[发明专利]一种传输触觉数据的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种传输触觉数据的方法及装置。

背景技术

近年来，随着协同虚拟环境研究的快速发展，许多地理上相隔很远的用户可利用网络相互配合开展并完成同一任务。用户在协同虚拟环境中，除了视觉，也可以通过触觉相互协作，大大提高操作者的感知范围和感知质量。此外，用户还能够在协同虚拟环境中通过触觉交互协作完成同步度高及耦合紧密的任务。目前，这种在协同虚拟环境中的触觉交互已广泛应用于各种领域，例如同步共享编辑器、协同虚拟装配样机和虚拟手术等等。这些应用表明，通过触觉交互可以令使用者体会到更好的存在感和参与感。触觉交互的发展为丰富人机交互的方式和手段起到了重要的作用。

在协同虚拟环境中实现真实且高效的触觉交互是具有挑战性的任务，其难点存在于两个方面。首先是在具有随机性和不确定性的网络环境中（如互联网），延迟、丢包和抖动等不利因素并不能完全消除。其次，较高的延迟会严重制约触觉交互的真实感，为了确保真实的触觉反馈，触觉渲染的刷新率（1000Hz左右）要远远高于图形渲染（30Hz左右）。为了保持触觉交互中的延迟尽可能小，触觉信号更新必须在最短时间内在分布式虚拟环境中进行传输。通常，每个数据包的有效载荷是由触觉信号自由度的数量以及数据的类型而定，一般在10字节至50字节之间。因此，每秒传输1000个力觉数据可能会带来严重的网络传输负担。

目前，为了解决网络负荷问题，研究者提出了许多触觉数据压缩方法。在早期的研究中，常用于音频和视频信号压缩的给予Huffman编码的采样和量化技术被移植到触觉数据的处理中，例如差分脉冲编码调制，自适应差分脉冲编码调制和其他均衡或不均衡的编码器。然而，这些方法都仅仅是利用信号的统计属性来压缩数据，并没有考虑触觉数据的感知特性。

为了考虑触觉数据的感知特性，主要采用基于PD的触觉数据处理方法，现有的PD方法的依据是恩斯特·韦伯在1834年提出的著名的韦伯定律。韦伯定律描述的是初始刺激和刺激变化之间的关系：△I=KI(1)；其中△I是可以感知的差异阈值，在心理物理领域也叫觉差。I表示最初的刺激;K是一个常数阈值参数,它描述的是JND和初始刺激参数I之间的线性关系。根据韦伯定律，为了减少力觉通信流量，我们只需要将发送与上一信号差异超过觉差的触觉。例如，我们假设fi表示当前触觉信号；[f_i-Kf_i’f_i+f_i]是死区阈值的间隔。如果下一个更新fi+1在此间隔之内，将不会被发送。这种方法可扩展到多个度自由度的触觉信号，其中一个单维死区延伸可以到一个多维盲区。基于PD的方法要跟预测方法结合使用。最简单的预测方法是“保留新样本”预测。一阶线性预测方法（FLOP）因其既有效又简洁，被广泛应用于基于PD的方法。图1显示了基于PD的数据处理方法与FOLP结合的原理。图1（a）显示的是产生于发送端的触觉信号。黑色圆圈表示依据觉差所发送的信号，绿色的圆圈表示不发送的信号，白色圆圈表示预测信号。图1（b）显示了触觉信号在接收端基于FOLP重建。

在现有技术中，基于PD的触觉数据处理方法可以获得较高的压缩率，但对丢包极其敏感。图1（c）显示一个典型的因数据包丢失造成的影响，与图1(b)中预测数据相比，数据包的丢失导致了信号较大的失真。在这个例子中，由于发送的第四个触觉信号丢失，接收端只能利用FOLP依据最后两个收到的信号（第二和第三数据样本）进行预测。

可以看出，现有的方法中，虽然现有的触觉信号知觉死区算法可以减少网络流量，但触觉信号在发送端不断增强的信息在接收端并没有如实的反应出来，而且由于单个感知更新信息丢失会导致一连串的错误预测和判断，因此这种算法极易受到丢包现象的影响，进而影响触觉交互的真实性和准确性。

发明内容

为了解决现有技术中单个感知更新信息丢失导致一连串的错误预测和判断，进而影响触觉交互的真实性和准确性的问题，本发明实施例提供了=一种传输触觉数据的方法及装置。所述技术方案如下：

第一方面，提供了一种传输触觉数据的方法，所述方法包括：

第一设备通过接收缓存区接收更新信息，从所述更新信息中获取满足条件的触觉数据，并按照时间顺序对获取的所述触觉数据进行时间标识；

所述第一设备将已标识的触觉数据存储至本地缓存区；

所述第一设备将所述本地缓存区上存储的所述已标识的触觉数据进行打包，并将已打包的触觉数据包发送给第二设备，等待接收所述第二设备对接收到的触觉数据包进行校正后向第一设备返回的所述触觉数据包相应的确认数据包；