基于圖像的紋理粗糙特征提取與力觸覺表達(dá).pdf

1、力觸覺再現(xiàn)技術(shù)是一個多學(xué)科交叉的新興研究領(lǐng)域，它與認(rèn)知學(xué)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、圖像處理與計(jì)算機(jī)視覺、心理學(xué)等學(xué)科有密切的聯(lián)系。本文以紋理力觸覺表達(dá)為研究對象，從紋理感知心理學(xué)、從圖像中提取紋理粗糙度特征的方法研究以及紋理力觸覺建模與表達(dá)三個方而系統(tǒng)研究了紋理力觸覺再現(xiàn)技術(shù)。
　　人對紋理粗糙度的感知受到紋理周期，紋理高度和探索速度等主客觀因素的影響。本文借助PHANToM Omni手控器搭建了虛擬紋理感知實(shí)驗(yàn)平臺，對影響人紋理粗糙度感知

2、的因素進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:(1)虛擬紋理的空間周期對人的粗糙度感知影響顯著，感知粗糙度隨著空間周期的增大單調(diào)減小;(2)虛擬紋理高度對人的感知粗糙度影響顯著，感知粗糙度隨著紋理高度的增大而單調(diào)增大;(3)周期和高度對人的粗糙度感知的影響是相互獨(dú)立的;(4)人的探索速度對人的粗糙度感知影響不顯著。
　　本文研究了從圖像紋理中提取觸覺紋理特征的方法。在特征提取過程中，本文采用從明暗恢復(fù)形狀算法計(jì)算紋理表面高度，利用局部紋理表

3、面高度的梯度變化表示紋理局部粗糙程度;在設(shè)計(jì)紋理材質(zhì)粗糙系數(shù)算法時參考了Tamura紋理特征提取算法和紋理觸覺感知實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，使得由圖像處理算法得到的粗糙特征信息符合人的觸覺感知特性。
　　為了更加真實(shí)地表達(dá)圖像紋理，本文提出了一種改進(jìn)的圖像紋理力模型。改進(jìn)模型中定義動摩擦系數(shù)正比于紋理材質(zhì)粗糙系數(shù)與局部粗糙系數(shù)的乘積，使摩擦力可以表現(xiàn)紋理局部粗糙程度的不一致性，提高了紋理力觸覺再現(xiàn)的真實(shí)感;通過線性插值方法計(jì)算虛擬探針與紋理接觸