触觉是人类获取信息的重要通道,具有与听觉和视觉不同的优势,能够表达特殊情况下视听觉难以传达的信息,研究触觉信息表达和感知机理具有重要的意义。对称指物体图像在某种变换下(如翻转、平移等)的同一部分间存在规律重复。对称的种类有很多如点对称、轴对称等。本文主要研究在视觉研究中被广泛应用的垂直水平分布组合的轴对称(内部对称和外部对称)振动触觉错觉感知,基于优化的实验装置,对对称性错觉感知的影响因素进行分析建立预测模型,基于实验结果设计研究了形状识别和汉字识别的精确振动触觉信息表达。主要工作包括四个部分:为了研究垂直水平分布组合的轴对称(内部对称和外部对称)振动触觉错觉感知,实验装置不仅要考虑图形内部的几何改变和图像整体的旋转角度变化,还要能够呈现丰富的振动模式。所以针对原有的实验装置增加了角度旋转功能,控制模块和振动执行模块也进行了优化和设计,选取了适宜的控制芯片,优化振动阵列提高了感知舒适度,用于振动触觉对称性错觉感知实验研究和图形识别的振动触觉信息表达。垂直水平分布组合的轴对称(内部对称和外部对称)振动触觉错觉感知,实质是垂直线和水平线两条线段的长度感知差异。所以需要先研究振动触觉长度错觉感知,将触觉错觉中的强度与视觉错觉中的明暗度类比,设计了三种不同类型的强度分布组合,研究振动时间参数、强度等级,强度分布组合类型对振动触觉的长度感知差异,为多因素振动触觉对称性错觉特性研究奠定基础。之后进行了垂直水平线段对称性错觉感知实验,与视觉中的垂直水平错觉研究类比,研究多因素(交点位置、旋转角度和强度分布类型)对垂直水平对称性错觉的影响,由于全面实验次数过多,所以采用回归正交实验设计方法设计实验,研究因素的影响和交互作用,建立回归方程模型并验证,为精准的振动触觉信息表达提供理论依据。最后,在对模型的有效性进行验证分析后,基于模型预测的感知规律,将之应用于形状识别,设计了矩形形状识别和汉字识别两种编码,通过感知实验验证了根据模型设计的振动触觉表达的有效性和精准性,具有应用价值。本文的创新点在于:(1)在优化的振动触觉表达装置上,对振动触觉中的强度参数与视觉中的明暗度类比,设计了不同的强度分布组合,研究了新型振动模式对振动触觉感知的影响。(2)研究了多因素对垂直水平对称性错觉感知的影响,研究了几何分布对称和触觉感知对称的关系,针对实验参数的特点采用回归正交实验设计,选取有代表性的少数试验点,减少实验次数,并总结规律建立回归方程(3)基于实验结果设计了精准形状感知实验,提高了振动触觉信息表达的精度。