[发明专利]基于融合静电力与振动触觉再现装置的3D凸起渲染方法

权利要求书

1.一种基于融合静电力与振动触觉再现装置的3D凸起渲染方法，采用融合静电力与振动触觉再现装置，其特征在于，包括下列步骤：

(1)获得切向静电触觉反馈力F_x(i,j)

由深度摄像机拍摄或者由matlab程序获得正弦凸起的深度图像，像素M×N，根据深度图像得到正弦凸起深度信息矩阵H，求得梯度矩阵P_x：

其中H(i,j)为深度信息矩阵中第i行、第j列的元素，P_x(i,j)为梯度矩阵中第i行、第j列的元素；

将梯度矩阵归一化到-1至1之间，得到归一化梯度矩阵P_x'：

其中P_x'(i,j)为归一化梯度矩阵中第i行、第j列的元素，p_max为梯度矩阵P_x(i,j)中的最大值；

用静电力触觉反馈提供切向静电触觉反馈力F_x(i,j)：

F_x(i,j)＝-f₁×P_x'(i,j)

其中F_x(i,j)为静电力矩阵中第i行、第j列的元素，f₁为静电力非零比例系数；

(2)计算静电力驱动信号电压矩阵V₁

由静电力触觉感知力f_静与静电力驱动信号电压矩阵V₁函数关系f_静＝f(V₁)，根据一种实际受力曲线与切向静电触觉反馈力间的转换方法IP0.625，得到输入强度矩阵I：

I(i,j)＝a×F_x(i,j)+b，

其中F_x(i,j)为静电力矩阵中第i行、第j列的元素，I(i,j)为输入强度矩阵I中第i行、第j列的元素，a和b为函数的系数；

进而计算出静电力驱动信号电压矩阵V₁：

V₁(i,j)＝m×I(i,j)+n

其中I(i,j)为输入强度矩阵I中第i行、第j列的元素，V₁(i,j)为静电力驱动信号电压矩阵V₁中第i行、第j列的元素，m和n为函数的系数；

(3)获得法向振动触觉反馈力矩阵F_y

根据正弦凸起的深度图像，像素M×N，获得正弦凸起深度信息矩阵H，用振动触觉再现方法来提供法向力：

F_y(i,j)＝H(i,j)×f₂

其中F_y(i,j)为振动触觉反馈力矩阵F_y中第i行、第j列的元素，H(i,j)为深度信息矩阵H中第i行、第j列的元素，f₂为振动非零比例系数；

(4)计算振动驱动信号电压矩阵V₂

根据振动触觉感知力f_振与振动驱动信号电压矩阵V₂函数关系：f_振＝f(V₂)，由反函数计算得到振动驱动信号电压矩阵V₂：

V₂(i,j)＝f^-1(F_y(i,j))

其中F_y(i,j)为振动触觉反馈力矩阵中第i行、第j列的元素，V₂(i,j)为振动驱动信号电压矩阵中第i行、第j列的元素。

2.根据权利要求1所述的一种基于融合静电力与振动触觉再现装置的3D凸起渲染方法，其特征在于：所述基于融合静电力与振动触觉再现装置，其结构包括：

(1)定位单元，包括能实现定位功能的装置，用于实时地跟踪手指的位置坐标，并将该坐标信息发送到处理单元；

(2)处理单元，包括各种多媒体终端，用于输出视觉信息，同时对手指位置处的图像进行渲染得到触觉驱动信号参数，并将该参数发送到信号发生器；

(3)信号发生器，根据驱动信号参数生成相应的驱动信号，并将该信号输入到交互单元进行驱动；

(4)交互单元，可以同时改变手指受到的切向力和法向力，从而实现三维的触觉再现感受。