基于二次曲線重建的觸覺數(shù)據(jù)壓縮.pdf

1、觸覺能夠提供虛擬對象的接觸性感知信息，通過觸覺界面，用戶不僅能通過屏幕看到遠(yuǎn)程或者微觀的物體，還能觸摸和操控它們，從而更直接地增強(qiáng)用戶的真實沉浸感。觸覺數(shù)據(jù)信號包含位置，角度，速度，角速度，加速度，角加速度以及隨著時間的推移反饋力和扭矩等多維信息。觸覺交互的目的就是使用戶在與虛擬對象進(jìn)行接觸性交互時能夠獲得逼真的觸覺感受，由于人的觸覺靈敏，所以觸覺繪制至少需要1kHz的刷新頻率才能給人以真實感。然而在雙向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)遙控系統(tǒng)中，遠(yuǎn)距離的數(shù)

2、字通信網(wǎng)絡(luò)很難維持這么高的包速率，不同于軟實時的音頻和視頻流，觸覺數(shù)據(jù)流屬于硬實時，毫秒級的延遲可能會導(dǎo)致遠(yuǎn)程觸覺交互系統(tǒng)不穩(wěn)定。因此，多維、高頻率和數(shù)據(jù)密集的性質(zhì)迫切需要壓縮觸覺數(shù)據(jù)，減少觸覺數(shù)據(jù)流量，提高遠(yuǎn)程觸覺交互系統(tǒng)的性能，同時保持高品質(zhì)的遠(yuǎn)程觸覺交互用戶體驗。
　　 觸覺數(shù)據(jù)壓縮是一個新興的研究領(lǐng)域，近年來越來越受到人們的重視。觸覺數(shù)據(jù)壓縮分為在線壓縮和離線壓縮，本文主要研究了離線觸覺數(shù)據(jù)的壓縮。觸覺數(shù)據(jù)壓縮尚處于起步

3、階段，尤其是離線的觸覺數(shù)據(jù)壓縮，還沒有得到深入廣泛的研究。目前通用的觸覺數(shù)據(jù)壓縮算法主要基于線性預(yù)測模型和死區(qū)原則。由于觸覺數(shù)據(jù)不是簡單的線性數(shù)據(jù)，線性預(yù)測模型的預(yù)測效果不理想;基于死區(qū)原則壓縮帶來失真變形大，使得恢復(fù)后的數(shù)據(jù)信號變化突兀、破壞了原始信號的連續(xù)性。
　　 本文針對上述存在的問題進(jìn)行研究，提出了兩個離線觸覺數(shù)據(jù)壓縮算法。
　　 算法一，構(gòu)造了一個基于二次曲線的預(yù)測模型，算法基于新構(gòu)造的預(yù)測模型和死區(qū)原則壓縮

4、數(shù)據(jù)，實驗結(jié)果表明該算法的有效性。
　　 算法二，提出了基于C0連續(xù)的分段二次曲線的觸覺數(shù)據(jù)壓縮算法，算法依據(jù)觸覺數(shù)據(jù)的特征，將觸覺數(shù)據(jù)劃分為一系列的連續(xù)段，對每一個連續(xù)段內(nèi)的數(shù)據(jù)，基于死區(qū)原則和算法一的二次曲線預(yù)測模型，將之劃分為更小的子段，每一子段內(nèi)的數(shù)據(jù)點(diǎn)基于死區(qū)原則可以用同一個模型預(yù)測;然后對同一個連續(xù)段內(nèi)的所有子段內(nèi)的數(shù)據(jù)采用C0連續(xù)的分段二次曲線擬合。與常用的壓縮算法不同，該算法不需要保存原始的樣本數(shù)據(jù)，算法保存二次