本發明屬于增強現實，尤其涉及一種應用于ar眼鏡圖標切換操作的振動提示方法。

背景技術：

1、隨著增強現實（ar）技術的快速發展，ar眼鏡作為一種新興的可穿戴設備，逐漸在醫療、教育、工業和娛樂等多個領域得到廣泛應用。在使用ar眼鏡時，用戶常常需要頻繁進行圖標切換操作，以訪問不同的功能和信息。圖標切換操作是指用戶通過點擊、觸覺反饋、手勢控制和語音命令等方式，選擇不同圖標以執行特定功能或訪問信息的過程。

2、目前，傳統的圖標切換方式主要依賴于視覺反饋，用戶需要通過注視或手勢來選擇和確認操作。傳統的圖標切換方式過于依賴視覺反饋，可能導致用戶在復雜環境中難以準確選擇目標，尤其是在光線不足或視覺信息過載的情況下。這種方式在某些情況下可能導致操作不便或誤操作。為提升選擇的準確性和用戶體驗，振動觸覺反饋技術被引入ar眼鏡中，通過觸覺反饋增強交互的真實感和沉浸感。

3、觸覺反饋技術是應用于人機交互中的一種重要的技術，能夠使人通過觸摸來感知和操作虛擬物體，結合視聽覺反饋技術，幫助人獲取更多豐富的信息和感受，提高了與虛擬世界交互的質量，在教育教學、醫療衛生、娛樂游戲等領域具有廣闊的應用前景。

4、振動觸覺反饋在ar眼鏡中的應用主要依賴外設（如控制器、觸覺手套）或內置振動模塊。例如，2017年的論文“dwell+:?multi-level?mode?selection?using?vibrotactilecues”提出了一種利用快速觸覺反饋實現多級dwell選擇的方法，該技術適用于智能手機、智能手表、手寫筆和頭戴式顯示設備（hmds）。文中設計的振動觸覺信號由一次長振動和兩次短振動組成的三節拍信號構成。然而，用戶在操作過程中可能會錯過第一次振動，從而降低操作的準確率。

技術實現思路

1、本發明提供一種應用于ar眼鏡圖標切換操作的振動提示方法，以解決傳統圖標切換方式過于依賴視覺反饋，可能導致用戶在光線不足或視覺信息過載的環境中難以準確選擇目標的問題。

2、本發明采取的技術方案是，包括下列步驟：

3、(1)?當按鍵剛剛被按下時，生成起始提示信號s1，將起始提示信號s1轉換為驅動電壓信號v1，并將驅動電壓信號v1輸出給電機進行振動；

4、(2)當按鍵持續處于被按下的整個期間，持續生成節奏振動信號s2，將節奏振動信號s2轉換為驅動電壓信號v2，并將驅動電壓信號v2輸出給電機進行振動；

5、(3)當按鍵被松開時，停止生成節奏振動信號s2，停止將驅動電壓信號v2輸出給電機。

6、本發明所述步驟(1)生成起始提示信號s1的具體方法為：

7、起始提示信號s1是一個有限長度的非周期信號，起始提示信號s1的具體公式為：

8、

9、其中，mmax為信號的最大幅度，f為信號的頻率，d1、d2、d3為信號的持續時長，參數k1、k2決定曲線的陡峭程度，t為時間變量。

10、本發明所述起始提示信號s1在輸出期間的頻率f呈線性增大，即：

11、

12、其中，[f1，f2]為信號頻率f的取值范圍。

13、本發明所述步驟(1)將起始提示信號s1轉換為驅動電壓信號v1具體方法為：

14、起始提示信號s1通過da模塊先轉換為模擬信號，再將該模擬信號通過功率放大器轉換為驅動電壓信號v1。

15、本發明所述步驟(1)將驅動電壓信號v1輸出給電機進行振動具體方法為：

16、在按鍵被按下的瞬間開始輸出驅動電壓信號v1，即驅動電壓信號v1的左端與按鍵被按下的時刻對齊，當有限長度的驅動電壓信號v1被輸出完畢后，停止輸入任何信號。

17、本發明所述步驟(2)生成節奏振動信號s2的具體方法為：

18、節奏振動信號s2由多個周期為l的相同波形在時間軸上以間隔t1重復出現構成，其中每個周期t分為前后兩部分，第一部分為一個時間長度為l的單次正弦信號，第二部分為一個長度為t1的靜止信號，即t=l+t1；

19、所述節奏振動信號s2的具體公式為：

20、

21、其中，l為單次正弦信號的周期，m為單次正弦信號的幅度，d為第一個正弦信號出現的時間。

22、本發明所述步驟(2)將節奏振動信號s2轉換為驅動電壓信號v2具體方法為：

23、節奏振動信號s2通過da模塊先轉換為模擬信號，再將該模擬信號通過功率放大器轉換為驅動電壓信號v2。

24、本發明所述步驟(2)將驅動電壓信號v2輸出給電機進行振動具體方法為：

25、驅動電壓信號v2中的每個周期t都與屏幕上的光標移動同步，即每次屏幕上的光標從某一個圖標切換到下一個圖標的瞬間開始輸出驅動電壓信號的一個周期t；

26、用戶感知到的實際振動個數和圖標切換的對應關系：當按鍵持續被按下時，用戶感受到第一個振動出現時立即松手，光標將選中第一個圖標；感受到第二個振動出現時立即松手，光標選中第二個圖標；以此類推，感受到第n個振動出現時立即松手，光標選中第n個圖標。

27、本發明應用于ar眼鏡圖標切換操作的振動提示的裝置包括：信號生成模塊、功率放大器、振動執行器和ar眼鏡，其中：

28、所述信號生成模塊包括計算機和da模塊，使用計算機生成目標信號，該目標信號通過da模塊轉換為模擬信號；

29、所述功率放大器用于放大從da模塊輸出的所述模擬信號，并將放大后的所述驅動電壓信號v2輸出到振動執行器；

30、所述振動執行器包括振動電機和獨立按鍵，用于接收功率放大器實時輸出的所述驅動電壓信號v2，提供相應的振動觸覺反饋；

31、所述ar眼鏡用于提供視覺提示，顯示圖標切換。

32、本發明所述使用計算機生成目標信號包括起始提示信號s1和節奏振動信號s2。

33、本發明具有如下有益效果：

34、（1）、本發明模擬聽覺信號的動態特征（如短促脈沖、漸強/漸弱幅度），與用戶的聽覺認知習慣深度耦合，基于此設計起始提示信號的特征，具體表現為：

35、短促脈沖信號：起始提示信號的短促特性模仿警報聲中快速上升/下降的波形，具備快速上升和下降的特征。這種信號能夠迅速引起注意，激發個體的警覺性。

36、動態幅度變化：采用音樂張力的漸進式強度調整（如漸強），引導用戶建立“事件即將發生”的預期模型，有效降低操作前的焦慮感，同時提高注意力集中度。

37、（2）、本發明提出的起始提示信號和節奏振動信號，提供了多層次的觸覺反饋，顯著提升了用戶在進行圖標切換時的交互體驗。

38、（3）、本發明提出的振動提示方法，降低了用戶在圖標切換中的視覺依賴。在光線不足或視覺信息過載的環境中，用戶常常難以準確選擇目標。該發明通過振動提示技術，減少了對視覺反饋的依賴，特別是在視覺和聽覺受限的情況下，依然能保證操作的順暢與精確。

39、（4）、本發明通過提供明確的觸覺反饋，用戶能夠更清晰地確認所選圖標，降低了誤操作的風險，從而提高了操作的準確性和效率。

40、（5）、本發明提出的振動提示方法采用低成本的振動反饋原型，便于在現有ar設備上進行集成和實施，降低了技術推廣的門檻。