视触觉增强现实技术可以让用户在虚实结合的场景中进行力触觉交互。将视触觉增强现实技术应用于手功能康复训练中,它不仅为患者渲染丰富的交互场景,还可以对患者进行多感官刺激,提升患者参与训练的积极性和主动性,增强康复训练效果。本文依托于国家自然科学基金项目,利用基于自然特征的视触觉增强现实技术开发了一个手功能康复训练系统,并设计了不同难度等级的康复训练项目。本文的研究内容主要包括以下几个方面:首先,对视触觉增强现实技术的研究现状进行了分析和总结。基于此,本文提出了基于自然特征的视触觉增强现实方法。该方法使用ORB(Oriented Fast and Rotated BRIEF,ORB)和KLT(Kanade Lucas Tomasi,KLT)算法对目标进行匹配跟踪,并基于视触觉空间的刚性转换对场景中触笔进行虚拟注册。其次,为了提供更加真实的交互体验,本文提出了一种具有6-DOF(Six Degree of Freedom,6-DOF)的视触觉交互方法。该方法依据空间转换关系将触觉空间中的触笔姿态映射到相机空间,从而将触笔的实时运动姿态投影到视觉空间中,实现了更加真实、自然的人机交互。通过实验验证了6-DOF视触觉交互算法的有效性和可靠性。最后,本文开发设计了一个基于自然特征的视触觉增强现实手功能康复训练系统。该系统结合了视触觉空间转换和6-DOF视触觉交互算法,设计了三个不同难度等级的康复训练项目:固定轨迹、数字排序和拾取训练。三个康复训练项目主要为了改善患者手部及上肢关节的自由活动能力和力触觉感知能力。最后通过实验测试和问卷评估,验证系统的可行性、稳定性和有效性。