一种高保真视-触觉增强现实系统的搭建

随着增强现实技术的发展,仅包含视觉的增强现实技术已经不能满足人们的需求,而加入触觉信息形成的视-触觉融合的增强现实系统却越来越受到关注。触觉设备是将真实环境和虚拟环境连接起来的纽带。然而,触觉设备在视场中的存在会带来两个问题,一方面触觉设备占据了很大的视觉空间,另一方面触觉设备的定位往往会出现较大的误差,导致了视-触觉增强现实的真实性下降。为了增加使用者的体验感,提出一种高保真视-触觉增强现实环境的搭建方法。首先基于改进的ORB(Oriented FAST and Rotated BRIEF)和KLT(Kanade-Lucas-Tomasi)增强现实跟踪注册算法搭建稳定的视觉增强现实环境。其次提出了一种能校准触笔位置和方向的方法,以提升交互体验。然后提出一种基于力反馈的触觉渲染算法,最后使用改进的全局泊松方程和Criminisi算法对触觉设备进行隐藏和修复,减小因触觉设备存在对用户沉浸感造成的影响。

视触觉融合的增强现实三维注册方法

增强现实技术是近年来人机交互领域的研究热点。在增强现实环境下加入触觉感知,可使用户在真实场景中看到并感知到虚拟对象。为了实现增强现实环境下与虚拟对象之间更加自然的交互,提出一种视触觉融合的三维注册方法。基于图像视觉技术获得三维注册矩阵;借助空间转换关系求解出触觉空间与图像空间的转换关系;结合两者与摄像头空间的关系实现视触觉融合的增强现实交互场景。为验证该方法的有效性,设计了一个基于视触觉增强现实的组装机器人项目。用户可触摸并移动真实环境中的机器人零件,还能在触摸时感受到反馈力,使交互更具真实感。

视触觉增强现实技术在上肢康复中的研究进展

视触觉增强现实是人机交互领域的研究热点,将它应用于上肢康复领域,能增强上肢康复的效果。本文从系统组成、交互方式以及适用对象等方面对现有的几种视触觉增强现实康复系统进行对比分析。

基于增强现实的视触觉交互算法

视触觉增强现实(VHAR)技术可在虚实结合的场景中实现力触觉交互。本文基于Geomagic Touch触觉设备提出了一种新的视触觉增强现实交互算法,以快速特征点提取和描述算法(ORB)与角点光流跟踪算法(KLT)算法搭建基于自然特征的增强现实环境,并以此为框架融入触觉反馈接口,实现视触觉协同反馈的交互环境。该算法首先对真实场景中的触控笔进行虚拟注册,然后基于触觉设备的前向运动模型,实现虚拟触控笔与真实触控笔的6-DOF协同运动;最后通过虚拟触控笔实现对虚拟物体的操控,实现了更加真实、自然的视触觉人机交互。实验结果表明,此方法具有良好的实时性、可行性和准确性。

基于Marker-SLAM的视触觉增强现实交互算法

视触觉增强现实是将触觉感知加入到增强现实中的一种新技术。不仅可以融合真实场景和虚拟对象,还能实现视觉和触觉的同步感知。基于3D Systems Touch触觉设备提出一种新的视触觉交互算法。首先,基于Marker-SLAM算法搭建增强现实环境,用于实时获得相机在地图中的位姿;其次,为了将触觉信息融入到增强现实环境中,提出基于无跟踪器的触控笔尖端姿态优化算法;最后,分别采集测量点在触觉和世界坐标系中的三维信息,通过确定两个坐标系间的刚性变换,将触觉设备的正向运动模型映射到增强现实空间中。所提出的跟踪注册方法的注册准确率均达到90%以上,与基于跟踪器的方法相比,所提出的姿态优化算法获得的校正位置的平均误差为2.3±0.2 mm。