CN114469081A - 用于真人hrtf测量的头位自标定与自定位系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于真人HRTF测量的头位自标定与自定位系统，该系统包括：真人头心标定模块，用于标定头心在人头内部的位置的模块；声源空间分布球心标定模块，用于标定声源空间分布的虚拟球心在空间的位置的模块；自标定和自定位模块，用于被测者自己标定和定位头心于虚拟球心上的模块。还公开了一种用于真人HRTF测量的头位自标定与自定位方法。利用本发明方案，可以方便、高效地实现真人HRTF测量的头位自标定与自定位。

Description

用于真人HRTF测量的头位自标定与自定位系统及方法

技术领域

本发明涉及虚拟空间测量技术领域，具体涉及一种用于真人HRTF测量的头位自标定与自定位系统及方法。

背景技术

头相关传递函数HRTF(Head Realated Transfer Functions，HRTF)描述自由声场中声源到双耳的声学传输关系，它与声源位置、频率等参数有关，包含了声波到达双耳的声级差(Interaural Level Difference，ILD)、时间差(Interaural Time Difference，ITD)、以及相位差(Interaural Phase Difference，IPD)等因素，是人脑听觉定位的重要线索。HRTF将空间各方位声音到双耳的传播过程描述为左右的两个传播信道用以构建双声道虚拟声和重现空间三维声音，是空间虚拟听觉研究的重要基础。

HRTF数据测量通过测量与人头中心距离一定的空间球面上点声源到双耳的声压级变化得到。由于受人的感知定位和生理特性所限，被测者很难准确标定自己头部中心，并一直将其定位在声源分布的虚拟空间球心上。人头中心在空间球心上的标定和定位对HRTF测量数据精度具有直接影响。一般需要在测量过程中，实时发现被测者头部偏离程度，不断指导被测者调整、纠正并要求被测者保持头部位置、姿态在测量容忍的范围之内。在一些精度要求高的真人HRTF测量中，用声源与人头之间的距离标定定位头位，甚至用光电经纬仪定位头位。上述这些头部标定定位方法不仅影响HRTF数据精度，而且需要不停指导被测者调整纠正头位影响HRTF测量效率，同时指导、告警、提示声音会产生影响HRTF数据精度的噪声，光电经纬仪等定位设备也会干扰HRTF声学测量设备。

发明内容

本发明提供一种用于真人HRTF测量的头位自标定与自定位系统及方法，以使被测者不需要额外指导，能够自己实时自主标定和定位头位，既无干扰、零噪声，且成本低、精度高，效率高。

为此，本发明提供如下技术方案：

一种用于真人HRTF测量的头位自标定与自定位系统，所述系统包括：

真人头心标定模块，用于标定被测者的头心在人头内部的位置，包含人头冠状面标记、矢状面标记和水平面辅助标记；

虚拟球心标定模块，用于标定声源空间分布球心在测量空间的位置，包含声源空间分布球冠状面标记、矢状面标记和水平面辅助标记；

自标定和自定位模块，用于根据所述真人头心标定模块标定的标记、以及所述虚拟球心标定模块标定的标记，对所述被测者进行头部自标定和头部自定位，所述头部自标定是指通过头心与球心准确重合标定出标准头位，所述头位自定位是指在所述标准头位的测量误差容许范围内的头位定位。

可选地，所述自标定和自定位模块包括：成像系统、标定提示器、定位偏离提示器；

所述成像系统，用于实现视域外标记的反演；

所述标定提示器，用于在定位过程中提示被测者当前位置为头位标定标准位置；

所述定位偏离提示器，用于在定位过程中提示被测者头位超过测量允许误差。

可选地，所述成像系统包括：第一平面镜、第二平面镜、棱镜系统；

所述第一平面镜用于被测者面部标记成像，所述人头水平面辅助标记和所述人头矢状面标记经过所述第一平面镜得到的镜像标记，与所述人头冠状面标记经所述棱镜系统和所述第二平面镜成的镜像标记一起形成人头转化标记；

所述声源空间分布球水平面辅助标记和所述声源空间分布球矢状面标记经过所述棱镜系统、所述第二平面镜所成的辅助标记一起形成声源空间分布球转化标记。

可选地，所述第一平面镜和所述第二平面镜的镜面上分别蚀刻有一条垂直中线和一条水平中线；所述第一平面镜上贴有一块可移动的直条贴纸标记，所述贴纸标记平行于所述第一平面镜镜面上的水平中线。

可选地，所述贴纸标记上有三条分别对应于所述球心水平面辅助标记、及HRTF测量允许在水平面上的误差上限标记和下限标记的直线标记。

可选地，所述第一平面镜和所述第二平面镜安装于被测者正前方的消声室内壁上，并且所述第一平面镜镜面上的垂直中线和所述第二平面镜镜面上的垂直中线，均与消声室壁上的声源空间分布球冠状面标记重合；所述第一平面镜镜面上的水平中线与消声室壁上的声源空间分布球水平面标记重合；所述第二平面镜镜面上的水平中线与消声室壁上的声源空间分布球矢状面辅助标记重合。

可选地，所述棱镜系统包括：安装在被测者头顶正上方、声源空间分布球心顶点处的一组光学模组。

可选地，所述标定提示器包括至少两个彩色光敏发光器件，分别安装于所述声源空间分布球矢状面标记线与所述声源空间分布球水平面辅助标记线，以及所述声源空间分布球矢状面辅助标记线的交点位置，并对应于所述第一平面镜和所述第二平面镜的中心；

在所述第一平面镜和所述第二平面镜中头心镜像标记与所述球心标记完全重合的情况下，触发所述彩色光敏发光器件发光，表明头心准确注册与球心位置，提示被测者目前处于标准参考位置，可以开始测量并尽可能在测量过程中保持该位置。

可选地，所述定位偏离提示器包括：六条彩色光敏发光器件，分别安装于所述声源空间分布球水平面辅助标记、所述冠状面标记、所述矢状面辅助标记的上限辅助标记线上；

当所述第一平面镜中头心镜像标记偏离球心标记上下限阈值标记线时，触发对应的彩色光敏发光条变暗，提示被测者头位超过测量允许误差，需反方向微调头位才可以继续测量。

一种用于真人HRTF测量的头位自标定与自定位方法，所述方法包括：

用被测者头部的水平面、矢状面和冠状面，唯一标记头心在人头内的位置；

用被测者头部的水平面、矢状面和冠状面，唯一标记头心在人头内的位置；

根据所述真人头心标定模块标定的标记、以及所述虚拟球心标定模块标定的标记，通过头心与球心准确重合标定出标准头位；

在所述标准头位的测量误差容许范围内的头位定位。

可选地，所述用被测者头部的水平面、矢状面和冠状面，唯一标记头心在人头内的位置包括：

在真人HRTF测量的消声室内壁上用可视几何标记将声源空间分布球的水平面、矢状面和冠状面的标记出来。

可选地，所述可视几何标记为高亮度、高对比度线条，或者反光斑纹，或者发光亮条。

本发明实施例提供的用于真人HRTF测量的头位自标定与自定位系统及方法，用多个平面标定人头中心和声源空间分布球心的位置，通过成像系统将被测者无法观察到的视域外标记转变为视域标记，被测者自己主动目视标记调整自己头部位姿进行头心标记和球心标记的重合与对齐，进而实现真人HRTF测量的头位自标定与自定位。利用本发明方案，可以使被测者不需要额外指导，即可自己实时自主标定和定位头位，既无干扰、零噪声，且成本低、精度高，效率高。

附图说明

图1是本发明实施例用于真人HRTF测量的头位自标定与自定位系统的结构示意图；

图2是本发明实施例中头心、球心标定的原理图；

图3是本发明实施例中头心标定平面标记图；

图4是本发明实施例中头心标定的水平面辅助标记图；

图5是本发明实施例中声源空间分布球心标定的平面标记图；

图6是本发明实施例中声源空间分布球心标定水平面辅助标记图；

图7是本发明实施例中声源空间分布球心标定矢状面辅助标记图；

图8是本发明实施例中头位自标定和自定位模块的结构示意图；

图9是本发明实施例中成像平面镜的结构示意图；

图10是本发明实施例中成像平面镜安装位置示意图；

图11是本发明实施例中棱镜系统布局及确定球心矢状面辅助标记成像光路图；

图12是本发明实施例中棱镜系统的人头顶矢状面标记成像光路图；

图13是本发明实施例中平面镜成像中的人面部标记成像光路图；

图14是本发明实施例中标定提示器布局图；

图15是本发明实施例中定位偏离提示器布局图；

图16是本发明实施例用于真人HRTF测量的头位自标定和自定位的流程图；

图17是利用本发明方法进行真人HRTF测量的头位自标定和自定位的流程图。

附图主要标记说明：

201、球体的水平面；202、冠状面；203、矢状面；204、球心；

301、人头水平面标记；302、人头冠状面标记；303、人头矢状面标记；304、头心；

401、头心水平面辅助标记；

501、球心水平面标记；502、球心冠状面标记；503、球心矢状面标记；

601、球心水平面辅助标记；701、球心矢状面辅助标记；

806、头心转化标记；807、球心转化标记。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明实施例进一步详细说明。

针对真人HRTF测量的头位标定定位问题，本发明实施例提供一种用于真人HRTF测量的头位自标定和自定位系统及方法，用平面标记标定人头中心和声源空间分布球心的位置，通过成像系统将被测者无法观察到的视域外标记转变为视域标记，被测者可以主动目视寻标调整自身头部位姿进行头心标记和球心标记的注册和配准，进而实现真人HRTF测量的头位自标定与自定位。

下面首先对本发明方案中所涉及的几个概念进行说明。

头心和球心标定，是指用人头上和空间中设置的多个平面标记标定头心和球心。其中，所述平面标记可以直接或者通过反演呈现在被测者视域内，所述反演是指将视域外标记转换为目视标记。

头位自标定，是指被测者自己对齐头心和虚拟球心的对应平面标记，定出二者重合时的标准头位。

头位自定位，是指被测者自己保持在所述标准头位的测量误差容许范围内人头平面标记与声源分布空间球平面标记对齐。

在本发明实施例中，头心标定基于三个互相垂直的平面相交于空间唯一一点，用被测者头部的水平面、矢状面和冠状面，唯一标记头心在人头内的位置。

具体地，选取双目连线的水平面为人头水平面，双耳连线所在垂直平面为人头的矢状面，鼻中线所在垂直平面为人头的冠状面。

更具体地，用高亮度、高对比度材料，或者发光材料将人头的水平面、矢状面和冠状面的标记出来，标记不影响人头轮廓，其形状、尺寸、大小相较于人头可以忽略不计。

类似地，基于三个互相垂直的平面相交于空间唯一一点，用HRTF测量的点声源在空间分布形成的虚拟球形状的水平面、矢状面和冠状面，唯一标记虚拟球心在HRTF测量的消声室内的空间位置。

具体地，选取声源空间分布球的最大水平截面圆所在面为声源空间分布球水平面，选取与所述最大水平截面圆都垂直的两个正交最大截面圆所在面为声源空间分布球矢状面和冠状面。

更具体地，在真人HRTF测量的消声室内壁上用可视几何标记将声源空间分布球的水平面、矢状面和冠状面的标记出来，几何标记为高亮度、高对比度线条，或者反光斑纹、发光亮条等可目视标记，条宽不超过HRTF测量空间分辨率要求，且其敷设安装应不影响测量用消声室的整体性能。

利用上述的标定信息，实现对被测者实现头部自标定和头部自定位。

如图1所示，是本发明实施例用于真人HRTF测量的头位自标定与自定位系统的结构示意图。

该实施例中，所述系统包括真人头心标定模块101、虚拟球心标定模块102、自标定和自定位模块103。其中：

真人头心标定模块101，用于标定头心冠状面标记、头心矢状面标记、以及头心水平面辅助标记；

虚拟球心标定模块102，用于标定球心冠状面模块标记、球心矢状面标记、以及球心水平面辅助标记；

自标定和自定位模块103，用于根据所述真人头心标定模块标定的标记、以及所述虚拟球心标定模块标定的标记，对所述被测者进行头部自标定和头部自定位，所述头部自标定是指通过头心与球心准确重合标定出标准头位，所述头位自定位是指在所述标准头位的测量误差容许范围内的头位定位。

头位标定用于定出真人HRTF测量开始时的人头初始标准位置，通过头心与球心准确重合标定出真人HRTF测量过程中需要参考的标准头位。头位定位是测量过程中被测者头部与标准位置的对齐，即头心在初始标准头位的测量误差容许范围内的头位定位。

需要说明的是，自标定和自定位是被测者自己主动标定和定位HRTF测量中自己头位，不需要其他额外指导被动调整和纠正头位。具体地，可以通过被测者目视标记调整头部重合头心和球心对应平面标记，并保持标记对齐来实现的。

进一步，在本发明用于真人HRTF测量的头位自标定与自定位系统另一实施例中，所述系统还可进一步包括：数据存储模块104，用于记录和存储真人HRTF测量的头位标定和定位数据，这些数据是真人HRTF测量中用于修正头位定位误差的重要基础。

如图2所示，是本发明实施例中头心、球心标定的原理图。球体的水平面201、冠状面202和矢状面203相交于空间唯一点，即球心204。据此，将被测者头部和声源分布空间球的水平面、矢状面和冠状面在其所处空间用固定记号标记出来，就相当于确定了中心在其所处空间的位置。

如图3所示，是本发明实施例中头心标定平面标记图。用双目连线做人头水平面标记301，鼻中线做人头冠状面标记302，双耳连线做人头矢状面标记303，三个面的交点唯一标定头心304在人头内部的位置。

如图4所示，是本发明实施例中头心标定的水平面辅助标记图。为消除人眼眨动对标记稳定性的影响，同时也为避免双目连线作为人头水平面标记301对人眼观察的影响，选取双眼上方框骨402做辅助标记401代替双目连线标记人头水平面标记301，辅助标记401为头心水平面辅助标记。标记线用高亮、高反光材料、安全激光线贴、涂或者投射在人头相应位置，以利于在镜像系统中清晰成像。这两个标记线之间存在一个因人而异的个体化参数△z，△z是左右眼上方框骨中心连线与双眼瞳孔连线之间的垂直距离403，△z也是头心304与头心水平面辅助标记401产生的头心偏离404的高度。

如图5所示，是本发明实施例中声源空间分布球心标定的平面标记图。选取声源空间分布球的最大水平截面圆为水平面201，选取与水平面垂直的两个最大正交垂直截面圆作为其冠状面202和矢状面203。标记这些平面与HRTF测量的消声室内壁的交线，即图5中的球心水平面标记501、球心冠状面标记502、球心矢状面标记503，从而唯一标定出声源空间分布球心在消声室内的空间位置。标记线用高亮、高对比度材料、安全激光线贴、涂或者投射在消声室内壁的相应位置，以利于被测者清晰观察。

如图6所示，是本发明实施例中声源空间分布球心标定水平面辅助标记图。

由于人头头心标定的水平面标记采用左右眼上方框骨中心连线做头心水平面辅助标记401，声源空间分布球心标定的水平面标记501按照被测者的个体化参数△z确定也相应设置一个辅助标记线，以消声室一面内壁为例，在原标记线501上方做一个可移动的辅助标记线，该辅助标记线即为球心水平面辅助标记601，它平行于球心标定的水平面标记501，二者间距为△z。球心水平面辅助标记601两侧是HRTF测量允许在水平面上的误差上限标记602和下限标记603。同样的球心冠状面标记502两侧是HRTF测量允许在冠状面上的误差上限标记604和下限标记605。

如图7所示，是本发明实施例中声源空间分布球心标定矢状面辅助标记图。

由于声源空间分布球心标定矢状面标记503在被测者上下左右的视域外，需通过成像系统将其一部分转变为被测者可以观察到的目视目标，即声源空间分布球心标定矢状面辅助标记701，它可以设置在被测者视域内的消声室内壁或者地板上，本实施例设置于被测者正前方的消声室内壁上，且位于球心水平面标记501的下方。矢状面辅助标记701两侧是HRTF测量允许在矢状面上的误差上限标记702和下限标记703。

由于被测者无法观察到自己头面部上的和在自己上下左右方的球心矢状面的视域外标记，需要将其部分反演为被测者可观察的视域标记。本发明实施例中的头位自标定和自定位模块采用包含但不限于成像系统实现视域外标记的反演，使被测者能够自己主动实时动态进行头位自我调整纠正，

如图8所示，是本发明实施例中头位自标定和自定位模块的结构示意图。

在该实施例中，头位自标定和自定位模块包括：成像系统、标定提示器804、定位偏离提示器805。其中：

所述成像系统用于实现视域外标记的反演，或者说对视域外标记进行转换，将其转换为被测者视域内的标记；

所述标定提示器804用于在定位过程中提示被测者头心准确注册于球心位置；

所述定位偏离提示器805用于在定位过程中提示被测者头位超过测量允许误差。

需要说明的是，凡能将被测者视域外无法观察到的标记转换为其视域标记的系统均可作为所述成像系统。所述成像系统可以是平面镜、曲面镜、球面镜等光学成像系统，也可以是微型摄像机、摄像头和小型显示器组成的等其他成像系统，凡能实现上述目的的成像系统均属于本发明所述范围。在图8所示实施例中，所述成像系统可以包括但不限于以下任意一种或多种：第一平面镜801和第二平面镜802、棱镜系统803。

上述标定提示器804是提示头位标定完成的信号提示器件，当标定头心和球心对应平面标记完全重合时，给出头心在球心的标准位置信号，提示被测者当前位置为头位标定标准位置。

上述定位偏离提示器805是提示头位定位偏离的信号提示器件，当被测者头位姿态变化使头心离开标定位的偏差超过测量允许的误差范围时，即头心平面的标定标记线超过对应球心的平面标定标记线的上下限标记，提示被测者调整头位纠正偏差。

在具体应用中，可以将定位偏离提示器805设置在标定提示器804的两侧，与标定提示器804间距离可以是测量定位误差范围的一半。

继续参照图8，头心水平面辅助标记401和人头冠状面标记302经过第一平面镜801成的镜像标记，与人头矢状面标记303经棱镜系统803和第二平面镜802成的镜像标记一起形成头心转化标记806。

球心水平面辅助标记601、球心冠状面标记502经过棱镜系统803所确定的辅助标记701一起形成球心转化标记807。

需要说明的是，头心转化标记806和球心转化标记807都是被测者视域内可观察的目视标记，被测者目视标记自己调整头部位姿使头心转化标记806与固定在消声室内部上的对应的球心转化标记807重合并保持对齐，实现头位的自标定和自定位。

HRTF测量的头位自标定和自定位，可以使被测者自己主动实时动态进行头位自我调整纠正，确保了测量数据定位精度和测量效率。

如图9所示，是本发明实施例中成像平面镜结构示意图。

图8中的第一平面镜801和第二平面镜802的镜面上分别蚀刻一条垂直中线901、904和一条水平中线907、908，垂直中线901、904两侧分别标出HRTF测量的冠状面误差上下限标记902、903和905、906。第一平面镜801上贴有一块可移动的直条标记贴909，标记贴909上有三条直线标记911、912、913，分别对应球心水平面辅助标记的三条线601、602、603，贴纸标记909平行于第一平面镜801镜面上的水平中线907，直线标记911与水平中线907间距离与前述的左右眼上方框骨中心连线与双眼瞳孔连线之间的垂直距离403一样，代表个体化人体参数△z。第二平面镜802镜面上的水平中线908两侧分别标出HRTF测量的矢状面误差上下限标记914、915。

如图10所示，是本发明实施例中成像平面镜安装位置示意图。

图8中的第一平面镜801和第二平面镜802可以但不限于安装于被测者正前方的消声室内壁上，镜面上的垂直中线901和904，与消声室壁上的球心冠状面标记502重合。水平中线907与消声室壁上的球心水平面标记501重合，水平中线908与消声室壁上的球心矢状面辅助标记701重合。

如图11所示，是本发明实施中的棱镜系统布局及确定球心矢状面辅助标记成像光路图。

图8中的棱镜系统803是由一组光学模组组成的光学系统，安装在被测者头顶正上方、声源空间分布球心顶点处。球心矢状面标记503在地板上部分标记线经棱镜系统803，可以成像于被测者前方消声室内壁上。调节棱镜系统803光学模组的角度，使其成像在被测者正前方最适宜观察的位置，进而确定该位置为球心矢状面辅助标记701。

如图12所示，是本发明实施例中棱镜系统的人头顶矢状面标记成像光路图。

在图11中的棱镜系统803的布局和球心矢状面辅助标记701设定后，由几何光学原理可知，只要人头顶上的标记处于棱镜系统803的入射光路上，则人头矢状面标记503也会成像在球心矢状面辅助标记701。被测者可以从第二平面镜802中观察到自己头顶上的人头矢状面标记503所成的像。这样，被测者通过观察人头矢状面标记503在第二平面镜802中成的像，就能够自己调整头部使之与第二平面镜802上蚀刻的球心矢状面辅助标记701重合和对齐。

如图13所示，是本发明实施例中平面镜成像中的人面部标记成像光路图。

其中，第一平面镜801用于被测者面部标记成像，根据平面镜成像原理，被测者可以从第一平面镜801中观察到自己面部的头心水平面辅助标记401和人头冠状面标记302所成像，观察镜像标记调整头部，使之与第一平面镜801上蚀刻的标记重合和对齐。

如图14所示，是本发明实施例中的标定提示器的布局示意图。

标定提示器是提示头位标定完成的信号提示器件，当标定头心和球心的三平面标记线完全重合时，给出头心在球心的标准注册位置信号，提示被测者当前位置为头位标定标准位置。

本实施例中的标定提示器可以但不限于彩色光敏发光器件，比如可以将其分别安装于球心冠状面标记502与球心水平面辅助标记601和球心矢状面辅助标记701的交点位置1401和1402，对应于第一平面镜801和第二平面镜802的中心。当两个平面镜中头心镜像标记与球心标记完全重合，触发两个彩色光敏发光器件发光，表明头心标定在球心位置，提示被测者目前处于标准参考位置，可以开始测量并尽可能在测量过程中保持该位置。

如图15所示，是本发明实施例中定位偏离提示器的布局示意图。

定位偏离提示器是提示头位定位偏离的信号提示器件，当被测者头位姿态变化使头心离开标定位的偏差超过测量允许的误差范围时，即头心平面的标定标记线超过对应球心的平面标定标记线的上下限标记，提示被测者调整头位纠正偏差。

本实施例定位偏离提示器可以但不限于彩色光敏发光器件，比如可以安装六条发光器件1501、1502，1503、1504，1505、1506，分别安装于球心水平面辅助标记601、球心冠状面标记502、球心矢状面辅助标记701的上限辅助标记线602、603，604、605和702、703上。当两个平面镜中头心镜像标记偏离球心标记上下限阈值标记线时，触发对应的彩色光敏发光条变暗，提示被测者头位超过测量允许误差，需反方向微调头位才可以继续测量。

如图16所示，是本发明实施例用于真人HRTF测量的头位自标定和自定位方法的流程图，包括以下步骤：

步骤161，用被测者头部的水平面、矢状面和冠状面，唯一标记头心在人头内的位置。

步骤162，用被测者头部的水平面、矢状面和冠状面，唯一标记头心在人头内的位置。

具体地，可以在真人HRTF测量的消声室内壁上用可视几何标记将声源空间分布球的水平面、矢状面和冠状面的标记出来。其中，所述可视几何标记为高亮度、高对比度线条，或者反光斑纹，或者发光亮条等，对此本发明实施例不做限定。

步骤163，根据所述真人头心标定模块标定的标记、以及所述虚拟球心标定模块标定的标记，通过头心与球心准确重合标定出标准头位。

具体地，可以通过被测者目视标记调整头部重合头心和球心对应平面标记，并保持标记对齐来实现的。

由于被测者无法观察到自己头面部上的和在自己上下左右方的球心矢状面的视域外标记，需要将其部分反演为被测者可观察的视域标记。为此，本发明实施例可以采用包含但不限于成像系统实现视域外标记的反演，使被测者能够自己主动实时动态进行头位自我调整纠正，确保测量数据定位精度和测量效率。

所述成像系统可将被测者视域外无法观察到的标记转换为其视域内的可视目标。所述成像系统可以是平面镜、曲面镜、球面镜等光学成像系统，也可以是由微型摄像机、摄像头和小型显示器组成的影像成像系统，凡能实现上述目的的成像系统均属于本发明所述范围。

步骤164，在所述标准头位的测量误差容许范围内的头位定位。

本发明实施例提供的用于真人HRTF测量的头位自标定和自定位系统及方法，用平面标记标定人头中心和声源空间分布球心的位置，通过成像系统将被测者无法观察到的视域外标记转变为视域标记，被测者可以主动目视寻标调整自身头部位姿进行头心标记和球心标记的注册和配准，进而实现真人HRTF测量的头位自标定与自定位。

参照图17，是利用本发明方法进行真人HRTF测量的头位自标定和自定位的流程图。

首先，被测者准备就绪后进行目视寻标，观察球心标定面标记和头心标定面标记。被测者根据所述标记主动调整位姿，对齐头心球心对应标记，直至标定提示器全亮。

标定提示器全亮表明标定头心和球心的对应的平面标记完全重合，头位自标定完成。此时，可以将相应的标定数据进行保存，即记录头位初始标准位置。

然后，观察定位偏离提示器，如果定位偏离提示器全亮，则表明被测者头位姿态变化使头心离开标定位的偏差超过测量允许的误差范围，被测者需要调整头位纠正偏差；否则，可以开始进行测量。

本发明实施例提供的用于真人HRTF测量的头位自标定和自定位系统及方法，可以用于高精度、大样本真人HRTF实际测量中头位标定和定位，可有效提升实际测量的精度和效率。

本发明方案具有低成本、抗干扰、零噪声、高精度、高效率的优点，能够支持高精度个性化HRTF定制和大样本HRTF数据测量，对提升基于HRTF数据的声学产品性能，推广HRTF新技术产品应用，具有较大应用价值和社会效益。

本发明所列举的实施例，只作为本发明系统的一种，实际并不限于此，凡能实现此系统的实例均属于本发明所述范畴。

以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体实施方式对本发明进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明在实际测量中构建实用的头位标定定位系统，其仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都应当属于本发明保护的范围，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于真人HRTF测量的头位自标定与自定位系统，其特征在于，所述系统包括：

真人头心标定模块，用于标定被测者的头心在人头内部的位置，包含人头的冠状面标记、矢状面标记和水平面辅助标记；

虚拟球心标定模块，用于标定声源空间分布球心在测量空间的位置，包含声源空间分布球的冠状面模块标记、矢状面标记和水平面辅助标记；

自标定和自定位模块，用于根据所述真人头心标定模块标定的标记、以及所述虚拟球心标定模块标定的标记，对所述被测者进行头部自标定和头部自定位，所述头部自标定是指通过头心与球心准确重合标定出标准头位，所述头位自定位是指在所述标准头位的测量误差容许范围内的头位定位。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述自标定和自定位模块包括：标记平面、成像系统、标定提示器、定位偏离提示器；

所述的标记平面，用于确定所标记人头、空间球的中心，，包含但不限于冠状面、矢状面、水平面这一组相互垂直的平面，凡可用唯一确定空间一点的一组相交平面，均属本发明权利要求范围；

所述成像系统，用于实现视域外标记的反演，包含但不限于镜像反演；

所述标定提示器，用于在定位过程中提示被测者当前位置为头位标定标准位置；

所述定位偏离提示器，用于在定位过程中提示被测者头位超过测量允许误差。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述成像系统包括：第一平面镜、第二平面镜、棱镜系统；

所述第一平面镜用于被测者面部标记成像，所述人头水平面辅助标记和所述人头冠状面标记经过所述第一平面镜得到的镜像标记，与所述人头矢状面标记经所述棱镜系统和所述第二平面镜成的镜像标记一起形成人头转化标记；

所述声源空间分布球水平面辅助标记和矢状面标记经过所述棱镜系统、所述第二平面镜所成的辅助标记一起形成声源空间分布球转化标记。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，

所述第一平面镜和所述第二平面镜的镜面上分别蚀刻有一条垂直中线和一条水平中线；

所述第一平面镜上贴有一块可移动的直条贴纸标记，所述贴纸标记平行于所述第一平面镜镜面上的水平中线。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述贴纸标记上有三条分别对应于所述球心水平面辅助标记、及HRTF测量允许在水平面上的误差上限标记和下限标记的直线标记。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述第一平面镜和所述第二平面镜安装于被测者正前方的消声室内壁上，并且所述第一平面镜镜面上的垂直中线和所述第二平面镜镜面上的垂直中线，均与消声室壁上的声源空间分布球冠状面标记重合；所述第一平面镜镜面上的水平中线与消声室壁上的球心水平面标记重合；所述第二平面镜镜面上的水平中线与消声室壁上的球心矢状面辅助标记重合。

7.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述棱镜系统包括：安装在被测者头顶正上方、声源空间分布球心顶点处的一组光学模组。

8.根据权利要求2至7任一项所述的系统，其特征在于，所述标定提示器包括至少两个彩色光敏发光器件，分别安装于所述声源空间分布球矢状面标记线与所述声源空间分布球水平面辅助标记线，以及所述声源空间分布球矢状面辅助标记线的交点位置，并对应于所述第一平面镜和所述第二平面镜的中心；

在所述第一平面镜和所述第二平面镜中人头镜像标记与所述声源空间分布球标记完全重合的情况下，触发所述彩色光敏发光器件发光，表明头心准确注册与球心位置，提示被测者目前处于标准参考位置，可以开始测量并尽可能在测量过程中保持该位置。

9.根据权利要求2至7任一项所述的系统，其特征在于，所述定位偏离提示器包括：六条彩色光敏发光器件，分别安装于所述声源空间分布球水平面辅助标记、所述冠状面标记、所述矢状面辅助标记的上限辅助标记线上；

当所述第一平面镜中人头镜像标记偏离声源空间分布球标记上下限阈值标记线时，触发对应的彩色光敏发光条变暗，提示被测者头位超过测量允许误差，需反方向微调头位才可以继续测量。

10.一种用于真人HRTF测量的头位自标定与自定位方法，其特征在于，所述方法包括：

用被测者头部的水平面、矢状面和冠状面，唯一标记头心在人头内的位置；

用被测者头部的水平面、矢状面和冠状面，唯一标记头心在人头内的位置；

根据所述真人头心标定模块标定的标记、以及所述虚拟球心标定模块标定的标记，通过头心与球心准确重合标定出标准头位；

在所述标准头位的测量误差容许范围内的头位定位。

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