虚拟柔性体实时形变仿真模型研究

为了在虚拟现实柔性体力触觉交互研究中得到稳定、连续、真实的力触感,提出一种基于球面调和函数表达的虚拟柔性体实时形变仿真模型,利用球面调和函数的正交归一、旋转不变、多尺度等特性实现物体的快速准确表达.在变形体的密度、杨氏模量、泊松比等参数已知的情况下,基于径向基函数神经网络模型预测柔性体受力形变后的SH模型.仿真结果表明,该方法不仅可以准确表达柔性体的实时形变,而且使得基于SH表达的柔性体形变的视觉刷新描述与柔性体反馈力的触觉刷新描述同步,从而满足虚拟手术仿真训练等虚拟柔性体力触觉交互研究要求.     

柔性体力触觉形变模型研究

针对虚拟现实力触觉交互中柔性体受力与形变的复杂关系,提出一种基于球面调和函数(SphericalHarmonic,SPHARM))的柔性体力触觉仿真模型。利用SPHARM的正交归一、旋转不变、多尺度等特性完成柔性体几何模型的准确表达;将柔性体在不同作用力下的形变模型映射到共同的参照系统中,在共同的参照系统中,利用主成分分析方法(Principal Components Analysis,PCA)完成柔性体在不同作用力下的形变比较,根据简化后的波动方程计算物体形变后的反馈力。实验结果表明,该方法可以准确表达柔性体的形变过程,适用于柔性体力触觉实时交互研究。     

手术仿真中基于导纳控制的力触觉形变模型

为了在虚拟手术仿真中获得快速、准确的力触觉形变效果,提出一种基于导纳控制的力触觉形变模型.基于该模型,采用PHANTOM OMNI力触觉交互设备,以3DS MAX 2013,Microsoft Visual C++2012,Open GL函数库为基础搭建了实时柔性体力触觉再现系统,实现了虚拟双手对心脏双点的拉拽交互操作.感知实验和交互效率的结果表明,所提出的模型简单有效,形变效果逼真、视觉反馈流畅、力触觉反馈平稳,操作者对虚拟环境的感知和交互准确可靠,能够满足虚拟手术仿真系统的要求.     

一种新型球面调和函数的柔性体仿真方法

提出一种新型的球面调和函数及有限元思想的仿真模拟方法,用于分析柔性体或非刚性物体在受到外力作用如碰撞过程中,受力而导致的形变。该方法考虑了柔性体形变大、可拉伸等特性,利用把柔性体离散化成有限个单元的方法,把柔性体分割成数量一定的六面体或四面体;然后使用不同的球面调和函数拟合被分割的柔性体不同单元,以此定量仿真模拟出柔性体的受力变形;最后将所有单元拼接起来而构成柔性体的整体仿真模拟模型。     

一种基于球面调和函数的柔性体建模方法实现

给出了球面调和函数表达柔性体模型的原理,重点探讨了一种新的基于球面调和函数多尺度性的虚拟柔性体建模方法的实现机理。实验结果表明,该方法可以实现柔性物体的精确建模和实时表达,适合应用于虚拟现实的柔性物体碰撞检测、虚拟手术等对场景实时性要求较高的领域。     

一种基于物理意义的快速力反馈形变模型及实时力觉响应算法

虚拟物体在受力作用时的形变建模是虚拟环境中力/触觉人机交互的关键.文中提出了一种新的基于物理意义的形变建模方法,不仅计算速度快,满足力反馈的实时性要求,而且能够同时保证接触力和形变的计算具有较高的精度,适用于具有较大变形量的柔性物体的力反馈计算,满足精细作业对虚拟现实系统的要求.     

触觉可视化技术中柔性物体变形模型研究

触觉可视化技术的出现开辟了虚拟现实技术新的应用前景,柔性物体变形技术成为其中的研究热点。论文对触觉可视化技术中柔性物体变形技术进行深入研究,系统地讨论了基于几何的力变形模型与基于物理意义力变形模型,分析了相关模型的基本思想和优缺点,对这些建模方法的性能进行了细致的比较。结果表明随着硬件技术的不断发展,基于物理意义的有限元模型将会得到越来越多的应用。最后对柔性物体物理形变建模的未来发展趋势做了探讨。     

触觉可视化技术中柔性物体变形模型研究

触觉可视化技术的出现开辟了虚拟现实技术新的应用前景,柔性物体变形技术成为其中的研究热点。论文对触觉可视化技术中柔性物体变形技术进行深入研究,系统地讨论了基于几何的力变形模型与基于物理意义力变形模型,分析了相关模型的基本思想和优缺点,对这些建模方法的性能进行了细致的比较。结果表明随着硬件技术的不断发展,基于物理意义的有限元模型将会得到越来越多的应用。最后对柔性物体物理形变建模的未来发展趋势做了探讨。     

力/触觉再现中柔性物体可视化物理形变模型研究进展

力/触觉再现技术的出现,为虚拟现实开辟了全新的应用领域,促使基于物理意义的柔性物体形变建模成为一个研究热点.系统地讨论了近年来基于物理意义的柔性物体形变建模方法,分析了基于直接构建的模型、基于连续介质力学的模型和其他相关模型的基本思想和优缺点.对这些建模方法的性能进行了细致的比较,并探讨了柔性物体物理形变建模的未来发展趋势.     

基于球面调和函数的漫反射表面快速光照技术的研究

基于图像的光照是计算机图形学中一个新的研究领域。本文研究了一种基于球面调和函数理论的快速光照技术,此方法采用三阶球面调和函数近似估计理想漫反射物体表面的光亮度,以此实现物体表面光亮度的计算。实验结果表明,本算法能够实现真实感图像的实时绘制。