論文の概要: TouchTherm: Building Multimodal Digital Twins of Objects for Tactile and Thermal Rendering

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.01943v2
• Date: Fri, 02 Oct 2026 03:36:16 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-06 00:14:30.002093
• Title: TouchTherm: Building Multimodal Digital Twins of Objects for Tactile and Thermal Rendering
• Title（参考訳）: TouchTherm: 触覚とサーマルレンダリングのためのマルチモーダルデジタルツインの構築
• Abstract要約: 実世界のオブジェクトからシミュレーション可能な粘性触覚熱水性オブジェクトを構築できるフレームワークであるTouchThermを提案する。 視覚と触覚の再構築のために、光度ステレオから得られる多視点の正規地図と構造化光スキャンを組み合わせる。 20個の物体に対する実験により、再構成されたマイクロハイト場は支配的な表面構造を保持し、粗い幾何学以外の高頻度の詳細を復元することを示した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.514663698926921
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Robotic simulation and virtual reality increasingly require object assets that capture not only visual geometry but also the physical cues underlying tactile and thermal interaction. Existing 3D datasets and reconstruction methods primarily represent object-scale geometry and visual appearance, overlooking microscale surface structure for high-fidelity haptic rendering and transient temperature dynamics for temperature-aware interaction. We present TouchTherm, a framework for constructing simulation-ready visuo-tactile-thermal object assets from real-world objects. For visual and tactile reconstruction, we combine structured-light scanning with multiview normal maps obtained from photometric stereo. The normal maps are registered to the scanned geometry and transformed into tangent space to recover local micro-height fields for optical tactile rendering, while the coarse mesh handles collision detection. For thermal reconstruction, we capture synchronized multiview infrared videos of natural cooling following controlled heating and reconstruct a physics-regularized dynamic thermal field. Experiments on 20 objects show that the reconstructed micro-height fields preserve dominant surface structures and recover higher-frequency details beyond the coarse geometry, while the thermal fields achieve held-out surface-temperature MAEs of 0.465 degrees C and 0.592 degrees C at 30 s and 45 s, respectively. The resulting tactile assets support synthetic-to-real object recognition from tactile observations, while a glove-based VR system demonstrates spatially and temporally varying thermal feedback. These results highlight the potential of TouchTherm for multimodal sensory simulation and temperature-aware virtual interaction.
• Abstract（参考訳）: ロボットシミュレーションとバーチャルリアリティーは、視覚幾何学だけでなく、触覚と熱的相互作用の基礎となる物理的手がかりを捉えるオブジェクト資産をますます必要とします。 既存の3Dデータセットと再構成手法は、主にオブジェクトスケールの幾何学と視覚的外観を表現し、高忠実な触覚レンダリングのためのマイクロスケール表面構造と温度-認識相互作用のための過渡温度ダイナミクスを見渡す。 実世界のオブジェクトからシミュレーション可能な粘性触覚熱水性オブジェクトを構築できるフレームワークであるTouchThermを提案する。 視覚と触覚の再構築のために、光度ステレオから得られる多視点の正規地図と構造化光スキャンを組み合わせる。 通常の地図はスキャンされた幾何学に登録され、タンジェント空間に変換され、光学的触覚レンダリングのための局所的なマイクロハイト場が復元され、粗いメッシュが衝突検出を処理する。 熱再構成のために, 制御加熱後の自然冷却のマルチビュー赤外線映像を撮影し, 物理規則化された動的熱場を再構成する。 20の物体での実験では、再構成されたマイクロハイト場は支配的な表面構造を保持し、粗い形状を超えた高周波の細部を復元し、熱電場はそれぞれ0.465°Cと0.592°Cの保温表面温度MAEを30 sと45 sで達成している。 得られた触覚資産は、触覚観測から合成から現実への物体認識をサポートし、グローブベースのVRシステムは空間的および時間的に異なる熱フィードバックを示す。 これらの結果は,マルチモーダルセンサシミュレーションと温度認識仮想インタラクションにおけるTouchThermの可能性を強調した。

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