[发明专利]基于生理参数的HRTF分频段线性回归方法

摘要

本发明提供了一种基于生理参数的HRTF分频段线性回归方法，首先选择CIPIC数据库中同一方位下不同被试的HRTF进行主成分分析，获得该方位下的主成分；然后，计算在不同频率下主成分与不同被试各项生理参数的相关性；通过统计学方法获得对低频、中频以及高频部分的相关的生理参数；最后通过选取的生理参数分别进行低频、中频以及高频段的线性拟合，通过最小相位法进行相位重构。本发明影响不同的生理参数各不相同，应用相关性分析，获得在不同频段对HRTF有影响的生理参数，应用该生理参数进行线性回归，应用本发明合成的HRTF在理论上更为清晰，同时分别对各频段进行线性回归回归的结果也更为准确。

主权项

1.一种基于生理参数的HRTF分频段线性回归方法，其特征在于包括下述步骤：步骤1：选取所有被试在某一确定方位的HRTF，对该方位的HRTF进行主成分分析，获取该方位的主成分：(1)选取所有被试在在方位角为(θ,φ)的HRTF构成向量Dij，其中i为被试序列，j为频率序号，被试数目为m，其中θ是方位角，φ是俯仰角；(2)对Dij进行如下标准化处理：其中，为D_ij经过标准化处理的头相关传递函数；(3)对标准化后的头相关传递函数进行主成分分析：其中，Pm×n是主成分分析的m×n的得分矩阵；W是主成分分析的n×n的负荷矩阵，T表示矩阵的转置；步骤2：将CIPIC数据库中所有被试的所有的生理参数，分别与步骤1中获取的主成分进行相关性分析，获得相关系数rik，rik表示第i个人体生理参数与第k个主成分的相关系数，第i个人体生理参数即第i个被试序列；步骤3：确定不同频段相关生理参数；对任意一个主成分，查询相关系数表，得到该主成分与所有生理参数的相关系数，将不同频率相关的生理参数的相关系数按照降序排列，选择大于相关系数的前t个显著作为第k个主成分的候选项目；(1)选择任意一个候选生理参数，分别计算该候选生理参数在不同频段的重要度I：其中，Nnk表示第r个生理参数在第k个主成分的频率范围f为a～b区间的出现的次数，在a～b区间中，该生理参数出现一次加1，不出现则加0，αk为第k主成分解释原始数据总方差的百分比，其中，1和c指的是第几主成分，即第一主成分到第c主成分；(2)分别对不同频率内的候选项目中的生理参数按重要度进行降序排列，选择前q个作为该方位下该频段的主要生理参数；(3)依据影响HRTF的生理参数的不同，将相邻频率中共同生理参数数量超过总生理参数的50％的频率部分划分为一个频段，若某一频率无法满足相邻频率中共同生理参数数量超过总生理参数的50％，则将其划分到相邻频率中频率较低的频段中，将主成分的得分矩阵P依据频段划分进行分段处理，共分为d个划分矩阵：P＝[P1,P2,…,Pd]    (4)步骤4：应用选择的各频段的主要生理参数对P进行近似，获取近似主成分得分矩阵应用各频段的近似得分向量获得头相关传递函数的重构数据，详细步骤如下：(1)主成分分析中的得分向量通过关键生理参数线性回归，回归方程用式(5)表示：其中，表示主成分中第d个划分矩阵，为从步骤三中选择的生理参数矩阵；Ad_(q+1)×n为人体测量项目的系数；m是被试数目；n表示不同的频率；Ad表示在频段d处人体测量项目的系数矩阵；(2)根据最小二乘法原理，系数矩阵Ai通过式(2)和式(5)获得：标准化头相关传递函数通过式(6)获得：其中，表示标准化头相关传递函数的近似值；当获知被试的生理参数时，通过公式(7)获得该被试的近似的HRTF。