【摘要】：觸覺再現(xiàn)技術(shù)涉及電子、計算機、生理學(xué)、心理學(xué)等多個學(xué)科,是當(dāng)前虛擬現(xiàn)實與人機交互研究的熱點和前沿,可廣泛應(yīng)用于遠程醫(yī)療、游戲娛樂、教育教學(xué)和軍事仿真等重要領(lǐng)域。用裸指觸摸移動終端屏幕即可真實自然地感知被顯示物體的形狀和紋理,實現(xiàn)豐富逼真的觸覺再現(xiàn),是移動終端發(fā)展的趨勢。靜電力觸覺再現(xiàn)技術(shù)基于裸指滑動和點擊,不需要穿戴其它裝置,具有高沉浸感和高交互性等優(yōu)點,且易于與現(xiàn)有終端屏幕集成,是在移動終端上實現(xiàn)觸覺再現(xiàn)功能的主要方式之一。視覺對象紋理特征提取與渲染算法是實現(xiàn)觸覺再現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù),也是進一步提高觸覺再現(xiàn)真實感的保證�，F(xiàn)有算法往往只通過激勵信號的幅度變化表征圖像的觸覺特征,而實際物體具有形狀、紋理和柔軟性等復(fù)雜屬性,如何充分利用激勵信號的頻率、波形等參量對觸覺感受的影響建立多參量靜電力渲染模型,還有待于深入研究。本文主要解決視覺對象紋理屬性的觸覺特征提取與靜電力渲染問題,研究內(nèi)容如下:(1)研究適用于高清圖像的紋理觸覺特征提取及渲染算法,設(shè)計掩模實時提取圖像紋理觸覺特征,分析圖像分辨率與掩模尺寸對紋理特征提取效果的影響;設(shè)計圖像紋理靜電力觸覺再現(xiàn)流程,并通過實驗研究圖像分辨率與掩模尺寸對圖像紋理靜電力觸覺再現(xiàn)效果的影響。(2)實驗研究靜電力激勵信號頻率參量和波形參量對觸覺感受的影響,建立基于幅度-頻率參量和基于幅度-波形參量的圖像紋理觸覺再現(xiàn)渲染模型,并通過對比實驗研究該渲染方法的觸覺再現(xiàn)效果。(3)研究色彩與空間感的心理學(xué)效應(yīng),分析物體的觸覺特性與視覺特性的相似性,將彩色圖像色調(diào)、亮度和飽和度分量與激勵信號幅度和頻率參量相映射,建立彩色圖像紋理觸覺再現(xiàn)渲染模型,并通過觸覺感知識別實驗研究該渲染方法的觸覺再現(xiàn)效果。本文的主要創(chuàng)新點包括:(1)提出了一種基于數(shù)字位圖的圖像紋理靜電力觸覺再現(xiàn)方法,利用圖像相鄰像素之間的灰度變化,無需重建圖像三維幾何信息,即可得到較好觸覺再現(xiàn)效果。該方法基于局部圖像提取紋理特征,減小了紋理特征提取過程中的計算量,適用于高清圖像紋理的靜電力觸覺再現(xiàn)。(2)針對靜電力觸覺再現(xiàn)技術(shù)僅通過單一幅度參量渲染圖像紋理信息,無法呈現(xiàn)紋理柔軟性和細膩性等觸覺特征的問題,提出了基于幅度、頻率和波形參量的靜電力觸覺再現(xiàn)渲染方法,豐富了靜電力觸覺再現(xiàn)的觸覺感受,提高了視覺對象紋理的觸覺再現(xiàn)真實感。(3)根據(jù)色彩與空間感心理學(xué)效應(yīng)提出彩色圖像紋理靜電力觸覺再現(xiàn)方法,該方法在彩色空間對圖像紋理觸覺特征建模,避免了彩色圖像在灰度變換過程中丟失紋理信息。該方法基于圖像局部信息進行觸覺渲染建模,有效減小了計算量,適用于高清圖像紋理的靜電力觸覺再現(xiàn)。本文針對靜電力觸覺再現(xiàn)高精細度和實時性的特點,提出適用于高清圖像的紋理特征提取與渲染方法,為靜電力觸覺再現(xiàn)技術(shù)的研究與應(yīng)用提供參考。
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【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP391.41

【參考文獻】

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本文編號：2435354