基于图像灰度恢复形状技术的纹理力触觉再现方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107346552A(43)申请公布日2017.11.14(21)申请号201710493017.9(22)申请日2017.06.23(71)申请人南京信息工程大学地址210044江苏省南京市宁六路219号(72)发明人张小瑞吴韵清孙伟刘佳朱利丰宋爱国(74)专利代理机构南京钟山专利代理有限公司32252代理人戴朝荣(51)Int.Cl.G06T7/55(2017.01)G06T17/20(2006.01)G06T17/30(2006.01)G06T19/20(2011.01)权利要求书5页说明书13页附图4页(54)发明名称基于图像灰度恢复形状技术的纹理力触觉再现方法(57)摘要本发明公开了基于图像灰度恢复形状技术的纹理力触觉再现方法，其特征在于包含以下步骤：步骤一：从单幅图像中恢复三维轮廓；对采集设备进行色彩校正利用采集设备从不同角度采集彩色图像；对彩色图像进行融合；采取基于多项式回归的色彩还原方法对拍摄图像进行还原；把不同角度图像处理成灰度图像，并对灰度图像进行融合；建立光反射模型；依据灰度和光反射模型建立方程，求出表面各点的高度；建立虚拟表面三角网格模型；步骤二：用纹理力触觉模型对虚拟表面进行力触觉渲染。本发明减少彩色图像色差，增加力触觉再现的真实感。CN107346552ACN107346552A权利要求书1/5页1.基于图像灰度恢复形状技术的纹理力触觉再现方法，其特征在于包含以下步骤：步骤一：从单幅图像中恢复三维轮廓；1.1对采集设备进行色彩校正利用采集设备从不同角度采集彩色图像；1.2对彩色图像进行融合；1.3采取基于多项式回归的色彩还原方法对拍摄图像进行还原；1.4把不同角度图像处理成灰度图像,并对灰度图像进行融合；1.5建立光反射模型；1.6依据灰度和光反射模型建立方程,求出表面各点的高度；1.7建立虚拟表面三角网格模型；步骤二：用纹理力触觉模型对虚拟表面进行力触觉渲染。2.按照权利要求1所述的基于图像灰度恢复形状技术的纹理力触觉再现方法，其特征在于：所述步骤二包含，2.1应用AABB碰撞检测算法检测虚拟探针是否与虚拟表面碰撞；2.2依据纹理力触觉模型计算微观法向力和摩擦力,用手控器输出。3.按照权利要求1所述的基于图像灰度恢复形状技术的纹理力触觉再现方法，其特征在于：所述步骤一中1.1，在全封闭的采集环境下采集，光源采用高亮度和稳定的标准颜色色温，采用柔光灯箱进行散射达到均匀照明，采用双向光源进行极短时间内正交照明，连续获取同一对象的两幅不同图像，采用高分辨率镜头进行联机拍摄。4.按照权利要求1所述的基于图像灰度恢复形状技术的纹理力触觉再现方法，其特征在于：所述步骤一中1.2彩色图像融合采用基于小波变换的图像融合方法，具体包含，1.2.1对每一幅图像分别进行小波变换，建立小波塔形分解；1.2.2对各层分解子图进行融合处理，各分解层的不同频率分量采用不同的融合算子进行融合处理和一致性检验，最终得到融合后的小波金字塔；1.2.3对融合后所得到的小波金字塔序列进行小波逆变换，所得到的重构图像即为融合图像。5.按照权利要求4所述的基于图像灰度恢复形状技术的纹理力触觉再现方法，其特征在于：所述1.2.1具体为，用一对FIR滤波器实现多分辨率分解，不同层次滤波带由如下关系迭代产生：hA+1(k)、gA+1(k)分别表示整个无限频带第A+1次分解后高一级、低一级的低频带部分，kA表示整个无限频带，h1、g1代表一种特定的小波，分别表示h1、g1的2级升采样滤波器；hA(k)和gA(k)是一对FIR滤波器分解整个无限频带得到的FIR序列的高一级、低一级的低频带部分，该序列可以用来构造用于分解一个信号的小波，定义一个离散缩放函数一个离散小波函数ψI,J(k)，I为缩放因子，J为平移量，公式如下：2CN107346552A权利要求书2/5页由公式(2)和(3)得到一个小波标准正交基SDWT：DWTS＝{φN,J,ψ1,J,ψ2,J,...,ψN,J}(4)以下J为整数，φN,J是以N为缩放因子，J为平移量的缩放函数，ψ1,J,ψ2,J,...,ψN,J分别是以1,2，…N为缩放因子，b为平移量的一组离散小波函数；离散信号m(k)可用尺度函数和小波函数来描述，其中s(N)(J)是缩放因子为N，J为平移量的小波系数,d(I)(J)是缩放因子为I，J为平移量的小波系数：每进行一次二维小波变换，会产生四个频带，即LL，LH，HL和HH；一个N层的离散小波变换最终产生3N+1个不同的频带，包括3N个高频带和一个低频带LL，形成一个金字塔形的层次分解结构。6.按照权利要求1所述的基于图像灰度恢复形状技术的纹理力触觉再现方法，其特征在于：所述步骤一1.3具体为，多