仿人手感知的纹理识别与触觉再现方法研究

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...     

机器人临场感的电触觉再现技术研究􀀁

本文在阐述机器人触觉临场感再现技术的相关原理及实现技术的基础上,指出了目前电触觉再现技术中存在的问题,提出了实现电刺激电流在线调节的新构想。文章最后述及了国专家学者关于触觉概念的新观念,并认为在未来一段时间内,与此相关的课题将是触觉研究的重点方向。     

基于感知实验的纹理触觉感知模型

提出了从纹理触觉感知心理物理学实验中,利用非度量多维尺度分析方法确定纹理触觉感知特征参数,并建立纹理触觉感知特征参数与客观刺激特征参数的回归分析模型,从而全面刻画了客观刺激与主观感知之间的关系.通过所提方法最终建立的客观刺激特征参数(振动能量、振动频率、等效刚度系数以及力的变化率)与纹理触觉感知特征参数的相关性模型,具...     

基于射流方法的几何图形触觉再现技术研究

针对触觉临场感技术中几何形状再现的问题,提出了基于射流触觉方法的几何图形触觉再现技术,论述了射流几何图形触觉临场感再现的原理,探讨了几何图形的触觉表达,并进行了相关实验验证.在实验的基础上,提出并讨论了关于几何图形再现的触觉满意度评估指标.     

纹理力触觉建模与表达技术研究综述

力触觉再现作为一种新兴的信息传递方式,对提高人机交互的真实感和准确性具有重要意义.纹理的力触觉表达是借助触觉反馈通道反映人与环境交互过程中物体表面凹凸特性.介绍了纹理力触觉表达的研究背景,阐述了纹理力触觉表达系统的基本原理,归纳了纹理力触觉表达的触觉特征提取和建模方法,并对不同类别的建模方法的特点和问题进行了分析,最后给出了纹理力触觉表达技术的未来研究方向和建议.     

图像局部纹理特性的静电力触觉渲染

目的 触摸触觉设备感知物体时,需要实现视觉-力触觉同步反馈,其中图像-力触觉反馈难点在于再现更真实的纹理触感的触觉渲染过程。本文提出了一种基于图像局部纹理特征的静电力触觉渲染模型,实现了更加清晰、触感真实的图像纹理的静电力触觉反馈。方法 首先,采用局部傅里叶变换方法强化局部纹理特征,提取傅里叶变换系数分离出表征形状和局部纹理、边缘的频域分量。其次,对局部纹理特征进行力触觉渲染,建立局部纹理特征与驱动信号的映射模型,采用比例模型将局部纹理特征值转化为同等级的静电力表达。最后,根据静电力与驱动信号的心理学模型,由局部纹理特征控制不同驱动信号的输出产生静电力触觉。结果 进行纹理触觉对比感知实验验证算法有效性,62.5%的实验参与者偏爱基于图像局部纹理的触觉渲染算法反馈的纹理触感,本文算法可以模拟多种图像的纹理、边缘的触感。结论 算法在频域分离图像局部纹理、边缘和形状特征,建立纹理-力触觉渲染模型,针对大多数图片可以有效地增强纹理触感,提升触觉再现交互技术的沉浸感。     

一种基于图像处理的纹理力触觉建模和表达方法研究

纹理的力触觉表达不仅能增强虚拟环境的真实感,还能用于盲人的对环境感知和信息获取。提出了一种新颖的纹理的力触觉建模和表达方法。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。进行了实验并证明了方法的有效性。     

柔顺性触觉再现技术的研究

柔顺性触觉再现的研究难点主要集中在对触觉机理了解不深入、动态的感知过程、装置性能有限等方面.介绍了当前几种有代表性的柔顺性触觉再现装置:基于电流变液的触觉再现装置、气囊触觉再现装置、气动阵列触觉再现装置和基于弹性梁触觉再现装置.在此基础上讨论了这些装置的优缺点,并进行了比较.最后总结了柔顺性触觉再现技术的发展思路.     

纹理触觉信息检测系统研究

本文利用PVDF(聚偏二氟乙烯)薄膜的压电效应和其独特物理性质,设计了一种高精度、高分辨率、高速响应的具有纹理触觉感知作用的传感器;然后,模拟人体感知纹理触觉信息的过程,制作了基于伺服电机的纹理触觉信息检测平台,可以实现对纹理压电信号的采集与调理;最后,对6种典型的纹理样本进行信号采集,通过试验数据证明了该系统的有效性.     

一种新的虚拟纹理触觉再现方法及其装置实现

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.     

运用层次纹理映射的基于图像绘制算法

提出一种基于图像绘制(image-basedrendering,简称IBR)的算法,以发挥图形卡的纹理映射功能,并能表现物体表面的三维凹凸细节.首先将深度图像的像素按其相关深度分为多层纹理图像,然后利用纹理映射的硬件支持,将这些层次纹理图像依次投影到与视点相关的成像面上,以得到所需目标图像.为了避免目标图像上出现空洞,在生成时,将纹素在深度层次上进行扩展.由于层次纹理图像需要较大的存储空间,并且在装入纹理缓冲时要花费大量时间,为此还提出一种基于压缩层次纹理图像的目标图像生成算法.实验表明新算法是有效的,尤其适于处理与整个物体大小相比深度层次不太多的三维景物,如有表面凹凸纹理(浮雕、门窗等)的建筑物表面等.     

并行图形绘制技术综述

为研究并行图形绘制技术,介绍图形绘制的流水线过程,对其内在的可并行性进行分析,研究并行绘制的实现方式,包括流水线并行、数据并行和作业并行,以及前分布拼接合成、中分布拼接合成和后分布拼接合成,讨论并行绘制面临的主要问题及其发展趋势。     

Texture Inpainting for Photogrammetric Models

We devise a technique designed to remove the texturing artefacts that are typical of 3D models representing real-world objects, acquired by photogrammetric techniques. Our technique leverages the recent advancements in inpainting of natural colour images, adapting them to the specific context. A neural network, modified and trained for our purposes, replaces the texture areas containing the defects, substituting them with new plausible patches of texels, reconstructed from the surrounding surface texture. We train and apply the network model on locally reparametrized texture patches, so to provide an input that simplifies the learning process, because it avoids any texture seams, unused texture areas, background, depth jumps and so on. We automatically extract appropriate training data from real-world datasets. We show two applications of the resulting method: one, as a fully automatic tool, addressing all problems that can be detected by analysing the UV-map of the input model; and another, as an interactive semi-automatic tool, presented to the user as a 3D ‘fixing’ brush that has the effect of removing artefacts from any zone the users paints on. We demonstrate our method on a variety of real-world inputs and provide a reference usable implementation.     

基于纹理映射和GPU的焦点区域体绘制

利用图形硬件的纹理映射和可编程GPU功能,高效实现基于焦点区域的体绘制.使用模板缓存检测机制把体数据标记为3个不同的区域,然后对标记区域使用基于纹理映射的方法分别绘制;同时使用基于GPU方法实现了周围区域的体轮廓绘制以及体绘制中多个转换函数的指定过程.文中方法使得体绘制系统实现容易、可扩展性好.     

基于硬件加速的纹理映射体绘制

介绍了体绘制的概念及其在计算机绘图中的重要性。提出了利用图形显示卡的相关性纹理和多重纹理映射功能对三维纹理进行有效改进的新算法,研究了该算法在体绘制中的应用,结果表明,它在快速、准确重建和交互性方面具有优势,对于提高体绘制的效率具有重要的意义。     

基于粒子和纹理绘制的火焰合成

现有的火焰合成算法多数都是基于粒子系统,其主要缺点是运算量大。本文先用少量粒子勾勒火焰的外轮廓线,再用纹理绘制的方法填充火焰纹理。这样既利用了粒子系统形成轮廓线的真实感,又避免大量的粒子状态运算,并能体现动态火焰纹理的一致性和连续性。     

不同材质色彩真实表现的光照模拟

为了研究不同材质的色彩真实表现,应用了图形学中对非镜面反射材质和镜面反射材质的不同计算方法,以及直接光照模型和全局光照模型的不同计算方法.进行了两种材质在两种光照模型中的渲染实验,实验结果分析表明非镜面反射材质颜色在直接光照模型中可以得到比较好的表达,镜面反射材质颜色在全局光照模型中的表达更真实.     

基于动态纹理载入的大规模数据场体绘制

为克服图形硬件对传统纹理映射体绘制的限制,提出了一种在普通PC上进行大规模数据场体绘制的有效方法。该方法中,体数据被划分为合适大小的数据块,这些数据块被动态的载入图形硬件,并利用3维纹理映射进行绘制。在整个绘制过程中,仅有一个数据块存储在图形硬件上,有效地提高了对大规模体数据的绘制能力。同时,充分利用目前PC图形硬件成熟的可编程特性,通过对梯度的实时计算来减少在传统纹理映射体绘制中巨大的内存消耗。实验结果表明,该方法在普通PC上可以对超过纹理内存容量的大规模体数据进行交互式体绘制。     

应用于传递函数设定的交互式体绘制工具

传递函数是体绘制过程中用以定出体数据与光学特征的对应关系,因此,传递函数的设定对成像质量有着直接的影响,文章提出一应用于传递函数设定、简单且有效的交互式体绘制工具,由于二维纹理硬件在通用的个人计算机上被普遍使用,因而该工具采用基于二维纹理硬件的体绘制方法,利用本工具,用户能根据体数据的直方图来交互地分别设定R、G、B和A四种传递函数,以定出体数据与光学特征的对应关系,并获得实时的反馈视觉信息(绘制结果),该工具亦提供一虚拟轨迹球让用户交互地改变观察体数据的视点,用户不但可以交互地控制放大或缩小比率来绘制体数据,还可以选择采用光照或由多重纹理实现的三线性插值来获得不同的绘制效果,该文描述开发此工具的各种技术,并给出利用此工具得到的一些绘制结果。     

基于粒子系统和纹理绘制的火焰模拟

不规则物体的模拟一直是计算机图形学的研究热点和难点,而火焰在时间和空间上的多变性,更具有挑战性。本文详细讨论了火焰模型中火焰粒子属性的变化和纹理图片的选取。粒子系统是模拟不规则物体的有效方法,结合纹理映射增强绘制结果的真实感,可大大降低粒子数量,提高了绘制效率。实验表明,这种方法满足真实感和实时性的要求。