一种具有人体生物力学差异性特征的裸指力触觉信号生成方法技术

本发明专利技术涉及一种具有人体生物力学差异性特征的裸指力触觉信号生成方法，属于人机交互领域。该建立裸指力触觉信号和人体生物力学差异因子之间的主成分分析模型，然后通过RBLW估计器得到力触觉信号的一致性估计。优点在于：生成了具有人体生物力学差异性特征的力触觉信号；生成的力触觉信号在一般渐进框架下是实测力的一致估计；对于一个新加入的实验者，仅仅测量其一个样本点的侧向力信号即可生成其在所有样本点的实测力信号。在所有样本点的实测力信号。在所有样本点的实测力信号。

【技术实现步骤摘要】
一种具有人体生物力学差异性特征的裸指力触觉信号生成方法


[0001]本专利技术属于信号处理与人机交互领域，尤其涉及一种具有人体生物力学差异性特征的裸指力触觉信号生成方法。

技术介绍

[0002]裸指表面触觉再现技术能够驱动物理表面以提供触觉反馈效果，其在智能手机和平板电脑中具有巨大的潜在应用价值。裸指数据驱动触觉渲染方法作为表面触觉再现的核心技术之一，能够实现高真实感的表面触觉再现效果。其高真实感的触觉渲染效果基于准确的获取裸指与真实对象交互的力触觉信号，然后利用它们来调制触觉反馈力，以实现对触摸屏上可视化物体的触觉感知。因此，数据驱动渲染的触觉保真度受到裸指力触觉信号的可靠获取的极大影响。
[0003]通常，裸指力触觉信号取决于物理因素和人体生物力学差异因素。具体而言，物理因素与触摸物体的表面力学特性和测力装置的运动有关，即所施加的法向力和滑动速度，而人体生物力学差异因素与实验者手指的机械特性如手指粘弹性和生物力学阻抗有关。因此，在相同物理因素下获得的不同用户的力触觉信号对于现有的人体生物力学差异仍然存在显着差异。
[0004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有人体生物力学差异性特征的裸指力触觉信号生成方法，其特征在于，包括下列步骤：(1)构造用于PCA建模的实测力矩阵F；(2)建立裸指力触觉信号与人体生物力学差异性因子之间的PCA模型；(3)利用RBLW估计器获得一致性估计的样本协方差矩阵(4)计算实测力矩阵F一致性估计的主成分P
k
；(5)估计人体生物力学差异性因子；(6)生成带有人体生物力学差异性特征的一致性力触觉信号。2.根据权利要求1所述的一种具有人体生物力学差异性特征的裸指力触觉信号生成方法，其特征在于：所述步骤(1)中实测力矩阵F构造如下：测量了M个实验者裸指在真实物理表面上滑动时，样本长度为N的力触觉信号，其中，第m个实验者的力触觉信号表示为：f
m
＝[f
m
(1),f
m
(2),
…
,f
m
(N)]
T
,m∈(1,M)将M个实验者的样本长度为N的力触觉信号，按列排列构成如下的实测力矩阵F，矩阵F包括N行M列，共计MN个样本点：3.根据权利要求1所述的一种具有人体生物力学差异性特征的裸指力触觉信号生成方法，其特征在于：所述步骤(2)中PCA模型建立步骤是：基于裸指在真实物理表面滑动时的实测力矩阵F构建PCA模型，在PCA模型中将实测力矩阵F分为主成分P
k
和人体生物力学差异性因子σ
m
两部分其中主成分P
k
体现与压力、速度和触摸物体表面物理属性相关部分的力触觉特征，人体生物力学差异性因子σ
m
体现了与实验者手指粘弹性和生物力学阻抗相关的人体生物力学差异性特征：P
k
＝(P
k
(1),P
k
(2),
…
,P
k
(N))
T
,k∈(1,K)为了减少基数，总比例大于90％的有限数量的K主成分来表示数据的变化，PCA模型进一步表示为：
4.根据权利要求1所述的一种具有人体生物力学差异性特征的裸指力触觉信号生成方法，其特征在于：所述步骤(3)中一致性估计的样本协方差矩阵获得步骤是：在PCA模型中，实测力F的样本协方差矩阵为：其中f
i
是实测力F矩阵的第i行向量，是f
i
的均值；利用RBLW估计器修订PCA模型中的样本协方差矩阵；在RBLW收缩估计方法中，收缩目标矩阵为：其中Tr(
·
)表述迹运算，表述样本...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙晓颖，宋瑞，刘国红，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：