图像纹理的力触觉表达

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触觉再现技术是近年来人机交互技术和遥操作机器人研究的前沿和热点之一,而纹理信息的力触觉再现技术则是其中重要的研究内容。本文以国家973重点基础研究项目、国家自然科学基金项目和国家863高技术研究项目为背景,深入地研究人手触摸感知物体表面纹理的机理,分析了三种图像纹理的力触觉表达模型,并设计实验比较三种方法的可行性和有效性。 本文首先概括了基于图像纹理力触觉感知的人机交互技术的研究动态和发展趋势。总结了计算机视觉图像纹理特征提取方法,根据人手触摸物体表面产生纹理的触觉过程,提出了空间频谱分析模型,建立了图像纹理与力触觉产生的映射关系模型。基于Delta力触觉再现装置构建了一个平面纹理的力触觉表达系统,并在系统上进行算法的验证实验。通过大量的纹理的力触觉感知实验,验证了空间频谱分析模型算法具有很强的真实感和有效性。为增强空间频谱分析模型算法的真实感,分别建立摩擦力模型和增加随机噪声信号。通过实验证明了适当的摩擦力和随机信号噪声可以增加真实感效果。将平面纹理的力触觉表达模型应用到三维物体的力触觉表达系统并建立了三维物体表面纹理的力触觉表达仿真系统。将该系统和触觉再现装置Delta手控器相连接,进行了仿真实验,验证了系统的可靠性和有效性。 本文最后提出了图像纹理的力触觉表达技术今后的发展方向。
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