虛擬現(xiàn)實環(huán)境的力觸覺建模和生成
在虛擬現(xiàn)實技術(shù)中，視覺一直以來是一個重要的感覺通道涝婉，而近年來哥力，觸覺也逐漸進入人們的視線，其在虛擬現(xiàn)實中的引入可能顯著提高人機交互的沉浸感和真實感墩弯。
力觸覺人機交互系統(tǒng)由操作者吩跋、力觸覺設(shè)備、力觸覺生成算法三部分組成渔工。力觸覺人機交互是操作者通過交互設(shè)備向虛擬環(huán)境輸入力或運動信號锌钮，虛擬環(huán)境以視、聽引矩、力或運動信號的形式反饋給操作者的過程梁丘。
1、建模方法
在力觸覺交互技術(shù)中旺韭，力觸覺生成建模需要研究物體的外在幾何屬性和內(nèi)在的物理屬性的集成建模方式氛谜，包括物體屬性的數(shù)據(jù)獲取和數(shù)字模型建立。
典型的數(shù)據(jù)獲取方法：通過CT斷層掃描区端、激光掃描或計算機視覺技術(shù)對物體的三維外形進行掃描混蔼，在計算機中添加參數(shù)從而重構(gòu)三維對象。
【網(wǎng)格模型】是應(yīng)用最早珊燎、最廣泛的模型惭嚣。
優(yōu)點：表面網(wǎng)格細(xì)膩、顯示效果好
缺點：可能反饋錯誤
【體素模型】是將整個空間完全分割成相同尺寸且相互不重疊的立方體
優(yōu)點：簡單悔政，方便表示物體的幾何屬性晚吞，支持變拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的操作
【球樹模型】用以球為基元組合逼近的球樹模型來表示虛擬物體
優(yōu)點：效率高
此外還有許多建模方法，應(yīng)該根據(jù)實際情況選擇不同的模型谋国。
2槽地、從力覺生成到力觸覺融合生成
力觸覺生成方法有4個發(fā)展階段：力覺生成(force rendering)、觸覺生成(tactile rendering)、力觸覺融合(haptic rendering)和穿戴式力觸覺融合(wearable haptic rendering)捌蚊。
觸覺反饋設(shè)備刺激用戶的皮膚集畅，再現(xiàn)物體的幾何屬性如表面粗糙度、紋理或平滑度等缅糟。這些觸覺是皮膚對振動挺智、小范圍形狀或壓力分布、溫度刺激等引起的窗宦。
Perez等在穿戴式觸覺反饋設(shè)備上提出一種觸覺生成算法赦颇。設(shè)備的面板和人手指直接接觸，接觸點位置和方向可不斷調(diào)整赴涵，通過優(yōu)化模型來調(diào)整平板的位姿媒怯，給用戶真實的觸摸感覺體驗。Provancher等利用PHANToM力反饋設(shè)備模擬手指與虛擬表面間的正壓力和摩擦力髓窜，在力反饋設(shè)備上安裝了一個接觸位置模擬裝置來產(chǎn)生手指皮膚變形扇苞。
3、數(shù)據(jù)庫
Culbertson等研制了手持式力覺測量裝置寄纵，可以測量人手持工具劃過一個平板表面的壓力杨拐、摩擦力、滑行速度等信息擂啥，并提出了回歸模型》簦基于該模型哺壶，建立了一個包含十大類（紙張、金屬蜒谤、塑料山宾、木質(zhì)）等物體的力覺交互過程的數(shù)據(jù)。如圖所示鳍徽，用戶可以手持一個力反饋設(shè)備Phantom來觸摸虛擬場景中的球资锰。
我的想法：這個數(shù)據(jù)庫包含本實驗要研究的金屬、木質(zhì)材料的數(shù)據(jù)阶祭，可以采用該數(shù)據(jù)模擬在虛擬空間中小球的觸感绷杜。
