虚实融合的双指力觉交互技术

前言
第1章绪论1
1.1虚拟现实简介1
1.1.1虚拟现实的概念与特征1
1.1.2虚拟现实的应用2
1.1.3沉浸式虚拟现实系统3
1.2虚拟现实系统中的力觉交互4
1.2.1多感知技术概述4
1.2.2融入力觉交互的虚拟现实系统研究现状5
1.3虚实融合的双指力觉交互技术11
1.3.1虚实融合的双指力觉交互技术的目标11
1.3.2虚实融合的双指力觉交互技术的主要内容11
参考文献14
第2章沉浸性虚拟环境的生成16
2.1立体场景的生成16
2.1.1立体感知原理16
2.1.2视差式立体显示技术17
2.1.3生成沉浸式环境的软硬件系统20
2.2真实感立体图像对的生成算法22
2.3真实感明暗处理及纹理映射24
2.4虚实统一26
2.5多屏幕融合28
2.5.1多屏幕融合的意义与挑战28
2.5.2多屏幕融合的实现方法30
2.5.3多屏幕融合的关键技术32
2.6实验及分析37
2.7本章小结38
参考文献40
第3章大操作空间双指力觉交互系统的实现42
3.1虚拟现实中的力觉交互42
3.1.1力觉交互分类42
3.1.2力觉交互性能指标47
3.2线绳式双指力觉交互系统的构成48
3.2.1绳驱并联机构48
3.2.2设备组成和基本结构 50
3.2.3控制系统设计51
3.3力觉交互功能的实现54
3.3.1并联机构运动学54
3.3.2动力学与力的分解59
3.3.3交互力工作空间分析65
3.3.4控制算法69
3.4本章小结72
参考文献73
第4章力觉交互系统表现刚度75
4.1力觉交互系统表现刚度和力觉交互系统模型75
4.1.1力觉交互系统表现刚度75
4.1.2力觉交互系统模型76
4.2采样系统对表现刚度的影响分析78
4.3操作者对表现刚度的影响81
4.3.1操作者的主动性在力觉交互中的作用81
4.3.2操作者手臂的机械阻抗特性影响83
4.4系统弹性对表现刚度的影响86
4.5位移量化误差对力觉交互过程稳定性的影响88
4.6虚拟连接器90
4.7本章小结93
参考文献95
第5章力觉空间与视觉空间的融合97
5.1系统中的空间坐标系97
5.1.1立体投影系统坐标系97
5.1.2视点坐标系98
5.1.3力觉交互系统坐标系99
5.2各坐标系之间的转化99
5.2.1力觉交互系统内坐标转化为投影系统内坐标99
5.2.2视点坐标转化为立体投影系统内坐标100
5.3电磁跟踪器的注册与校准103
5.3.1电磁跟踪原理103
5.3.2电磁跟踪器的注册105
5.3.3电磁跟踪器的校准106
5.3.4FOB的物理参数及性能112
5.3.5干扰问题的解决112
5.4力觉交互系统坐标系校准113
5.4.1线绳长度测量精度分析113
5.4.2电动机空间位置的校正115
5.5融合效果实验及结论116
5.5.1实验方法116
5.5.2实验结果及结论117
5.6本章小结118
参考文献120
第6章双指直接力觉交互123
6.1虚拟现实中的双指力觉交互123
6.2双指力觉交互的实现125
6.2.1抓取过程及双指交互力125
6.2.2物理引擎的应用129
6.2.3碰撞力的计算及表现130
6.3双指交互实例132
6.4本章小结134
参考文献136