1、隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用范圍日益擴大，虛擬現(xiàn)實的作業(yè)任務(wù)越來越精細(xì)，感知對象越來越復(fù)雜，虛擬環(huán)境和真實環(huán)境之間需要進(jìn)行大量的信息交互。當(dāng)操作者與虛擬環(huán)境進(jìn)行力/觸覺人機交互時，為了使操作者能夠迅速準(zhǔn)確地完成作業(yè)任務(wù)，迫切需要對虛擬或遠(yuǎn)地的力/觸覺紋理信息進(jìn)行感知和再現(xiàn)。力/觸覺紋理再現(xiàn)技術(shù)正是一種基于人類力/觸覺感知機理的，模擬人類對實際物體表面進(jìn)行力/觸覺感知過程的，實現(xiàn)對虛擬或遠(yuǎn)地物體表面紋理信息進(jìn)行感知與再現(xiàn)的人機交互技術(shù)。它充分利

2、用觸覺具有信息和能量傳遞的雙向性，提高了人類對虛擬或遠(yuǎn)地環(huán)境的主動感知能力，有力的促進(jìn)了虛擬現(xiàn)實技術(shù)在遠(yuǎn)程醫(yī)療、教學(xué)仿真、虛擬博物館、網(wǎng)上商店和盲人上網(wǎng)等領(lǐng)域的應(yīng)用。
　　 圖像是三維場景在二維照相機成像平面上的投影。由于在真實場景中存在兩種形式的紋理:一種是表征物體表面三維幾何變化的三維幾何紋理;另一種是繪制在物體表面上的圖案的二維顏色（灰度）紋理。因此，圖像也同時包含了表面的三維幾何紋理信息和圖案的二維顏色（灰度）紋理信息。

3、以往的基于圖像的力/觸覺紋理再現(xiàn)方法對兩種紋理信息不加以區(qū)別，往往采用單一的圖像處理、特征提取和力/觸覺渲染方法，造成目標(biāo)表面的三維幾何紋理的觸感和目標(biāo)表面上圖案的二維顏色（灰度）紋理的觸感經(jīng)常發(fā)生混淆，不利于操作者對虛擬環(huán)境進(jìn)行力/觸覺感知和識別。
　　 本文圍繞著基于單幅圖像的力/觸覺紋理再現(xiàn)這一研究課題，開展了對(1)本征圖像分解;(2)基于從明暗恢復(fù)形狀技術(shù)的三維幾何紋理力/觸覺再現(xiàn);(3)彩色圖像紋理的力/觸覺再現(xiàn);(

4、4)灰度圖像紋理的力/觸覺再現(xiàn)等問題的研究。
　　 通過對單幅圖像進(jìn)行本征圖像分解，將一幅圖像分解成明暗圖像和反射圖像兩種本征圖像。其中，明暗圖像反映了物體表面輪廓的細(xì)微變化在光照下的明暗效果，而反射圖像反映了物體外觀的本質(zhì)顏色的分布特征，是不受光照影響的部分。將明暗圖像作為反映目標(biāo)表面三維幾何紋理的的圖像特征，而將反射圖像作為目標(biāo)表面上圖案的圖像特征?；趶拿靼祷謴?fù)形狀技術(shù)，由明暗圖像重構(gòu)出反映目標(biāo)表面輪廓細(xì)微變化的三維虛擬表

5、面模型，通過God-object力/觸覺渲染模型渲染，將三維幾何紋理的力/觸覺感受反饋給操作者。當(dāng)反射圖像為彩色圖像時，提出基于像素力場和顏色與人類空間感的心理學(xué)效應(yīng)的彩色圖像紋理的力觸覺渲染方法，解決了以往圖像紋理的力/觸覺再現(xiàn)方法只能對灰度圖像紋理進(jìn)行力/觸覺渲染的問題。當(dāng)反射圖像為灰度圖像時，首先提出基于二維經(jīng)驗?zāi)Ｊ椒纸夂突诜謹(jǐn)?shù)階微分的兩種紋理提取方法。其中，基于二維經(jīng)驗?zāi)Ｊ椒纸獾姆椒ň哂型耆蓴?shù)據(jù)驅(qū)動，可實現(xiàn)自適應(yīng)、多尺度的紋