论文部分内容阅读
触觉能够提供虚拟对象的接触性感知信息,通过触觉界面,用户不仅能通过屏幕看到远程或者微观的物体,还能触摸和操控它们,从而更直接地增强用户的真实沉浸感。触觉数据信号包含位置,角度,速度,角速度,加速度,角加速度以及随着时间的推移反馈力和扭矩等多维信息。触觉交互的目的就是使用户在与虚拟对象进行接触性交互时能够获得逼真的触觉感受,由于人的触觉灵敏,所以触觉绘制至少需要1kHz的刷新频率才能给人以真实感。然而在双向传输的数据遥控系统中,远距离的数字通信网络很难维持这么高的包速率,不同于软实时的音频和视频流,触觉数据流属于硬实时,毫秒级的延迟可能会导致远程触觉交互系统不稳定。因此,多维、高频率和数据密集的性质迫切需要压缩触觉数据,减少触觉数据流量,提高远程触觉交互系统的性能,同时保持高品质的远程触觉交互用户体验。触觉数据压缩是一个新兴的研究领域,近年来越来越受到人们的重视。触觉数据压缩分为在线压缩和离线压缩,本文主要研究了离线触觉数据的压缩。触觉数据压缩尚处于起步阶段,尤其是离线的触觉数据压缩,还没有得到深入广泛的研究。目前通用的触觉数据压缩算法主要基于线性预测模型和死区原则。由于触觉数据不是简单的线性数据,线性预测模型的预测效果不理想;基于死区原则压缩带来失真变形大,使得恢复后的数据信号变化突兀、破坏了原始信号的连续性。本文针对上述存在的问题进行研究,提出了两个离线触觉数据压缩算法。算法一,构造了一个基于二次曲线的预测模型,算法基于新构造的预测模型和死区原则压缩数据,实验结果表明该算法的有效性。算法二,提出了基于C0连续的分段二次曲线的触觉数据压缩算法,算法依据触觉数据的特征,将触觉数据划分为一系列的连续段,对每一个连续段内的数据,基于死区原则和算法一的二次曲线预测模型,将之划分为更小的子段,每一子段内的数据点基于死区原则可以用同一个模型预测;然后对同一个连续段内的所有子段内的数据采用C。连续的分段二次曲线拟合。与常用的压缩算法不同,该算法不需要保存原始的样本数据,算法保存二次曲线的系数。该算法充分考虑了原始数据信号之间的连续性,减少了基于死区原则压缩引起的扭曲变形,计算实例表明了算法的有效性。