[发明专利]一种基于色彩空间变换的彩色图像纹理力触觉再现方法

摘要

本发明公开了一种基于色彩空间变换的彩色图像纹理力触觉再现方法，利用彩色图像的色调信息与饱和度信息获取颜色信息图，基于颜色信息图对彩色图像进行阈值分割；利用从明暗恢复形状的方法分别对分割区域进行三维轮廓恢复，利用彩色图像的饱和度分量对恢复结果进行补偿调节后采用双边滤波算法进行去噪处理；将所得两区域的三维轮廓高度图映射至虚拟三维表面不同高度层，拼接得到彩色图像的三维轮廓高度图；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。本发明将物体表面轮廓在光照影响下形成明暗分布特性和物体外观图像的本质颜色分布特性相结合，对彩色图像进行表面纹理特征信息提取、三维轮廓恢复以及纹理感知力的反馈，可全面再现彩色图像的纹理特征，提高力触觉再现的真实感。

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CM；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CM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Zadvcom和退色区域三维轮廓高度图Zreccom；步骤(5)将步骤(4)所得三维轮廓高度图Zadvcom和Zreccom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：Fc→=Fn→+Ff→]]>其中，为纹理感知力；为法向力；为切向摩擦力；法向力的获取遵循胡克模型：F→n=K·Z(x,y)·n→]]>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，为垂直方向单位向量；切向摩擦力的计算公式如下：Ff→=μ(x,y)·Fn→]]>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CM(x,y)的局部方差度量色彩的变化程度，计算公式如下：μ(x,y)=δCM2(x,y)]]>其中，为颜色信息图CM(x,y)以像素点(x,y)为中心的5×5的邻域内的局部方差；δCM2(x,y)=Σ(i,j)∈w[CM(i,j)-CMw‾]2]]>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，为区域w内颜色信息图CM(x,y)的局部平均值；计算公式如下：CMw‾=125·Σ(i,j)∈wCM(i,j).]]>