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多级纹理细节的立方体全景纹理再现

计算机科学与探索 2017年第9期11卷 1496-1504页

作者：宋颖丽牛保宁宋春花太原理工大学计算机科学与技术学院太原030600

城市可视化中的纹理再现,是场景真实性的关键。纹理再现通常需要大量的纹理数据,对于资源受限的移动终端,意味着巨大的网络流量和电量消耗,成为制约城市可视化技术在移动终端应用的瓶颈。提出一种多级纹理细节的立方体全景纹理再现技术(... 详细信息

城市可视化中的纹理再现,是场景真实性的关键。纹理再现通常需要大量的纹理数据,对于资源受限的移动终端,意味着巨大的网络流量和电量消耗,成为制约城市可视化技术在移动终端应用的瓶颈。提出一种多级纹理细节的立方体全景纹理再现技术(LOD-in-IBR)。根据人眼视觉系统信息选择策略中对场景各区域关注度存在的差异,用较低分辨率的纹理数据再现关注度较低的区域,从而减少所需的纹理数据,降低移动终端的资源消耗。场景各区域用图像纹理的信息熵进行区分,按照信息熵的大小对场景各区域分类,不同类别的纹理采用不同的分辨率进行再现,使之达到全景图像的同层次多级细节。对于缩小(分辨率降低)比例小于0.5以上的部分所产生的块效应,用双三次迭代插值算法进行优化。实验证明该方法在不引起视觉感知变化的条件下,再现所需的纹理数据减少30%,全景平均渲染时间减少30%。

关键词：立方体全景图像信息熵纹理再现同层次多级细节

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仿人手感知的纹理识别与触觉再现方法研究

传感器与微系统 2021年第9期40卷 56-60页

作者：徐远宋爱国胡素芸东南大学仪器科学与工程学院江苏南京210096

提出了一种仿人手感知的纹理识别及触觉再现方法。采用新型纹理检测装置以仿人手触觉感知方式采集纹理,对采集到的纹理信息进行主成分分析(PCA)降维提取特征,搭建多层感知(MLP)神经网络对6种纹理信号进行分类,识别率高达98.8%。在此基础... 详细信息

提出了一种仿人手感知的纹理识别及触觉再现方法。采用新型纹理检测装置以仿人手触觉感知方式采集纹理,对采集到的纹理信息进行主成分分析(PCA)降维提取特征,搭建多层感知(MLP)神经网络对6种纹理信号进行分类,识别率高达98.8%。在此基础上,基于采集数据的统计特性,采用正态分布振动模型再现纹理触感,并通过滑动窗口动态修正力学模型,强化局部纹理特征。通过对比实验,所提再现方法在对布料等细腻纹理的再现效果上优于传统基于图像信息的再现方法。

关键词：纹理识别信号处理纹理再现力触觉

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一种新的虚拟纹理触觉再现方法及其装置实现

测控技术 2006年第8期25卷 72-75,87页

作者：陈旭宋爱国李建清东南大学仪器科学与工程系江苏南京210096

根据人的触觉是动态触觉的原理,提出了一种新的纹理触觉再现方法及其实现装置,该装置能在使用者手指端部产生类似于纹理感觉的触觉信息。它的主要组成部分是铝合金制成的圆筒,上面分布着大小不同的凹孔和凸点,通过伺服电机带动它旋转。... 详细信息

根据人的触觉是动态触觉的原理,提出了一种新的纹理触觉再现方法及其实现装置,该装置能在使用者手指端部产生类似于纹理感觉的触觉信息。它的主要组成部分是铝合金制成的圆筒,上面分布着大小不同的凹孔和凸点,通过伺服电机带动它旋转。手指在匀速旋转的圆筒上来回滑动并触摸上面的凹孔与凸点,能有明显的触觉感受,而且不同的旋转速度将会带来不同的触觉效果。通过对该实验装置进行大量实验,统计归纳出实验者在各种情况下所获得的触觉感受,证实该装置在模拟纹理触觉方面确有成效,对纹理触觉的发展起到一定的促进作用。

关键词：虚拟现实人机接口纹理再现

变摩擦力触觉交互装置设计及其用于大纹理再现研究

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变摩擦力触觉交互装置设计及其用于大纹理再现研究

作者：李楠厦门大学

学位级别：硕士

视觉和听觉是人们最常用的人机交互方式,但视觉和听觉是单向的,只能由机器传递给操作者。为了增强人机交互的沉浸感与真实感,并增加双向交流通道,研究者提出多感觉模式融合技术,其中最新的技术就是触觉交互。相对于视觉、听觉,触觉最大... 详细信息

视觉和听觉是人们最常用的人机交互方式,但视觉和听觉是单向的,只能由机器传递给操作者。为了增强人机交互的沉浸感与真实感,并增加双向交流通道,研究者提出多感觉模式融合技术,其中最新的技术就是触觉交互。相对于视觉、听觉,触觉最大的优势在于其分辨物质材料属性方面略胜一筹,且能双向反馈,具有极大的研究意义。本文设计了一套用来模拟内部空间间隙在毫米级及以下的细纹理的变摩擦力触觉交互装置,并将该装置集成到弧度再现装置中,模拟再现空间间隙在厘米级及以上的大纹理,该大纹理同时包含了粗糙度和弧度信息。本文研究了国内外触觉交互的发展现状,通过对比分析发现,使用变摩擦力触觉交互装置模拟细纹理是最接近自然的探知方式,采用挤压式弧度再现的方法模拟大纹理是最接近现实的方式,因此,本文针对变摩擦力触觉交互展开研究,并将搭建的变摩擦力触觉交互装置集成到挤压式弧度再现装置上进行深度研究。在已有的挤压气膜效应理论基础上,本文设计了变摩擦力触觉交互装置的各大模块:共振装置、手指定位装置和系统控制模块。本文通过驻波振型的半波长与共振频率、动态挠度的关系,得出半波长的范围,通过ANSYS模态分析确定驻波振型,以此来确定共振装置中执行器件的宽度。此外,本文还通过具体实验对比构建了较为理想地设计模型,最终确定了共振装置的参数及结构组成。与此同时,本文对比了现有的手指定位方案,并从动态性、集成性、透明性三个方面确定了手指定位装置。接着,本文设计了共振装置执行器件的驱动模块,并通过微控制器控制纹理与手指的对应关系,从硬件、软件两个方面实现了纹理控制。最后,结合本文触觉交互装置的前瞻性,本文提出了一种基于消费电子产品的变摩擦力触觉交互装置。通过搭建实验测试平台确定最终的装置结构,并从材料、工艺两个方面优化变摩擦力触觉交互装置;通过最小可觉差实验得出变摩擦力触觉交互装置模拟稀疏纹理栅和密集纹理栅的差别阈值。此外,本文还将变摩擦力触觉交互面板集成到大纹理弧度再现装置中,用以模拟输出包含了纹理信息和弧度信息的大纹理触觉信息,并通过绝对量值估计的方法验证了纹理栅与弧度的相互影响关系。

关键词：触觉交互挤压气膜效应纹理再现

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振动触觉纹理再现技术研究综述

测控技术 2020年第5期39卷 21-27,90页

作者：何聪邵知宇曹志勇欧阳强强吴涓东南大学仪器科学与工程学院江苏南京210096

纹理力触觉再现是通过特定的硬件装置模拟产生与物体纹理表面接触时的触感,使用户能感受到物体的粗糙度、软硬度等纹理特征信息。振动刺激作为再现物体触觉信息的一种刺激方式,在纹理触觉再现中被广泛运用,产生了不同的振动触觉表达装... 详细信息

纹理力触觉再现是通过特定的硬件装置模拟产生与物体纹理表面接触时的触感,使用户能感受到物体的粗糙度、软硬度等纹理特征信息。振动刺激作为再现物体触觉信息的一种刺激方式,在纹理触觉再现中被广泛运用,产生了不同的振动触觉表达装置和纹理触觉表达方法。从纹理触觉认知的角度,阐述了人对振动刺激的触觉感知生理学基础;介绍了纹理触觉再现的原理和方法;从振动与纹理特征的映射方法以及振动刺激方式两个方面分析了目前振动触觉纹理再现技术的发展现状;最后对相关研究的发展进行了总结展望。

关键词：振动刺激纹理再现振动触觉感知纹理映射

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纹理触觉再现技术的研究现状及发展

工业仪表与自动化装置 2006年第3期 72-74页

作者：陈旭宋爱国东南大学仪器科学与工程系江苏南京210096

物体一个非常重要的触觉特征是它具有表面纹理信息,人们可以通过触摸物体获得这种感觉。在虚拟现实或遥操作领域,将虚拟的或远地的物体的纹理信息再现并作用于操作者手部,不仅可以增强系统的临场感,而且可以帮助操作者识别不同特性的虚... 详细信息

物体一个非常重要的触觉特征是它具有表面纹理信息,人们可以通过触摸物体获得这种感觉。在虚拟现实或遥操作领域,将虚拟的或远地的物体的纹理信息再现并作用于操作者手部,不仅可以增强系统的临场感,而且可以帮助操作者识别不同特性的虚拟物体。触觉再现技术近几年已成为虚拟现实和遥操作领域研究的前沿技术,文中介绍了当今世界上仅有的几种可以再现纹理触觉的方法,并比较他们各自的优缺点。最后,指出纹理触觉再现技术的发展思路。

关键词：触觉再现纹理再现发展现状

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彩色图像的纹理力/触觉渲染方法

计算机辅助设计与图形学学报 2011年第4期23卷 719-724页

作者：李佳璐宋爱国张小瑞东南大学仪器科学与工程学院远程测控技术江苏省重点实验室南京210096 南京信息工程大学信息与控制学院南京210044

针对图像纹理力/触觉再现技术中用灰度变化表征纹理所导致的彩色图像在灰度变换后丢失纹理信息的缺点,用颜色变化表征纹理,提出彩色图像的纹理力/触觉渲染方法.该方法中,切向力的计算基于像素力场算法,法向力的计算基于惩罚算法,根据颜... 详细信息

针对图像纹理力/触觉再现技术中用灰度变化表征纹理所导致的彩色图像在灰度变换后丢失纹理信息的缺点,用颜色变化表征纹理,提出彩色图像的纹理力/触觉渲染方法.该方法中,切向力的计算基于像素力场算法,法向力的计算基于惩罚算法,根据颜色和空间感的心理学效应提出由亮度和色调决定约束空间,合力通过手控器反馈给操作者.实验结果表明,文中方法能够有效地对彩色图像纹理进行力/触觉渲染.

关键词：图像处理纹理再现力/触觉渲染色彩心理学虚拟现实

基于DELTA手控器的纹理的力触觉表达方法

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仪器仪表学报 2008年第11期29卷 2310-2314页

作者：邹垂国宋爱国吴涓东南大学仪器科学与工程学院南京210096

纹理的力触觉表达不仅能增强虚拟环境的真实感,还能用于盲人对环境的感知和信息获取。本文提出了一种新颖的算法。它是基于图像处理的方法提取纹理表面的几何轮廓,根据物体表面粗糙特性,分别建立法向和切向的接触力模型,通过6自由度DELT... 详细信息

纹理的力触觉表达不仅能增强虚拟环境的真实感,还能用于盲人对环境的感知和信息获取。本文提出了一种新颖的算法。它是基于图像处理的方法提取纹理表面的几何轮廓,根据物体表面粗糙特性,分别建立法向和切向的接触力模型,通过6自由度DELTA手控器实时作用于操作者,让操作者感受到触摸虚拟物体表面的作用力,从而实现纹理的力触觉表达。最后通过与传统的几种图像纹理的力触觉建模和表达方法比较实验证明了此种方法的有效性。

关键词：纹理再现力触觉虚拟现实图像处理

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一种基于实际测量的纹理力触觉表达方法

系统仿真学报 2013年第11期25卷 2630-2637页

作者：吴涓严菊李莅圆宋爱国东南大学仪器科学与工程学院南京210096

纹理是物体表面微观结构分布特征的体现。当人手与纹理表面接触时,会感觉到凹凸不平的触感及纹理触觉。纹理触觉的显示是增强虚拟环境真实感,提高对环境的感知和控制能力不可缺少的要素。提出了一种基于实际压力测量值的纹理力计算模型... 详细信息

纹理是物体表面微观结构分布特征的体现。当人手与纹理表面接触时,会感觉到凹凸不平的触感及纹理触觉。纹理触觉的显示是增强虚拟环境真实感,提高对环境的感知和控制能力不可缺少的要素。提出了一种基于实际压力测量值的纹理力计算模型,并利用力反馈装置实现纹理力触觉表达的方法。它首先利用带有力传感器的机械臂在纹理表面扫描,然后对所测量的法向纹理力信号进行数据处理,并建立法向束缚力和切向摩擦力的计算模型。虚拟纹理触觉再现时,接触力通过3自由度PHANTOM Omni手控器实时作用于操作者。由于纹理力特征来源于实际测量同时又考虑到心理学研究所发现的人的探索速度对纹理感知的影响,使得所再现的纹理力具有较高的真实感。进行了实验并证明了方法的有效性。

关键词：纹理再现力触觉虚拟现实信号处理