[發(fā)明專利]一種基于等高線的人耳輪廓特征增強(qiáng)和生理參數(shù)提取方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710731431.9
• 申請日: 2017-08-23
• 公開（公告）號(hào): CN107590833B
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余光正;吳銳興;謝菠蓀
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T7/60
• 分類號(hào): G06T7/60;A61B5/107
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

本發(fā)明公開一種基于等高線的人耳輪廓特征增強(qiáng)和生理參數(shù)提取方法，包括步驟：1）在經(jīng)過坐標(biāo)統(tǒng)一的人耳三維掃描模型上，沿耳廓正面法向方向生成耳廓等高線；2）在所述耳廓等高線的輔助下，在人耳三維模型上依次擬合出耳廓特征線和耳廓特征點(diǎn)；3）基于所述耳廓特征線和耳廓特征點(diǎn)，形成耳廓生理參數(shù)測量線和生理參數(shù)測量點(diǎn)；4）采用所述耳廓生理參數(shù)測量線和生理參數(shù)測量點(diǎn)，依次測量并存儲(chǔ)相應(yīng)的人耳生理參數(shù)。本發(fā)明相比于直接在真人活體上進(jìn)行測量生理參數(shù)，或者直接在通過光學(xué)掃描建立的三維模型上進(jìn)行測量，所選取的特征點(diǎn)和輪廓線具有更規(guī)范的定義和更明顯的特征，使得測量結(jié)果具有更好的可重復(fù)性，對不同受試者的測量結(jié)果也更具一致性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及人體測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于等高線的人耳輪廓特征增強(qiáng)和生理參數(shù)提取方法，特別涉及到一種用于頭相關(guān)傳輸函數(shù)個(gè)性化定制的人體耳廓生理參數(shù)測量方法。

背景技術(shù)

人體測量技術(shù)的主要任務(wù)是通過其測量數(shù)據(jù)，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，對人體特征進(jìn)行數(shù)量分析，統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果可以給出人體的各部位標(biāo)準(zhǔn)(平均)尺寸及其相關(guān)性(Algazi V Ret al，IEEE workshop of ASPAA，2001)或不同人群的生理尺寸分類(So R et al,Ergonomics,2010)。耳廓整體外形的生理參數(shù)對耳機(jī)等耳相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)具有重要意義。更精細(xì)的耳廓結(jié)構(gòu)和尺寸參數(shù)，則可作為個(gè)性頭相關(guān)傳輸函數(shù)(頭相關(guān)傳輸函數(shù)定義為自由場空間點(diǎn)聲源到受試者雙耳的聲傳輸函數(shù)，與受試者個(gè)性化生理尺寸參數(shù)有關(guān))參數(shù)定制的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。(謝菠蓀等，中國科學(xué)，2005)

頭相關(guān)傳輸函數(shù)是虛擬聽覺重放的重要數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。在虛擬聽覺重放系統(tǒng)中，通過基于頭相關(guān)傳輸函數(shù)的雙耳信號(hào)處理，然后通過耳機(jī)重放，可以在虛擬聽覺系統(tǒng)中再現(xiàn)空間特定方向和距離的虛擬聲像，在新型耳機(jī)設(shè)計(jì)、多媒體節(jié)目和網(wǎng)絡(luò)游戲等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用，越來越受到關(guān)注。特別是近年來興起的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，這些技術(shù)對聲音的沉浸感的要求極高，如果采用個(gè)性化虛擬聽覺系統(tǒng)，則可以很大程度上提高虛擬聽覺的真實(shí)感、沉浸感。(Xie B et al,Head-related transfer function and virtualauditory display，2013)但實(shí)際應(yīng)用中，對每個(gè)受試者都進(jìn)行個(gè)性化頭相關(guān)傳輸函數(shù)的測量或計(jì)算是不現(xiàn)實(shí)的，通過生理參數(shù)對個(gè)性化頭相關(guān)傳輸函數(shù)定制相對容易。但是基于生理參數(shù)的定制工作，需要大量受試者的生理參數(shù)作為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

影響頭相關(guān)傳輸函數(shù)的生理參數(shù)有很多，包括頭部和軀干的外形尺寸，影響頭部與肩部距離的頸部尺寸，耳廓在頭部的上下位置偏移和前后位置偏移，以及耳廓局部的精細(xì)生理結(jié)構(gòu)參數(shù)。相比較而言，耳廓精細(xì)生理結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜，其對頭相關(guān)傳輸函數(shù)高頻的影響也最為明顯。

國內(nèi)外研究多使用傳統(tǒng)的測量方法。較早期的測量方法是使用游標(biāo)卡尺、皮尺等工具在真人活體上直接測量(Algazi V R et al，謝菠蓀等)。但是這種測量方法受到測量工具的限制，精度不高，實(shí)際測量時(shí)容易受到測量環(huán)境、被測目標(biāo)和測量人員等因素的影響，測量重復(fù)性差，且誤差較大。最近，有研究者在光學(xué)掃描等方法獲取的真人頭部和耳廓三維模型上進(jìn)行生理參數(shù)測量。(吳銳興等，全國聲學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議，2016)但目前仍存在兩個(gè)方面的問題，其一是三維模型和真人活體上測量一樣，在選取參數(shù)定義中參照的測量點(diǎn)和輔助線時(shí)，主要還是靠經(jīng)驗(yàn)，并沒有研究者提出準(zhǔn)確高效的選取方法，從而影響測量的準(zhǔn)確性；其次是掃描建模和測量過程中，不同受試者的頭部初始位置不同，可能導(dǎo)致測量結(jié)果在不同受試者之間的一致性較差。

所以，有必要針對耳廓生理結(jié)構(gòu)提出一種更為快捷和準(zhǔn)確的參數(shù)測量方法，為頭相關(guān)傳輸函數(shù)的個(gè)性化定制提供可靠的生理參數(shù)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種基于等高線的人耳輪廓特征增強(qiáng)和生理參數(shù)提取方法，用于獲取頭相關(guān)傳輸函數(shù)個(gè)性化定制所需的耳廓生理參數(shù)。相比于以往的測量方法，所選取的人耳特征點(diǎn)和輪廓線具有更規(guī)范的定義和更明顯的特征，使得測量結(jié)果具有更好的可重復(fù)性，對不同受試者的測量結(jié)果也更具一致性。