[发明专利]基于虚拟现实技术的真实手部触觉的陶器制作装置及方法

权利要求书

1.基于虚拟现实技术的真实手部触觉的陶器制作方法，其特征在于，采用基于虚拟现实技术的真实手部触觉的陶器制作装置，包括网格生成模块、交互式模型编辑模块、交互式编辑信息处理模块、触觉反馈模块、实时虚拟显示模块，具体步骤为：

步骤1：在交互式模型编辑模块获取的输入流中，确定初始圆柱体的高度h和半径r；

步骤2：对网格中每个顶点使用m×n矩阵M存储半径值

其中，i为矩阵M的第i行；h为初始圆柱体的高度；r为初始圆柱体的半径；m为矩阵M的行数；h_i为顶点V_i,j的高度；α∈[0,1]，当α＝0时生成半球形网格，当α＝1时生成圆柱形网格，α在0到1之间时网格形状是不规则的；

步骤3：对初始的对称网格的每个圆形截面的中心位置O进行随机化处理；

步骤4：对上述处理过的所有半径和截面添加柏林噪声；

柏林噪声添加到每个圆截面的中心，新的截面中心O_i表示为下式：

O_i＝[η_cicosφ_i，h_i，η_cisinφ_i]^T

其中，φ_i是随机程度；η_ci是随机半径；对于每个点的新的半径表示为下式：

其中，η_rowi是每个圆截面的半径噪音；是每个顶点的半径；为顶点V_i,j的半径值；每个顶点的半径值r_i,j表示为下式：

其中，

步骤5：生成内部和底部的边，其内侧面顶点v'_i,j的三维坐标为：

当β＝1时，v′_i,j＝[0,h_i,0]^T

当0≤β＜1时，v′_i,j＝[r′_i,jcosθ_j,h_i,r′_i,jsinθ_j]^T

当β≥1，v′_i,j＝r_i,j-max(t_min,r_topβ)

其中，β是网格厚度比，在网格生成阶段，t的默认值为1，表示网格为实心；在网格变形阶段，t值由通过交互式模型编辑模块的输入流获取，r_top是最大的顶部截面半径值；

步骤6：根据得到的内边和外边分别生成对应顶点；

步骤7：根据顶点索引构造生成网格。

2.根据权利要求1所述的基于虚拟现实技术的真实手部触觉的陶器制作方法，其特征在于：使用者输入网络生成模块，网络生成模块产生的粘土网络输入交互式模型编辑模块，交互式模型编辑模块输出为黏土网格的模型信息，并将实时编辑结果处理后，传输给交互式编辑信息处理模块和触觉反馈模块，触觉反馈模块将定位信息进行坐标转换后，结合黏土网格实时数据，输出给虚拟实时显示模块，通过3D打印设备进行打印。

3.根据权利要求1所述的基于虚拟现实技术的真实手部触觉的陶器制作方法，其特征在于：所述交互式模型编辑模块包括旋转对称控制模块、高度控制模块、厚度控制模块、网格变形模块、网格平滑模块。

4.根据权利要求1所述的基于虚拟现实技术的真实手部触觉的陶器制作方法，其特征在于：所述的触觉反馈模块包括定位模块、坐标转换模块、摩擦力模拟模块、温度模拟模块、反作用力模拟模块；所述触觉反馈模块的设备包括电容传感器、手型包裹触感反馈设备、多个IMU惯性测量单元。

5.根据权利要求1所述的基于虚拟现实技术的真实手部触觉的陶器制作方法，其特征在于：所述实时虚拟显示模块包括眼球追踪模块、触觉设备定位模块、定位信息自动修正模块、交互编辑信息处理模块、第一人称视角图像输出模块。