人机接口技术领域中使触觉与可视图像相一致制造技术

本发明专利技术提供了一种生成触觉接口感受器的方法，该方法能够为已有的二维图像生成触觉伴随器。本方法利用了人类视觉优于触觉的优势：人类触觉、本体感受器以及肌肉运动知觉都不能提供象人类视觉一样好的细节，并且因此触觉表述不用必须象相应的视觉图像那样精细就能够使人类用户相信。现有的二维图像可以用作人机接口的可视部件。可以选择与所述图像拓扑相似的三维触觉模型，这里拓扑相似性是指所述三维模型对期望与所述二维图像伴随的触觉感受器的主要特征给出了可接受的逼近。于是可以在接口的视觉部件中的图像与接口的触觉部件中的触觉模型之间建立一个关系，从而使与视觉部件中的图像进行的交互和与触觉部件中的触觉模型进行的交互彼此关联起来。试举一例，一个球的二维图像可以具有一个与其相关联的球形触觉模型，并且所建立的球心和半径具有这样的关系：球的二维图像的图像边缘处的视觉光标运动与当该光标遇到触觉模型的表面时的触觉力反馈是相互关联的。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及触觉人机(人类-计算机)接口领域，具体涉及触觉感受器与视觉信息的结合。
技术介绍
传统上，触觉接口感受器是使用两种基本方法中的一种制作的。在某些情况下，图形或视觉接口感受器是通过对象的三维模型产生的。视觉显示的触觉伴随器可以通过同样的三维模型制作。这种方法产生直接与视觉显示相应的触觉接口感受器(由于它是由相同的模型产生的)。不过，制作接近真实世界视觉质量的三维模型可能是非常昂贵并且浪费时间的。而且，接近真实世界细节的模型可能过于复杂以致难于实时再现(视觉上或触觉上)的，造成了难于给出高效的触觉感受器。在其它情况下，首先制作视觉接口感受器，例如通过实物的二维照片或电影。然后将触觉伴随器加到该视觉显示装置上。这种方法能够给出非常逼真的视觉显示画面，并且目前的技术能够适应这种逼真图像的实时显示。不过，根据原始的视觉图像制作触觉感受器可能是相当困难的。手动地制作它就相当于根据一个单纯的二维照片制作雕塑一样。这一工作虽然可行，但是需要相当多的时间以及产生真实的触觉感受器的技能。目前对根据二维图像自动产生三维模型的研究成果给予了我们希望，不过目前该技术的状态还不能根据大多数二维图像产生可信的触觉表述。增加触觉接口元件能够提高用户对视觉显示的感受器的真实性和有效性。而且，许多二维图像和图像的连续镜头继续存在(例如，照片，数字图像，电影)；这些已有图像的触觉伴随器能够强化用户的感受器。因此，存在着对这样一种制作触觉接口感受器的方法的需求该方法能够制作已有二维图像的触觉伴随器。
技术实现思路
本专利技术提供了一种生成触觉接口感受器的方法，该方法能够为已有的二维图像生成触觉伴随器。本方法利用了人类视觉优于触觉的优势人类触觉、本体感受器以及肌肉运动知觉都不能提供象人类视觉一样好的细节，并且因此触觉表述不用必须象相应的视觉图像那样精细就能够使人类用户相信。现有的二维图像可以用作人机接口的可视部件。可以选择与所述图像拓扑相似的三维触觉模型，这里拓扑相似性是指所述三维模型对期望与所述二维图像伴随的触觉感受器的主要特征给出了可接受的逼近。于是可以在接口的视觉部件中的图像与接口的触觉部件中的触觉模型之间建立一个关系，从而使与视觉部件中的图像进行的交互和与触觉部件中的触觉模型进行的交互彼此关联起来。试举一例，一个球的二维图像可以具有一个与其相关联的球形触觉模型，并且所建立的球心和半径具有这样的关系球的二维图像的图像边缘处的视觉光标运动与当该光标遇到触觉模型的表面时的触觉力反馈是相互关联的。该方法包括，选择一个初始的触觉模型，该模型接近于相关联的视觉图像或该视觉图像中的对象的触觉特征。为方便起见，本说明书将会谈到对象及其相应的显示画面或视觉图像，明确的是，该对象能够代表整个图像的全部或仅仅一部分。然后可以在初始触觉模型和对象的视觉图像之间建立对应关系。通过对所述初始的触觉模型进行调整，可以产生伴随对象的视觉图像的触觉模型，以致所产生的触觉空间中的模型与视觉显示器中的对象的图像相对应。不象许多现代的触觉模拟方法，本专利技术不需要详细的三维模型作为输入；从二维图像得到的细节与所产生的触觉模型结合以给出可信的触觉和视觉组合。较之由精细的三维模型产生的触觉感受器，由本方法产生的触觉感受器可以具有明显低的复杂程度，放宽对实时触觉和图像再现的要求。而且，本方法避免了消耗时间的、并且普遍在很大程度上不成功的根据二维图像制作三维图像的处理方法。因此，本专利技术能够在与现有技术的共同作用下将可信的触觉感受器经济地添加到高真实性视觉图像上。对本领域的技术人员来说，在审查了下述的说明书的基础上，本专利技术的优点和新颖的特征将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中认识到这些优点和新颖的特征。借助由所附的权利要求书具体指出的手段和组合，可以实现和获得本专利技术的目的和优点。附图说明结合在说明书中并构成说明书的一部分的附示了本专利技术的实施例，并且与说明书一起起到了解释本专利技术原理的作用。附图1(a，b，c，d)是表示一个触觉模型、一个视觉图像和它们之间的对应关系的示意图；附图2(a，b，c，d)是表示将本专利技术应用于一个序列的图像中的对象的示意图；附图3是本专利技术的一个实施例的流程图；附图4示出了从不同观察点观察的包括一张桌子和一把椅子的一系列图像；附图5是一个最简化的触觉模型库的示意图；附图6表示选取出来的与附图4中的对象拓扑类似的触觉模型；附图7是图像中的对象上的点与所选取的触觉模型上的点之间所建立的对应关系的图解；附图8示出了一张桌子的触觉模型的一系列图像，该触觉模型已经自动转换成了与附图4中的图像相应的触觉模型。附图9示出了这样的图像视觉/触觉光标将要接触图像中的桌子底部，并且然后确实接触到了图像中的桌子的底部，并且该光标在这个处理中被挡住了。具体实施例方式本专利技术提供了一种产生触觉接口感受器的方法，该方法能够为已有的二维图像产生触觉伴随器。本方法利用了人类视觉优于触觉的优势人类触觉、本体感受以及肌肉运动知觉都不能提供象人类视觉一样好的细节，并且因此触觉表述不用必须象相应的视觉图像那样精细就能够使人类用户相信。现有的二维图像可以用作人机接口的可视部件。可以选择与所述图像拓扑相似的三维触觉模型，这里拓扑相似性是指所述三维模型对期望与所述二维图像伴随的触觉感受器的主要特征给出了可接受的逼近。于是可以在接口的视觉部件中的图像与接口的触觉部件中的触觉模型之间建立一个关系，从而使与视觉部件中的图像进行的交互和与触觉部件中的触觉模型进行的交互彼此关联起来。试举一例，一个球的二维图像可以具有一个与其相关联的球形触觉模型，并且所建立的球心和半径具有这样的关系球的二维图像的图像边缘处的视觉光标运动与当该光标遇到触觉模型的表面时的触觉力反馈是相互关联的。可以建立这种关系来实现多种触觉部件。为简单起见，在本说明书中将做出这样的假设所期望的触觉部件近似忠实于视觉部件；本领域的技术人员将会意识到，能够利用本专利技术提供与原始的视觉图像具有任何所需关系的触觉部件。按照本专利技术的一种方法，包括，选择一个初始的触觉模型，该模型接近于相关联的视觉图像或该视觉图像中的对象的触觉特征。为方便起见，本说明书将会谈到对象及其相应的显示画面或视觉图像，明确的是，该对象能够代表整个图像的全部或仅仅一部分。然后可以在初始触觉模型和对象的视觉图像之间建立对应关系。通过对所述初始的触觉模型进行调整，可以产生伴随对象的视觉图像的触觉模型，以致所产生的触觉空间中的模型与视觉显示器中的对象的图像相对应。以另外一种方式表述，可以在触摸模型和图像之间可以建立这样一种关系图像的视觉感受器和模型的触觉感受器具有可接受的低差异。不象许多现代的触觉模拟方法，本专利技术不需要详细的三维模型作为输入；从二维如象得到的细节与所产生的触觉模型结合以给出可信的触觉和视觉组合。可得益于本专利技术的图像的例子包括照片、照片写实计算机复制图、计算机绘图、卡通片、图形、视频片断和电影。能够受益于增加触觉部件的图像中的对象包括触觉模型有意义的图像的任何部分，例如图像的实物、形状、结构和区域。较之由精细的三维模型产生的触觉感受器，由本方法产生的触觉感受器可以具有明显低的复杂程度，放宽对实时触觉和图像再现的要求。而且，本方法避免了消耗时间的、并且普遍在很大程度上不成功本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生成对应于对象的二维图像的人机接口的三维触觉部件的方法，包括：ａ）从一个触觉模型库中选取一个与所述对象拓扑相似的初始触觉模型；ｂ）在三维初始触觉模型中的一组对应点与所述对象的二维图像中的一组对应点之间建立对应关系；ｃ）通过调整所述初始触觉模型生产一个最终的触觉模型，以致所述最终的触觉模型中的对应点的二维投影基本与所述对象的二维图像中的对应点对齐。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：JS琼斯，
申请(专利权)人：诺文特技术公司，
类型：发明
国别省市：US[]