[发明专利]融合静电力、空气压膜和机械振动的触觉再现方法与装置

权利要求书

1.一种融合静电力、空气压膜和机械振动的触觉再现方法，其特征在于包括：同时实现视觉对象的轮廓属性、纹理属性以及粗糙度属性的触觉再现，其中：

轮廓属性通过建立轮廓梯度信息与静电力、空气压膜以及机械振动三种触觉反馈的驱动信号幅度参量之间的映射模型实现触觉再现；

纹理属性通过建立纹理曲率信息与静电力触觉反馈驱动信号幅度、纹理高度信息与机械振动触觉反馈驱动信号幅度之间的映射模型实现触觉再现；

粗糙度属性通过建立纹理曲率信息与静电力触觉反馈的驱动信号频率参量之间的映射模型实现触觉再现。

2.根据权利要求1所述的一种融合静电力、空气压膜和机械振动的触觉再现方法，其特征在于：所述视觉对象的预处理方法为：获取M×N像素的视觉对象高度、梯度和曲率信息，需要将视觉信息由RGB颜色模型转换成HSI颜色模型，其具体方法为：

其中H为色调，S为饱和度，I为亮度，为划分不同主色调的弧度，计算为：

将获取的亮度信息I作为高度矩阵H_EI，利用Sobel方法计算梯度矩阵P，其第(x,y)个元素表示为：

其中△_x和△_y分别为高度矩阵H_EI对x和对y的偏导数，P(x,y)为梯度矩阵P的第x行、第y列的元素，H_EI(x,y)为高度矩阵H_EI的第x行、第y列的元素，1≤x≤M，1≤y≤N；

进一步分别计算与纹理属性相关的高度矩阵H_T和与轮廓属性相关的梯度矩阵P_C，其第(x,y)个元素分别表示为：

H_T(x,y)＝H_EI(x,y)⊙S_M(x,y)

P_C(x,y)＝P(x,y)-P(x,y)⊙S_M(x,y)

其中：

其中H_T(x,y)为纹理高度矩阵H_T的第x行、第y列的元素，P_C(x,y)为轮廓梯度矩阵P_C的第x行、第y列的元素，S_M(x,y)划分轮廓和纹理梯度的矩阵S_M的第z行、第y列的元素，符号⊙为Schur运算，p为划分轮廓属性与纹理属性的经验梯度值；

基于纹理高度矩阵H_T，利用曲率卷积核获得与纹理和粗糙度属性相关的曲率矩阵C，其第(x,y)个元素可计算为：

其中C(x,y)为纹理曲率矩阵C的第x行、第y列的元素，E、Q和Z为高度矩阵第(x,y)个元素H_T(x,y)的一阶卷积核系数，L、W和K为纹理高度矩阵H_T第(x,y)个元素H_T(x,y)的二阶卷积核系数。