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速度驱动的复杂场景多层级力觉交互算法
  • ISSN号:0254-4164
  • 期刊名称:计算机学报
  • 时间:0
  • 页码:1560-1570
  • 语言:中文
  • 分类:TP391[自动化与计算机技术—计算机应用技术;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:[1]北京航空航天大学虚拟现实技术与系统国家重点实验室,北京100191
  • 相关基金:本课题得到国家自然科学基金(60605027)、国家“八六三”高技术研究发展计划项目基金(2007AA012310)资助.
  • 相关项目:基于双模式触觉交互的灵巧动作技能训练方法研究
中文摘要:

触/力觉交互技术应用环境的复杂化,对复杂触/力觉场景的研究提出了新的挑战.文中以虚拟现实牙科手术训练系统为背景,研究基于速度驱动的复杂场景多层级力觉交互算法.文中采用CATIA对下牙列大量数据进行网格简化,建立了下牙列场景的层次细节(Levels Of Detail,LOD)模型;基于人类触觉感知的精度随交互速度的变化规律,设计了速度驱动的LOD模型触发机制;提出了虚拟工具化身SCP(Surface Contact Point)层级映射算法,保证了力觉交互设备的稳定性,并发现了映射约束线段的长度是保证力觉逼真性及实时性协调的关键变量;最后,设计了针对一般几何体和复杂曲面的实验,量化评价文中算法的逼真性及实时性,证明了将人手运动速度作为场景模型复杂度切换驱动条件的有效性.

英文摘要:

In haptic interaction technology, new challenges have been put forward on complex scene rendering. Based on the requirements of a dental training system, velocity driven levels of detail (LOD) haptic rendering algorithm for complex scenes is proposed. Firstly, a large amount of data is simplified with CATIA to realize level-of-detailed modeling for the teeth data. Second- ly, based on analysis of the relationship between the perceptible features and the interaction velocity, velocity-driven LOD force rendering algorithm is proposed as switching criteria between discrete model levels. Thirdly, a surface contact point (SCP) mapping algorithm is developed to ensure the continuous change of virtual force signal at switch time between two successive LOD models, which ensures the stability of haptic rendering. Finally, three experiments based on planes, spheres and complex teeth model are carried out to validate the fidelity and stability of the proposed algorithm. The experiments results illustrate that the algorithm can stably render scenes with large numbers of triangles under various interaction velocities.

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期刊信息
  • 《计算机学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国计算机学会 中国科学院计算技术研究所
  • 主编:孙凝晖
  • 地址:北京中关村科学院南路6号
  • 邮编:100190
  • 邮箱:cjc@ict.ac.cn
  • 电话:010-62620695
  • 国际标准刊号:ISSN:0254-4164
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1826/TP
  • 邮发代号:2-833
  • 获奖情况:
  • 中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国数学评论(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:48433