人機接口技術領域中使觸覺與可視圖像相一致的製作方法

2023-09-21 01:35:15

>權利要求1.一種生成對應於對象的二維圖像的人機接口的三維觸覺部件的方法，包括a)從一個觸覺模型庫中選取一個與所述對象拓撲相似的初始觸覺模型；b)在三維初始觸覺模型中的一組對應點與所述對象的二維圖像中的一組對應點之間建立對應關係；c)通過調整所述初始觸覺模型生產一個最終的觸覺模型，以致所述最終的觸覺模型中的對應點的二維投影基本與所述對象的二維圖像中的對應點對齊。2.按照權利要求1所述的方法，其中從一個庫中進行的選擇包括使用自動圖像識別來選擇具有類似與所述對象的二維投影的三維模型。3.按照權利要求1所述的方法，其中對應關係的建立包括為用戶給出所述初始觸覺模型的表述，並從用戶接收對所述初始觸覺模型中的點的說明，以在所述對象的顯示畫面中相應地布置一些點。4.按照權利要求3所述的方法，其中從用戶接收對所述初始模型中的點的說明以在所述對象的顯示畫面中相應地布置一些點包括監控光標的位置，並把所述觸覺模型中的光標的位置看作響應於來自用戶的指示的對應點。5.按照權利要求1所述的方法，其中對所速初始觸覺模型的調整包括按照一組參數化的操作對所述初始觸覺模型進行調整，並為所述操作確定參數，所述操作產生一個最終的初始觸覺模型，該觸覺模型在二維投影中的對應點全體處於所述對象的圖像中的對應點的誤差度量之內。6.按照權利要求5所述的方法，其中所述一組參數化操作包括下列一個或多個關於一個軸的旋度、沿著一個軸的縮放比例、模型的各部分之間的相對縮放比例以及位置。7.按照權利要求1所述的方法，其中所述對象的圖像是一個序列的圖像，並且還包括在該序列的其它圖像中的所述對象的圖像中確定對應點，並且還包括按照所述觸覺模型對應點和為在該序列中其它圖像中的每一個中的所述對象確定的對應點，為所述序列中的其它圖像中的所述對象生成觸覺模型。8.一種提供人機接口的方法，所述人機接口包括一個二維視覺空間和一個生成的三維觸覺空間；包括a)從一個觸覺模型庫中選取一個與所述對象拓撲相似的初始觸覺模型；b)在三維初始觸覺模型中的一組對應點與所述對象的二維圖像中的一組對應點之間建立對應關係；c)通過調整所述初始觸覺模型生產一個最終的觸覺模型，以致所述最終的觸覺模型中的對應點的二維投影基本與所述對象的二維圖像中的對應點對齊。d)在所述觸覺空間中的觸覺光標和所述視覺空間中的視覺光標之間建立對應關係；e)響應於用戶的輸入改變觸覺光標的位置和視覺光標的位置；f)按照所述觸覺模型和觸覺光標相對於所述觸覺模型的位置，向用戶提供力反饋。9.按照權利要求8所述的方法，還包括通過重疊在所述二維圖像上的一個光標圖形為用戶指示可視光標的位置，並且還包括響應於觸覺光標相對於所述觸覺模型的位置對光標圖形進行改變。10.按照權利要求8所述的方法，其中力反饋的提供還包括確定在相應於所述二維圖像的所述觸覺模型的二維投影中的觸覺光標的位置，以及將相對於觸覺光標的投影的建立為觸覺光標首次接觸到的觸覺模型的部分在觸覺空間中的深度。11.一種生成對應於一個可視圖像中的一個對象的觸覺模型的方法，包括a)從一組觸覺模型中選取一個觸覺模型，其中所選取的觸覺模型接近所述對象的所需觸覺特徵；b)在所選取的觸覺模型的特徵與所述圖像中的對象的表述之間建立對應關係；c)通過所選取的觸覺模型和所述對應關係生成一個觸覺模型。12.按照權利要求11所述的方法，其中所述一組觸覺模型包括多個觸覺模型，每一個觸覺模型與一類對象相關，並且每一個代表一個相關的類別內的簡化的觸覺模型，可用於生成在對象的觸覺感覺範圍內的觸覺模型。13.按照權利要求11所述的方法，其中所述圖像包括二維圖像。14.按照權利要求11所述的方法，其中所述圖像包括一個序列的二維圖像中的一個二維圖像。15.按照權利要求11所述的方法，其中所述一組觸覺模型中的觸覺模型包括手感器，並且其中對應關係的建立包括在圖像中的對象的表述中確定對應於所述觸覺模型的手感器的指標點。16.按照權利要求15所述的方法，其中所述手感器包括出具模型中的不連續的點。17.按照權利要求15所述的方法，其中所述手感器包括確定所述觸覺模型的縮放比例的點。18.按照權利要求15所述的方法，其中所述手感器包括確定所述觸摸模型的旋度的點。19.按照權利要求15所述的方法，其中觸覺模型的產生包括a)根據對象的表述中的指標點的在圖像中的位置，在觸覺空間中建立所選取的觸覺模型的手感器的位置；b)根據手感器在觸覺空間中的位置和所選取的觸覺模型生成一個觸覺模型。20.按照權利要求15所述的方法，其中觸覺模型的生成包括，通過調整所選取的觸覺模型生成一個觸覺模型，從而所生成的觸覺模型的手感器在觸覺空間中的位置對應於所述圖像中的對象的表述中的指標點的位置。21.按照權利要求20所述的方法，其中對所選取的觸覺模型的調整包括下列至少其中之一縮放觸覺模型的比例、定位觸覺模型、旋轉觸覺模型、伸展觸覺模型、扭曲觸覺模型以及使觸覺模型變體。22.一種生成對應於一個序列中的視覺圖像中的對象的觸覺模型的方法，包括a)從一組觸覺模型中選取一個觸覺模型，其中所選取的觸覺模型接近所述對象的所需觸覺特徵；b)所選取的觸覺模型的特徵與所述序列中的第一個圖像中的對象的表述之間建立對應關係；c)根據所選取的觸覺模型和所述對應關係生成一個觸覺模型；和d)確定所述序列中第二個圖像中的對象的表述的變化；和e)根據所選取的觸覺模型、對應關係和所述變化生成一個觸覺模型。23.一種生成對應於一個視覺圖像中的多個對象的觸覺模型的方法，包括，對於所述視覺圖像中的每一個對象a)從一組觸覺模型中選取一個觸覺模型，其中所選取的觸覺模型接近所述對象的所需觸覺特徵；b)在所選取的觸覺模型的特徵與所述圖像中的對象的表述之間建立對應關係；c)根據所選取的觸覺模型和所述對應關係生成一個觸覺模型。24.一種生成對應於對象的二維圖像的人機接口的三維觸覺部件的方法，包括a)從一個觸覺模型庫中選取一個與所述對象拓撲相似的初始觸覺模型；b)在三維初始觸覺模型中的一組對應點與所述對象的二維圖像中的一組對應點之間建立對應關係；c)確定觸覺模型的二維投影與對象的二維圖像之間的誤差，此處觸覺模型是通過對所述初始觸覺模型施加一組參數化操作而確定的；d)為產生對應於一個誤差範圍之內的誤差的觸覺模型的所述參數化操作確定參數。25.一種產生對應於二維圖像的人機接口的三維觸覺部件的方法，包括a)從一個觸覺模型庫中選取一個與所述對象拓撲相似的三維觸覺模型；b)在所述二維圖像和所述三維觸覺模型之間建立對應關係，以致與所述二維圖像進行的交互和與所述三維觸覺模型進行的交互彼此關聯。26.按照權利要求25所述的方法，其中與所述二維圖像進行的交互包括，響應於用戶對一個輸入設備的操縱，光標在圖像的可視表述中的運動，並且其中與三維觸覺模型的交互包括響應於用戶對所述輸入設備的操縱，反饋給所述輸入設備的力反饋。27.按照權利要求25所述的方法，其中交互是相互關聯的，從而由用戶向三維觸覺模型施加的力影響所述二維圖像的顯示。28.按照權利要求25所述的方法，其中關係的建立包括，在所述三維觸覺模型與所述二維圖像之間建立對應關係，以致使它們之間可感知的差異最小。29.按照權利要求25所述的方法，其中關係的建立包括，在所述三維觸覺模型與所述二維圖像之間建立對應關係，以致代表在所述圖像的平面內的所述觸覺模型的二維投影與所述二維圖像之間的差異的誤差最小。全文摘要本發明提供了一種生成觸覺接口感受器的方法，該方法能夠為已有的二維圖像生成觸覺伴隨器。本方法利用了人類視覺優於觸覺的優勢人類觸覺、本體感受器以及肌肉運動知覺都不能提供象人類視覺一樣好的細節，並且因此觸覺表述不用必須象相應的視覺圖像那樣精細就能夠使人類用戶相信。現有的二維圖像可以用作人機接口的可視部件。可以選擇與所述圖像拓撲相似的三維觸覺模型，這裡拓撲相似性是指所述三維模型對期望與所述二維圖像伴隨的觸覺感受器的主要特徵給出了可接受的逼近。於是可以在接口的視覺部件中的圖像與接口的觸覺部件中的觸覺模型之間建立一個關係，從而使與視覺部件中的圖像進行的交互和與觸覺部件中的觸覺模型進行的交互彼此關聯起來。試舉一例，一個球的二維圖像可以具有一個與其相關聯的球形觸覺模型，並且所建立的球心和半徑具有這樣的關係球的二維圖像的圖像邊緣處的視覺光標運動與當該光標遇到觸覺模型的表面時的觸覺力反饋是相互關聯的。文檔編號G06F3/00GK1659551SQ02819041公開日2005年8月24日申請日期2002年10月2日優先權日2001年10月4日發明者J·S·瓊斯申請人:諾文特技術公司