The invention discloses a reproducing method, virtual 3D shape tactile fingertip device based on include the use of the fingertip haptic interaction device in the mobile terminal on the touch screen touch virtual objects with three-dimensional shape of the mobile judgment fingertip haptic interaction device in the mobile terminal touch screen mobile direction, and contact detection body image height; local gradient calculation, determine the finger contact position and the object image types according to the gradient direction, according to the type and size of the object image gradient of the virtual objects information mapped to the fingertip haptic interaction device; vibration control, vibration on the fingertip position, refers to the frequency of the vibration and vibration rhythm. Through contact with the distributed tactile information, 3D virtual objects and virtual objects finger pose information consistent stimulus feedback to the operator, so as to simulate contact produced by different shapes of virtual objects in different attitude when touch, provides users with good haptic interactive experience.
【技术实现步骤摘要】
一种基于指套式装置的虚拟物体三维形状再现方法
本专利技术涉及力触觉再现算法
,涉及物体三维形状再现方法,更为具体的说是涉及一种可用于移动终端的指套式力触觉交互装置的物体三维形状再现算法。
技术介绍
移动终端作为迅速发展的个人计算与通信系统,近年来进入智能化发展的阶段。移动终端交互方式目前主要集中在视听觉交互,能提供的力触觉交互有限。将力触觉交互技术应用于移动终端能够拓宽移动终端的功能和应用范围,扩大受众人群(如视听障碍者),增强交互临场感,具有广阔的应用前景和市场价值。用于移动终端的力触觉形状再现方法主要分为三类。第一种再现算法对移动终端的触摸屏表面施加超声波振动,使得用户手指和屏幕之间产生空气薄膜,控制滑动摩擦力再现虚拟物体形状。例如,AliIsrar等人将物体在接触点的局部斜率映射到手指与触摸屏的摩擦力,从而实现对虚拟物体三维形状力触觉再现,该再现算法已经运用在博物馆里并且以及运用在博物馆中用于帮助游客感受古生物化石。第二种算法通过给移动终端屏幕施加高直流电压,在用户的手指和触摸屏上之间产生静电力,并将静电力刺激映射到三维形状特征。例如,Byung-KilHan等人在手指和屏幕之间建立了基于电振动的触觉反馈模型,该再现算法以及应用到电子图书馆和盲文等领域;吉林大学提出了基于横向力的静电力触觉再现算法,将按压物体的横向力映射到手指与触摸屏之间的静电力从而感受物体的三维形状。这种展现虚拟物体三维形状的再现算法容易实现、成本低、便于操作,但只能提供切向的力反馈,无法提供操作者真实的触感。第三类再现方法是使用穿戴式装置穿戴于手指上对触摸屏显示的物体进行形 ...
【技术保护点】
一种基于指套式装置的虚拟物体三维形状触觉再现方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1,利用指套式力触觉交互装置在移动终端触摸屏上触摸具有三维形状的虚拟物体,移动判断指套式力触觉交互装置在移动终端触摸屏上的移动方向,并检测接触点物体图像高度;指套式力触觉交互装置的指腹及指端两侧位置分别设置有振动单元;步骤2,计算局部梯度并用于振动位置、振动频率和振动节奏的编码步骤2‑1,结合图像高度信息计算手指运动方向下物体图像的局部梯度;步骤2‑2,根据梯度方向判断手指接触位置及物体图像类型;步骤2‑3,根据物体图像类型和梯度大小将虚拟物体信息映射至指套式力触觉交互装置;步骤3,控制振动指套上振点的位置、指腹部振点的振动幅度以及指端左右侧振点的振动节奏。
【技术特征摘要】
1.一种基于指套式装置的虚拟物体三维形状触觉再现方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1,利用指套式力触觉交互装置在移动终端触摸屏上触摸具有三维形状的虚拟物体,移动判断指套式力触觉交互装置在移动终端触摸屏上的移动方向,并检测接触点物体图像高度;指套式力触觉交互装置的指腹及指端两侧位置分别设置有振动单元;步骤2,计算局部梯度并用于振动位置、振动频率和振动节奏的编码步骤2-1,结合图像高度信息计算手指运动方向下物体图像的局部梯度;步骤2-2,根据梯度方向判断手指接触位置及物体图像类型;步骤2-3,根据物体图像类型和梯度大小将虚拟物体信息映射至指套式力触觉交互装置;步骤3,控制振动指套上振点的位置、指腹部振点的振动幅度以及指端左右侧振点的振动节奏。2.根据权利要求1所述的基于指套式装置的虚拟物体三维形状触觉再现方法,其特征在于,所述步骤1中的移动方向根据如下方法得到:触摸屏表面检测接触点位置,并根据一定时间间隔后接触点位置变化来判断手指移动方向。3.根据权利要求1所述的基于指套式装置的虚拟物体三维形状触觉再现方法,其特征在于,所述步骤2-1具体包括:首先通过下式计算虚拟物体3D高度的梯度:其中,h(x,y)是图像高度信息;然后读取移动终端检测手指在触摸屏上的运动方向:其中Pi表示在时刻ti手指的位置向量;最后通过3D高度的梯度和手指运动方向的向量积计算接触点的局部梯度:其中,表示局部梯度,θi...
【专利技术属性】
技术研发人员:吴涓,杨怀宁,欧阳强强,韩啸,吴淼,
申请(专利权)人:东南大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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