基于力反馈的桌面立体显示与交互系统研究.pdf

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1、40传感器与微系统(TransducerandMierosystemTechnologies)2013年第32卷第1期基于力反馈的桌面立体显示与交互系统研究姚晓永，~=-T-东。，黄杰，黄漫玲(1．北京理工大学机械与车辆学院，北京100081；2．北京政法职业学院安全防范系，北京100024)摘要：针对人体对真实空间中三维立体虚拟图像的成像和直接交互问题，提出了包含虚拟立体成像和基于线绳的力反馈设备的立体交互系统设计方法。立体图像的产生方法是通过编程建立一个vc工程，实现了三维对象模型的导入和左右视差图像的产生；人手指末端位置的检

2、测是通过电机的增量式光电编码器测量出线绳长度，进而利用线绳的空问几何关系求出的；根据手指末端位置与虚拟图像的位置关系，利用空间几何关系来合成线绳拉力。在系统中导入对象模型并且进行交互的实验表明：系统具有良好的成像效果和交互效果。关键词：立体图像；力反馈；增量式光电编码器；手指末端位置中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1000-9787(2013)01-0040-03StudyondesktopstereoscopicdisplayandinteractionsystembasedonforcefeedbackYAOXi

3、ao—yong，WUPing—dong，HUANGJie，HUANGMan．1ing(1．SchoolofMechanicalEngineering，BeijingInstituteofTechnology，Beijing100081，China；2．DepartmentofSecurityandProtection，BeijingCollegeofPoliticsandLaw，Beijing100024，China)Abstract：Aimingatproblemsofthree—dimensionhl(3D)stereosco

4、picimaginganddirectinteraction，adesignmethodforthestereoscopicinteractionsystemisproposed，containingvirtualstereoscopicimagingandstring—basedforcefeedbackdevices．ThemethodforstereoscopicimagegeneratingistoestablishaVCprojectbyprogrammingandrealizetheimportingof3Dobjec

5、tmodelandthegenerationofleftandrightparallaximages．Thedetectionofthefingerendpositionistomeasurethelengthofeachstringbyincrementalphoto—electriceneoderandcalculatethepositionbythespatialgeometricrelationshipofstrings．Theforcecompositionisaccordingtothegeometricalrelat

6、ionshipbetweenthefingerendandthevirtualimage．Theexperimentillustratesthesystemhasgoodimagingandinteractiveeffects．Keywords：stereoscopicimage；forcefeedback；incrementalphoto—electricencoder；fingerendposition0引言应的力觉交互设备。与立体显示系统连接才能达到交互现实世界是一个三维立体世界，人通过眼睛观察到的的效果。目前，对力觉交互的

7、研究有很多，其中，基于线绳是有立体感觉的物体，这是因为人体的大脑根据双目提供式力反馈的力觉交互器(spaceinterfacedeviceforartificial的具有视差的平面图而合成了具有立体感的图像J。利reality，SPIDAR)是由日本东京工业大学精密工学研究所佐用人的双目视差原理，通过计算机生成和人工合成等方式藤诚教授最早提出来的J。该机构是使用线绳将执行器产生符合生理规律的平面视差图像，并将其分别投射给左和操作设备连接起来，根据电机传感器测量出线绳长度来右眼，就可以观察到逼真的三维图像。本系统的立体显计算出空间位

8、置，实现动力传动，提供力觉感知。但是该系示部分实现了3ds格式的对象模型自由导入，同时，观察统不能提供三维视觉，且只能通过替身实现间接交互，因者可以佩戴主动快门式立体眼镜观看立体图像，达到了逼此，沉浸感不强。法国Haption公司和Angers大学