《面向博物馆和视障群体的虚拟触觉和嗅觉技术》

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虚拟触觉和嗅觉技术能够建立起人与真实(虚拟)环境之间特殊的交互通道,可以再现出视觉和听觉难以表达的信息,在视障残疾、虚拟现实、医疗教育和机器人等行业存在着重大需求。该项目研发贴近民生的虚拟触觉和嗅觉技术,着重解决知识大爆炸时代盲人“无书可读”的难题,打破博物馆文物“不让摸、不让闻”的现状,突破数字图像“只能看,摸不到,闻不到”的观念束缚,主要有三方面的技术发明:

(1)发明了区域分组的图像触觉感知技术:建立图像触觉信息的再现机制,表达出图像中物体的形状、纹理和柔软性等多模态触觉信息;开发了一个图像触觉感知系统,使得图像中的物体不仅看得见,还能摸得到,可让人们通过触觉获取数字图像传递的信息。

(2)发明了气味混合的虚拟嗅觉技术:建立虚拟嗅觉的循环体系,呈现出气味的产生、散发、改变和驱散的全过程;研制了多款气味释放装置,可以根据图像内容实时变换和释放气味,为人们提供视觉和嗅觉融合的沉浸感体验,实现图像不仅所见还能所闻,可以广泛应用于博物馆、视障群体、教育和娱乐等。

(3)发明了指尖感知的盲文触觉显示技术:建立基于皮肤接触面积的指尖接触力模型,定量化表征出指尖接触力;研制了一个指尖触觉再现的盲文点显器,具有成本低、刷新频率快、接触力大等特点,能把电子文档直接转换为盲文,给盲人提供及时、便捷且无障碍的海量盲文资源。

上述发明的主要技术指标有:

1)同步呈现形状、纹理和柔软性等3种图像触觉信息;

2)触觉反馈频率>1000Hz;

3)盲文触点刷新频率<25ms;

4)触点接触力>0.3N;

5)实现3种气味的精确释放。

该项目授权11项国家发明专利(含2项PCT专利),发表SCI/EI期刊和会议论文10余篇。在北京数字博物馆研讨会、中国虚拟现实大会、国际博物馆博览会、亚洲触觉大会、国际心理物理学年会、美国博物馆及网络联盟大会等国内外著名会议和展会上,报告项目的研究成果,得到了国内外同行专家和业内人士的高度认可和广泛赞誉,具有一定的国际影响力。图像触觉感知系统在广东省博物馆、西汉南越王博物馆(国家一级)、上海大学博物馆和大连金石滩生命奥秘博物馆等单位应用,受到普遍欢迎,取得了较好的社会效益。盲文点显器在浙江省盲人学校、杭州第一福利院等单位和个人应用,被认为是可以改善盲人学习和生活的好发明。

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