| 主权项 |
一种基于色彩空间变换的彩色图像纹理力触觉再现方法，其特征在于：该方法包含以下步骤：步骤(1)提取彩色图像的色调信息和饱和度信息，计算颜色信息图C<sub>M</sub>；步骤(2)利用最大化类间方差算法对所述步骤(1)中获得的颜色信息图C<sub>M</sub>进行阈值分割，划分为前进色区域Gadv和后退色区域Grec；步骤(3)对原彩色图像进行灰度处理，根据从明暗恢复形状的方法分别对步骤(2)所得分割结果进行三维轮廓恢复，得到进色区域三维轮廓高度图Zadv和退色区域三维轮廓高度图Zrec；步骤(4)利用原彩色图像饱和度分量分别对步骤(3)所得结果进行补偿调节，利用双边滤波算法进行去噪处理，得进色区域三维轮廓高度图Zadv<sub>com</sub>和退色区域三维轮廓高度图Zrec<sub>com</sub>；步骤(5)将步骤(4)所得三维轮廓高度图Zadv<sub>com</sub>和Zrec<sub>com</sub>映射至两个高度层，拼接后得到原图完整的三维轮廓高度图Z；步骤(6)根据步骤(5)获得的三维轮廓高度图绘制虚拟表面，构建力反馈模型；计算所得合力通过手控器反馈给操作者；所述步骤(6)中，计算所得合力为纹理感知力，该纹理感知力由切向摩擦力和法向力合成，表达形式如下：<maths num="0001"><math><![CDATA[<mrow><mover><msub><mi>F</mi><mi>c</mi></msub><mo>→</mo></mover><mo>=</mo><mover><msub><mi>F</mi><mi>n</mi></msub><mo>→</mo></mover><mo>+</mo><mover><msub><mi>F</mi><mi>f</mi></msub><mo>→</mo></mover></mrow>]]></math><img file="FDA0001126074640000011.GIF" wi="253" he="79" /></maths>其中，<img file="FDA0001126074640000012.GIF" wi="52" he="69" />为纹理感知力；<img file="FDA0001126074640000013.GIF" wi="55" he="70" />为法向力；<img file="FDA0001126074640000014.GIF" wi="64" he="78" />为切向摩擦力；法向力<img file="FDA0001126074640000015.GIF" wi="54" he="71" />的获取遵循胡克模型：<maths num="0002"><math><![CDATA[<mrow><msub><mover><mi>F</mi><mo>→</mo></mover><mi>n</mi></msub><mo>=</mo><mi>K</mi><mo>·</mo><mi>Z</mi><mrow><mo>(</mo><mi>x</mi><mo>,</mo><mi>y</mi><mo>)</mo></mrow><mo>·</mo><mover><mi>n</mi><mo>→</mo></mover></mrow>]]></math><img file="FDA0001126074640000016.GIF" wi="364" he="70" /></maths>其中，K为虚拟纹理的刚度系数，Z(x,y)为三维轮廓高度图Z在像素点(x,y)处的值，代表虚拟表面的高度，<img file="FDA0001126074640000017.GIF" wi="30" he="46" />为垂直方向单位向量；切向摩擦力的计算公式如下：<maths num="0003"><math><![CDATA[<mrow><mover><msub><mi>F</mi><mi>f</mi></msub><mo>→</mo></mover><mo>=</mo><mi>μ</mi><mrow><mo>(</mo><mi>x</mi><mo>,</mo><mi>y</mi><mo>)</mo></mrow><mo>·</mo><mover><msub><mi>F</mi><mi>n</mi></msub><mo>→</mo></mover></mrow>]]></math><img file="FDA0001126074640000018.GIF" wi="328" he="77" /></maths>其中，μ(x,y)为像素点(x,y)处的局部摩擦系数；利用步骤(1)获得颜色信息图C<sub>M</sub>(x,y)的局部方差度量色彩的变化程度，计算公式如下：<maths num="0004"><math><![CDATA[<mrow><mi>μ</mi><mrow><mo>(</mo><mi>x</mi><mo>,</mo><mi>y</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msubsup><mi>δ</mi><msub><mi>C</mi><mi>M</mi></msub><mn>2</mn></msubsup><mrow><mo>(</mo><mi>x</mi><mo>,</mo><mi>y</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>]]></math><img file="FDA0001126074640000021.GIF" wi="379" he="78" /></maths>其中，<img file="FDA0001126074640000022.GIF" wi="187" he="71" />为颜色信息图C<sub>M</sub>(x,y)以像素点(x,y)为中心的5×5的邻域内的局部方差；<maths num="0005"><math><![CDATA[<mrow><msubsup><mi>δ</mi><msub><mi>C</mi><mi>M</mi></msub><mn>2</mn></msubsup><mrow><mo>(</mo><mi>x</mi><mo>,</mo><mi>y</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><munder><mo>Σ</mo><mrow><mo>(</mo><mi>i</mi><mo>,</mo><mi>j</mi><mo>)</mo><mo>∈</mo><mi>w</mi></mrow></munder><msup><mrow><mo>[</mo><msub><mi>C</mi><mi>M</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mi>i</mi><mo>,</mo><mi>j</mi><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mover><msub><mi>C</mi><mrow><mi>M</mi><mi>w</mi></mrow></msub><mo>‾</mo></mover><mo>]</mo></mrow><mn>2</mn></msup></mrow>]]></math><img file="FDA0001126074640000023.GIF" wi="742" he="126" /></maths>其中，区域w表示以像素点(x,y)为中心的5×5的像素窗口，(i,j)为像素点(i,j)的位置坐标，<img file="FDA0001126074640000024.GIF" wi="90" he="71" />为区域w内颜色信息图C<sub>M</sub>(x,y)的局部平均值；计算公式如下：<maths num="0006"><math><![CDATA[<mrow><mover><msub><mi>C</mi><mrow><mi>M</mi><mi>w</mi></mrow></msub><mo>‾</mo></mover><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>25</mn></mfrac><mo>·</mo><munder><mo>Σ</mo><mrow><mo>(</mo><mi>i</mi><mo>,</mo><mi>j</mi><mo>)</mo><mo>∈</mo><mi>w</mi></mrow></munder><msub><mi>C</mi><mi>M</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mi>i</mi><mo>,</mo><mi>j</mi><mo>)</mo></mrow><mo>.</mo></mrow>]]></math><img file="FDA0001126074640000025.GIF" wi="509" he="138" /></maths> |
