配度最高的受试者的HRTF数据作为所述目标对象的HRTF数据，基于所述目标对象的HRTF数据进行虚拟听觉重放。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于预置的参数间复相关算法及数据库中包含的多个受试者的标准耳廓参数计算所述N个不同类型的耳廓参数分别对应的权重系数的步骤包括：按照如下参数间复相关算法依次计算N个不同类型的耳廓参数分别对应的复相关系数：其中，Ri表示第i种类型的耳廓参数的复相关系数，n表示所述多个受试者的总人数，表示所述多个受试者的第i种类型的标准耳廓参数的平均值，表示第j个受试者的第i种类型的标准耳廓参数，表示根据第j个受试者的其余N-1个参数进行最佳线性回归得到的拟合值；利用所述N个不同类型的耳廓参数的复相关系数计算所述N个耳廓参数分别对应的权重系数，如下：其中，ωi表示第i种类型的耳廓参数的权重系数，Ri表示第i种类型的耳廓参数的复相关系数。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标对象的所述N个耳廓参数、所述N个耳廓参数对应的权重系数计算所述目标对象的耳廓参数与预置的多个受试者的耳廓参数之间的相似匹配度的步骤包括：按照如下公式计算目标对象的耳廓参数与第k个受试者的耳廓参数之间的相似匹配度：其中，Ek表示目标对象的耳廓参数与第k个受试者的耳廓参数之间的相似匹配度，ωi表示第i种类型的耳廓参数的权重系数，表示目标对象的第i种类型的耳廓参数，表示第后个受试者的第i种类型的耳廓参数，表示所述多个受试者的第i种类型的耳廓参数的方差，N表示耳廓参数的类型总数。4.根据权利要求1至3任意一项所述的方法，其特征在于，所述利用预置的图像处理算法从所述耳廓图像中提取N个不同类型的耳廓参数的步骤包括：对所述耳廓图像进行边缘检测，确定所述耳廓图像中属于耳朵轮廓的所有像素点；将所述耳廓图像中属于耳朵轮廓的所有像素点输入预置的耳朵轮廓数学模型中，得到N个不同类型的耳廓参数。5.根据权利要求1至3任意一项所述的方法，其特征在于，所述基于所述目标对象的HRTF数据进行虚拟听觉重放的步骤包括：从所述目标对象的HRTF数据中选取指定方位的一对HRTF数据；基于所述一对HRTF数据生成双耳头相关冲激响应HRIR数据，并将所述双耳HRIR数据与预置的音源信号进行卷积，得到输出信号，并播放所述输出信号，以实现所述虚拟听...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑能恒，袁翔，蔡素到，李斌，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东,44