感知觸摸系統(tǒng)深度圖像邊緣提取及轉(zhuǎn)儲設(shè)計(jì)方案

觸摸板的數(shù)據(jù)來源于視覺部分傳遞的信息。觸覺圖像就是真實(shí)圖像的一種隱喻：物理輪廓——凸起輪廓、 物體顏色/材質(zhì)——凸點(diǎn)紋理、真實(shí)圖像比例——觸覺圖像比例等等。觸覺圖形需抓住被描述物體特點(diǎn)最顯著的形態(tài)，盡量減少失真的轉(zhuǎn)換為觸覺圖形。

使用Open3D提取深度圖像的邊緣信息

深度圖像邊緣提取及轉(zhuǎn)儲?以前寫的兩個文章。

對于雙目相機(jī)RGB圖像和深度相機(jī)點(diǎn)云,提取距離信息和邊緣的處理流程如下:

RGB圖像處理

將左右目圖像進(jìn)行立體校正和立體匹配,得到視差圖

根據(jù)雙目系統(tǒng)的參數(shù),從視差圖計(jì)算每個像素的深度值

在RGB圖像上進(jìn)行邊緣檢測,例如Canny邊緣檢測

得到RGB圖像的邊緣結(jié)果

接下來將高分辨率圖像邊緣映射到低分辨率圖像：

觸摸板的設(shè)計(jì)也是一個難點(diǎn)，會考慮尺寸，材質(zhì)，控制方式等。除了從需求出發(fā)，還要從生理學(xué)出發(fā)。

人眼的分辨率為 300ppi （pixel per inch，每英寸像素?cái)?shù)），而人手指的觸覺分辨率約為 10ppi ，低分辨率帶來的問題是使觸覺點(diǎn)陣尺寸增大。對于接收數(shù)據(jù)的密度來講：手指觸覺 10^2 bits/s，聽覺 10^4 bits/s，視覺 10^6 bits/s ，不過大量的實(shí)驗(yàn)和生活經(jīng)驗(yàn)表明，視覺受損人群的觸覺和聽覺能力優(yōu)于健全人。因?yàn)槿四X感覺皮層具有可塑性，盲人的觸覺皮層和聽覺皮層代謝活動增加，使其觸聽覺更敏銳。

觸壓覺是皮膚受到觸或壓等機(jī)械刺激時所引起的感覺。兩者在性質(zhì)上類似。皮膚內(nèi)分布著產(chǎn)生多種感覺的感受器，在鼻、口唇和指尖分布密度最高。一般認(rèn)為皮膚產(chǎn)生的感覺有四種，即對皮膚作機(jī)械刺激產(chǎn)生的觸覺、壓覺，由溫度刺激產(chǎn)生的冷覺和熱覺，以及由傷害性刺激產(chǎn)生的痛覺。不同感覺的感受區(qū)在皮膚表面呈互相獨(dú)立的點(diǎn)狀分布。

由于人手觸覺分辨率的限制， 小尺寸點(diǎn)陣承載的信息過少，使用場景非常有限。相比之下，用戶理解觸覺圖像的方式是從局部到整 體，進(jìn)程較慢，所以圖像刷新時間的延長對用戶體驗(yàn)的影響有限.

因?yàn)槿说挠|覺認(rèn)知非常適合三維觸覺信息，因?yàn)檎麄€手掌擁有較高的觸覺靈敏度，而且通過前臂的運(yùn)動，手掌可以在三維空間的任意角度上進(jìn)行認(rèn)知活動。因此，人腦會形成 “手掌 - 前臂”的共同觸覺認(rèn)知，對三維信息的理解力也會更強(qiáng)。

針對上面提出的人體特性和對感知的需求，需要設(shè)計(jì)單獨(dú)的傳感器，滿足響應(yīng)，強(qiáng)度，控制等：

因?yàn)殡姶庞兄鴺O快的反應(yīng)速度，所以基于電磁體的機(jī)電顯示器。關(guān)鍵原理是凸輪執(zhí)行器，由偏心凸輪組成，偏心凸輪嵌入稀土磁體，通過改變其極性的電磁作用將其旋轉(zhuǎn)到兩個穩(wěn)定位置。偏心凸輪的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致盲文點(diǎn)上升或下降。凸輪旋轉(zhuǎn)略超過 180 ° ?，并靠在外殼壁（上單元）上停止。一旦盲文銷被抬起，手指在銷上的重量就無法反向驅(qū)動凸輪。這不僅滿足了觸摸點(diǎn)突出力的需要，而且一旦針被抬起就不需要給電磁鐵供電，從而降低功耗。

對不同大小的物體,凸起高度是否可以對應(yīng)不同變化，這也可以提升真實(shí)感。也就是滿足了2.5D的感官接觸。

觸覺圖像就是真實(shí)圖像的一種隱喻：物理輪廓——凸起輪廓、 物體顏色/材質(zhì)——凸點(diǎn)紋理、真實(shí)圖像比例——觸覺圖像比例，觸覺圖形需抓住被描述物 體特點(diǎn)最顯著的形態(tài)，盡量減少失真的轉(zhuǎn)換為觸覺圖形。

編輯：黃飛