随着虚拟现实技术的应用范围日益扩大，虚拟现实的作业任务越来越精细，感知对象越来越复杂，虚拟环境和真实环境之间需要进行大量的信息交互。当操作者与虚拟环境进行力/触觉人机交互时，为了使操作者能够迅速准确地完成作业任务，迫切需要对虚拟或远地的力/触觉纹理信息进行感知和再现。力/触觉纹理再现技术正是一种基于人类力/触觉感知机理的，模拟人类对实际物体表面进行力/触觉感知过程的，实现对虚拟或远地物体表面纹理信息进行感知与再现的人机交互技术。它充分利用触觉具有信息和能量传递的双向性，提高了人类对虚拟或远地环境的主动感知能力，有力的促进了虚拟现实技术在远程医疗、教学仿真、虚拟博物馆、网上商店和盲人上网等领域的应用。　　 图像是三维场景在二维照相机成像平面上的投影。由于在真实场景中存在两种形式的纹理:一种是表征物体表面三维几何变化的三维几何纹理;另一种是绘制在物体表面上的图案的二维颜色（灰度）纹理。因此，图像也同时包含了表面的三维几何纹理信息和图案的二维颜色（灰度）纹理信息。以往的基于图像的力/触觉纹理再现方法对两种纹理信息不加以区别，往往采用单一的图像处理、特征提取和力/触觉渲染方法，造成目标表面的三维几何纹理的触感和目标表面上图案的二维颜色（灰度）纹理的触感经常发生混淆，不利于操作者对虚拟环境进行力/触觉感知和识别。　　 本文围绕着基于单幅图像的力/触觉纹理再现这一研究课题，开展了对(1)本征图像分解;(2)基于从明暗恢复形状技术的三维几何纹理力/触觉再现;(3)彩色图像纹理的力/触觉再现;(4)灰度图像纹理的力/触觉再现等问题的研究。　　 通过对单幅图像进行本征图像分解，将一幅图像分解成明暗图像和反射图像两种本征图像。其中，明暗图像反映了物体表面轮廓的细微变化在光照下的明暗效果，而反射图像反映了物体外观的本质颜色的分布特征，是不受光照影响的部分。将明暗图像作为反映目标表面三维几何纹理的的图像特征，而将反射图像作为目标表面上图案的图像特征。基于从明暗恢复形状技术，由明暗图像重构出反映目标表面轮廓细微变化的三维虚拟表面模型，通过God-object力/触觉渲染模型渲染，将三维几何纹理的力/触觉感受反馈给操作者。当反射图像为彩色图像时，提出基于像素力场和颜色与人类空间感的心理学效应的彩色图像纹理的力触觉渲染方法，解决了以往图像纹理的力/触觉再现方法只能对灰度图像纹理进行力/触觉渲染的问题。当反射图像为灰度图像时，首先提出基于二维经验模式分解和基于分数阶微分的两种纹理提取方法。其中，基于二维经验模式分解的方法具有完全由数据驱动，可实现自适应、多尺度的纹理特征提取的特点;而基于分数阶微分的方法具有既能够保留数字图像的低频轮廓特征，同时又能非线性增强数字图像中的高频纹理特征的特点，因此可以提取出较为精细的纹理特征。其次提出应用灰度图像的像素力场算法对图像的边缘和纹理进行力/触觉渲染。