基于电容图像的三维触力估计

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力在我们与周围环境的日常互动中扮演着重要角色。然而，大多数触摸屏交互仅利用触摸位置，忽略了将触力作为额外输入模态的潜力，这是因为在没有额外传感器的情况下准确估计触力存在困难。本研究提出了一种使用两张原始电容图像估计三维相对触力的方法，包括垂直于触摸屏表面的压力和平行于表面的剪切力。我们收集了两个包含触摸屏原始电容数据和相关三轴力传感器测量力的数据集。在第一个数据集中，参与者执行按压动作以施加压力；在第二个数据集中，他们执行推动动作以向触摸屏施加剪切力。经验实验表明，我们提出的方法优于现有的力估计方法，在横向、纵向和垂直方向的平均绝对误差分别为0.41 N、0.44 N和0.40 N。此外，我们进行了一项包含四项任务的用户研究，以评估该方法在真实场景中的性能，包括力手势、压力控制、剪切力控制以及结合传统触摸输入和力输入的对象操作。与其他方法的比较证明了该方法的优越性。