随着虚拟现实技术广泛应用和人们对触觉机理进一步了解,触觉再现技术已经作为一种新兴的人机交互手段受到国内外众多研究者的日益关注。而纹理触觉作为反映物体触感的重要特征之一,如何向操作者提供准确的触觉纹理信息开始成为虚拟操作和远程操作的一个重要研究内容。本文以国家自然科学基金项目和国家863高技术研究项目为背景,深入地研究了基于力触觉感知来实现图像纹理的触觉再现技术。研究内容主要分为三部分,一是对图像纹理的力触觉机理的分析和建模,二是图像纹理力触觉再现系统的实验平台搭建,三是基于随机共振原理,系统地展开噪声对图像纹理力触觉感知影响的生理心理实验并进行理论分析,以定量地测量人类触觉通道中的感知特性。　　 本文首先概括了基于力触觉感知的人机交互技术的研究动态和发展趋势,分析了图像纹理的力触觉感知和再现技术的重要性以及难点。　　 针对遥操作、虚拟操作以及盲人的需要,本文构建了一个用于图像纹理力触觉感知和再现的人机交换平台。为了更加真实地再现图像纹理触觉,提出了一种改进的图像纹理接触力算法。首先,根据真实的纹理图像提取纹理表面轮廓特征,然后触点计算相应的纹理接触力,该力能够分解成反映纹理凹凸程度的法向力和反映粗糙程度的摩擦力,其连续化的法向力避免了法向力在空间上的抖动,基于动摩擦系数计算的切向摩擦力使得纹理触觉感知时更加真实。将软件系统与力触觉再现装置结合,构建了一个可视化的图像纹理力触觉再现实验平台,利用该平台,可以很方便地以人机交互方式真实可靠地感知图像纹理,并通过大量实验验证了改进算法的有效性。　　 为进一步了解和研究人手的触觉感知特性和提高图像纹理感知的真实性,基于人的触觉感知通道中的随机共振特性,进一步改进了图像纹理力触觉表达建模方法,在纹理力表达模型中加入了适量高斯白噪声信号。通过大量的纹理触觉生理和心理实验,系统地、定量地研究了噪声对图像纹理力触觉感知的影响以及对纹理力信号辨别的差别阈限影响。通过对实验数据的理论分析,揭示了人手的触觉感知特性,得到了许多重要的结论,不仅可以用来改进图像纹理力触觉再现装置的设计,而且为图像纹理力触觉再现技术的研究提供了重要的生理学依据。　　 本文最后提出了图像纹理再现技术今后的发展方向。