视触觉结合感知纹理粗糙度是在虚拟现实的环境中增强视觉感知,使操作者借助力反馈设备在触摸虚拟纹理时感受更强的粗糙感,以更加真实、自然的方式与虚拟纹理进行交互。该模型适用于多个领域,除了在虚拟现实中实现力触觉交互的优点,更具有多感官的优势。运用视觉与触觉结合的多感官交互方式,可以给操作者的大脑提供更强烈的刺激,为力反馈虚拟纹理研究提供了新的方向,对虚拟现实的发展起到了积极的推动作用。本文基于虚拟现实技术设计了一个虚拟纹理模型,优化了力反馈虚拟纹理的方式,增强了视觉纹理粗糙度的感知。本文的研究内容如下:首先,分析了国内外力反馈虚拟纹理的研究现状。Geomagic Touch力反馈设备是本文建立人机虚拟交互的关键设备。针对纹理粗糙触觉力反馈的需要,本文提出了一种纹理图像特征提取与分类算法,当输入纹理图像时可以通过该算法生成对应图像的力触觉渲染参数,实现了图像与力触觉之间的融合。在虚拟环境下通过纹理图像特征提取与分类算法对力触觉进行渲染,通过触觉设备进行交互。其次,分析了国内外在视触觉结合方面对力触觉虚拟现实研究的发展情况,提出了一种通过视觉增强感知虚拟纹理图像粗糙感的方法。该方法通过在虚拟交互点上加入振动函数,在视觉上给用户带来更强的粗糙感,该函数的振动幅值由纹理图像特征参数中的能量值决定,可以根据输入图像的不同产生对应的振动函数,达到不同的视觉增强效果,视触觉结合为用户提高感知体验。最后,本文设计了两个视触觉结合的感知心理物理实验,睁眼实验与闭眼实验。睁眼实验验证了视觉增强对感知纹理粗糙度有显著的影响,可有效提高不同粗糙度纹理的区分成功率;闭眼实验验证了不同纹理图像生成对应的反馈力,对判断纹理类别效果显著。通过这两个实验验证了虚拟纹理模型的可行性。