虚拟现实大空间下多虚拟目标被动触觉交互方法

针对虚拟现实（VR）大空间下为重定向行走的用户提供被动触觉时存在的虚实交互目标无法一一对应的问题,提出了一种用两个物理代理作为触觉代理为多个虚拟目标提供触觉反馈的方法,以在基于人工势场（APF）的重定向行走过程中,交替地满足用户被动触觉的需求。针对重定向行走算法本身以及标定不精确等原因造成的虚实不对齐的问题,对虚拟目标的位置及朝向进行设计并且在交互阶段引入触觉重定向。仿真实验表明对虚拟目标位置和朝向的设计可以大幅降低对齐误差;而用户实验结果证明触觉重定向的引入进一步提升了交互准确性,且能为用户带来更丰富、更具沉浸感的体验。     

双触点交互的力触觉实时生成方法

力触觉的生成和交互有助于提升虚拟环境的沉浸感和真实性.提出了一种双触点交互的力触觉实时生成方法.把双触点交互分为4种状态,分别提出不同状态下双触点交互的力触觉实时生成算法,并建立虚双触点交互的实验环境,开展双触点交互力触觉生成的评价研究.实验结果表明,该方法能够实时生成双触点交互时的力触觉,增强虚拟环境的沉浸感和真实性,提升了人手力触觉交互的自然性.     

带有振动触觉反馈的上肢康复系统

康复机器人在脑卒中患者的术后恢复治疗中起着重要作用。为了提高患者在康复训练过程中的主动性和专注度,提出了一种带有振动反馈的上肢康复训练系统。该系统利用多传感器获取人的上肢位姿信息,实现与虚拟场景的实时交互,并通过实时多层级振动反馈引导人的康复动作。通过心理物理学实验评估受试者对不同振动强度的感受,得出了人体感受区分明显的3个振动强度等级。构建了视触觉有效性实验,受试者需要在虚拟场景中完成特定的康复动作,实验结果表明,相较于无触觉反馈,受试者在振动触觉反馈的作用下可以更稳定高效地完成康复任务。     

基于图像流的虚拟现实系统交互方法的实现

基于传感器或图像识别的人体运动跟踪代价高昂,该文提出了一种更为简便易行的交互方法,它提取拍摄到的连续图像中参与者位置和运动趋势的信息将其作为参与者与虚拟环境交互的基础。文章对根据这一技术实现的虚拟现实系统作了介绍,并着重论述了实现这种交互方法的关键技术,最后对这一技术的发展前景作了展望。     

信息触觉表达技术的研究现状与应用

触觉表达是一种新兴的人机交互模式和信息传递方式.首先介绍了触觉表达技术的研究背景,讨论了触觉表达装置的特点和种类,接着分类介绍了国内外触觉表达装置的研究历史和现状,然后分析了当前信息的触觉表达技术研究中存在的问题,最后讨论了触觉表达装置的应用前景和发展趋势.     

虚拟现实的力触觉交互技术发展现状与趋势

虚拟现实通过模拟人的视觉、听觉、力触觉等,使人处于一种与真实世界非常逼真的虚拟世界中,来感受、体验和评价虚拟世界中的场景和设备。力触觉在虚拟现实环境中有其突出优越性,力触觉使得虚拟现实环境变得真实,是唯一的既可接受周围环境输入又可以对周围环境输出的感知通道,可极大增强可视化表达的效果。虚拟现实的力触觉交互技术包括力触觉再现技术和虚拟环境的力触觉建模。介绍了这两方面的发展现状、存在的问题和今后的发展趋势。     

基于虚拟现实触觉感知接口技术的研究与进展

基于虚拟现实触觉感知接口技术（Haptic Interface Technique）涉及的学科 面很宽，包括机器人学、虚拟现实技术、仿生学、传感技术及互联网通讯技术等．触觉感知接口是基于虚拟现实机器人遥操作系统的重要组成部分．从广义角度出发，触觉感知（Haptic Sensing）应包括力/力矩觉（Force/Torque Sensing）和接触觉（Tactile or Touch Sensing）等主要感觉功能．这里将着重介绍触觉感知接口的研究意义与结构、用于触觉感知接口的特种驱动机构．最后，讨论触觉感知接口技术今后的研究与发展趋势．     

识别水下物体材质的触觉传感器的研制

提出了一种用于识别水下物体材质的触觉传感器，介绍了该传感器的原理，结构和识别水下物体的方法，用研制出的水下触觉传感器系统对十种物体（铜，覆铜板，油石，大理石，陶瓷，玻璃，皮革，胶木，塑料和泡沫塑料）作了七百余次识别实验，结果表明，识别率≥９２％，识别时间≤５ｓ）。     

基于多传感器数据的虚拟现实翻译机器人交互自动化系统设计

为进一步提升英语翻译机器人在交互过程中的翻译准确度,提出一种基于多传感器数据的虚拟现实交互自动化系统。首先,通过多种传感器采集用户的交互行为,并通过基于k最近邻算法与情景记忆的持续学习算法(简称KNN-EMAR算法)挖掘用户行为中的情感信息;再将情感信息以标签的形式融入待翻译的源语言的文本信息中,从而通过情感标签提高翻译机器人对用户表述内容的理解程度,提高英语翻译机器人翻译结果的准确度;最后利用虚拟现实技术,将用户交互行为转换为动画,并以用户交互动画+翻译语音的形式展示翻译结果。结果表明,KNN-EMAR算法可从用户交互行为中精准地挖掘出用户情感信息,且挖掘准确率可达到99.23%;情感信息的加入,使英语翻译结果的BLEU指标值和METEOR指标值得到明显提升,具有更好的英语翻译准确度;该系统可正常运行,输出用户交互动画+翻译语音的翻译结果,在跨语言教学中具有一定的实际意义。     

面向磁悬浮视触觉交互的多速率系统框架

非接触式磁悬浮视触觉交互克服了机械式交互的固有摩擦,具有广阔应用前景,但存在交互过程中虚拟工具穿透物体、图形渲染与触觉渲染速率不一致等问题.针对上述问题,提出面向磁悬浮视触觉交互的多速率系统框架,通过扩展三自由度(3-DOF)单射线触觉渲染方法,利用多射线对虚拟工具进行建模,避免工具穿透,实现六自由度(6-DOF)触觉...     

基于增强现实的头部跟踪系统的设计与实现

该文以提出一种对设备要求较低、较易实现、更符合"以人为中心"理念的交互方式为出发点,以普通摄像头作为输入设备,基于计算机视觉技术,设计了简单的头部跟踪系统,实现上以增强现实技术为核心,结合了ARToolKit和Coin3D两个开源库的优点,大大降低了开发成本.实验中本系统在Vega构建的视景仿真环境中得到了良好的应用,...     

空间增强现实中的人机交互技术综述

空间增强现实是增强现实的三大形式之一,它利用投影等方式在物理空间中增强显示虚拟内容.在空间增强现实系统中,用户可以在物理空间与虚拟内容交互,具有良好的环境感知、空间感知与协同感知,交互任务执行过程中认知负荷低.首先以空间增强现实显示方式为例,通过其系统架构介绍空间增强现实的技术原理;然后将空间增强现实中的人机交互技术分...     

基于摩擦力控制的触觉再现系统研究

作为新兴的人机交互技术,触觉再现技术能够再现虚拟物体的表面特性,提高虚拟现实系统的真实性。在目前现有的触觉再现技术中,基于摩擦力控制的触觉再现技术能够实现连续的、精细的纹理触觉再现,已成为触觉再现领域的一个研究热点。因此,设计一套基于摩擦力控制的触觉再现系统就显得尤为重要。基于此,文中利用空气压膜效应原理,设计了一套基于摩擦力控制的触觉再现系统,该系统能够实现虚拟纹理的触觉输出。文中首先描述了空气压膜效应的产生机理,然后详细讲述了该触觉再现系统的整体构成,最后,通过一系列的触觉感知实验验证了该系统的有效性。     

基于虚拟现实技术的警务战术训练系统设计

传统的警务战术训练系统未能有效模拟实际执法中侦查、逮捕违法等行动,对警员体能、技能、战术等训练效果不佳.为此,本文引入虚拟现实技术设计警务战术训练系统.实验证明,所提系统能够实时模拟警务战术训练的真实环境状态,不会因为环境切换频繁出现视频延迟问题,警务战术训练模拟效果较好.     

装备虚拟维修培训系统设计与实现

针对目前部队及相关军事院校对武器装备维修培训的需求,结合虚拟现实技术的发展现状、系统结构特征设计了基于虚拟维修技术的装备维修培训系统总体方案。对其中的三维模型设计、维修过程设计、碰撞检测、交互方式等关键技术进行了分析与研究,实现了角色管理、虚拟维修演示与训练、维修信息记录等功能,涵盖学习、训练、评估环节。最后以某武器装置为对象对该系统进行实际应用,结果证明可以满足用户在装备维修训练领域的需求,可有效提高装备维修效率,为装备维修培训提供了新的可行方法。     

基于虚拟现实的反渗透仿真培训系统研究

针对反渗透海水淡化装置专业技术人员培训周期长、业务针对性差、误操作风险高等问题,集成了HLA/RTI作为分布式仿真支撑工具、虚拟场景生成和绘制工具作为渲染引擎、沉浸式交互设备作为人机接口等关键技术,开发了反渗透海水淡化装置虚拟样机和交互式支撑环境,构建了过程工艺模型+DCS控制仿真+三维虚拟操作环境的海水淡化技能培训系统。该系统采用虚拟现实技术直观地揭示了海水淡化真实的工艺原理、操作流程、故障处理方法,可对海水淡化操作和维护人员进行有针对性、自主性和安全性的培训,结合虚拟培训设施,避免了传统培训风险,获得了专业知识和实际经验,并多次用于商务部组织的发展中国家海水淡化管理研修班的培训,具有很好的应用推广价值。     

宽幅度摩擦力控制触觉再现系统

触觉再现能够表达虚拟物体的表面特征,提高虚拟现实系统的真实感,因而成为人机交互领域内的研究重点。本文将空气压膜效应与电磁激励相结合,提出一种新颖的摩擦力控制触觉再现方法,并研制一种宽幅度摩擦力控制触觉再现系统,其中电磁激励用于增加摩擦力控制范围。经过一系列触觉感知实验验证了本系统的有效性,实验结果表明本文提出的方法相对于传统的摩擦力控制方法可以实现更宽泛的摩擦力系数控制。     

基于实时视频感知的虚拟体育交互系统

针对疫情常态化背景下,传统体育项目受场地、器材等限制,市场上相关产品价格昂贵、可扩展性不足等问题,提出了一种基于实时视频感知的虚拟体育交互系统.该系统设计视频数据采集模块和人体关节点提取模块,结合OpenPose获取人体的关节点坐标,实时捕捉人体手势以及肢体动作.动作语义理解模块包括运动动作理解和绘图动作理解.前者根据运动中肢体关节点的相对位置关系,识别运动动作语义.后者将手腕部关节点绘图动作轨迹生成为草图图像,使用AlexNet进行识别分类,解析为对应的绘制动作语义.该模型在边缘端设备的分类准确率为98.83%.采用基于Unity设计的草图游戏应用作为可视化交互界面,实现在虚拟场景中的运动交互.该系统使用实时视频感知交互方式实现居家运动健身,无需其他的外部设备,具有更强的参与度和趣味性.