虚拟现实中基于图像的纹理力触觉表达与再现方法研究

项目名称： 虚拟现实中基于图像的纹理力触觉表达与再现方法研究

项目编号： No.61272379

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 自动化技术、计算机技术

项目作者： 宋爱国

作者单位： 东南大学

项目金额： 75万元

中文摘要： 力触觉人机交互作为虚拟现实的支撑技术之一已成为当前研究的前沿和热点。纹理是物体表面极其重要的属性，纹理力触觉感知是人类探索世界的主要方式之一。纹理力触觉再现是模拟人类通过力触觉通道感知虚拟物体表面纹理信息的人机交互技术，它充分利用力触觉的信息和能量传递的双向性，极大提高了人类对虚拟环境的交互性和临场感。而图像作为真实世界的三维场景在二维平面上的投影，保留了大量纹理描述特征。本项目旨在研究虚拟现实中图像纹理的力触觉再现方法，即对二维图像进行几何纹理与图案纹理分离，准确刻画两类不同的图像纹理信息，并分别进行纹理特征提取和触觉建模，通过能量空间变换将其转换为三维力场信息，从而使操作者通过力触觉感知图像中目标的表面纹理，实现虚拟环境"可见又可触"的真实效果。可以预计，本项目的研究成果不仅将有力地促进力触觉虚拟现实技术的发展，而且在虚拟医疗、教学仿真、虚拟博物馆、网络商店等领域有广泛的应用前景。

中文关键词： 虚拟现实；图像纹理信息；力触觉再现；力触觉人机交互；分数阶微分

英文摘要： Haptic human-computer interaction,as one of the basic technique of virtual reality (VR),is currently the frontier and a hot spot of VR research. The texture is an extremely important attribution of the object surface.Texture haptic perception is one of the primary ways of the human being when exploring the world. Texture haptic display is a kind of human-computer interaction technique, by simulating human's perception and recognition of surface properties in haptic modality, to achieve the perception of virtual object surface texture information. It utilizes the bidirectional character of information and energy transmission in haptic display system,extremely improving interaction level of the virtual enviroment and telepresence performance of the human.Image,as the projection on the two-dimensional plane from the real-world three-dimentional scene,retains a lot of texture characteristics.The objective of this project is to research the haptic display method of the image texture in virtual reality. It consists of the separation of geometric texture and pattern texture on two-dimensional image,which accurately characterize the two different types of image texture information,texture feature extraction and haptic modeling,and haptic rendering based on transformation from energy space to three-dimensional force fi

英文关键词： virtual reality；image texture information；haptic display；haptic human-computer interaction；fractional differential