近年来,触觉再现技术在手机、平板等终端及VR场景中逐步得到推广及应用,人们对其在真实物体渲染的真实感上的期望也越来越高。真实感是人机交互的一项研究热点,也是触觉再现技术的一项重要指标,对提升人机交互过程中的用户沉浸感有着重要作用。目前对触觉再现真实感的评测分为主观评测和客观评测。主观评测工作以人的主观感受为主,易受生理、心理、环境等因素影响,个体差异性大,且未从理论分析上来评测触觉再现真实感。客观评测工作则是将渲染对象与真实对象的数据集（力、加速度、脑电信号等）进行对比,主要分为两个方面,一是通过直接观察对比两组数据集的差异,只进行了定性评测,并未提出定量评测指标;二是利用欧氏距离、均方根误差计算真实和虚拟对象的两个数据集之间的差异来定量地评测真实感,虽然提出了评测指标,但这种评测方法受真实、虚拟数据点位置不对应的影响很大。针对以上问题,本文利用力、加速度这两个物理量分别对3D形状、纹理的触觉再现真实感进行评测,引入核主成分分析（Kernel Principal Component Analysis,KPCA）、主成分分析（Principal Component Analysis,PCA）两种数据分析算法,研究更准确、更具有通用性的真实感定量评测方法并进行了验证。本文的主要工作及创新性如下:（1）完成基于静电力的3D正弦凸起触觉呈现及主观真实感评测实验。简化基于IP映射的切向力渲染方法,提出基于梯度信息的3D形状渲染算法。研究静电力触觉再现装置的感知特性,建立驱动信号与静电摩擦感知强度之间的映射模型;根据指尖滑过3D物体表面所受的切向力变化,建立感知强度与指尖切向力之间的映射关系;根据指尖切向力与3D形状梯度信息之间的关系,建立驱动信号与梯度信息之间的映射关系。在静电力触觉再现装置上进行了3D正弦凸起的触觉呈现,十二名实验者的打分结果表明五种不同高度的真实凸起中高度为1.5mm的真实凸起与虚拟凸起相似度最高。（2）提出一种基于KPCA的3D形状渲染真实感定量评测方法,并在静电力触觉再现装置上利用3D正弦凸起进行了验证,通过对比真实感定量评测结果和真实感主观打分结果证明了该方法的有效性。该方法将真实和虚拟3D物体的两个原始切向力集映射到核空间,计算核特征的累积贡献比来分别确定它们的核主特征向量,并通过计算两个核主特征的空间相似性得到了定量的评测指标。利用自主搭建的指尖切向力采集平台,分别采集实验者与虚拟3D正弦凸起和五个不同高度的真实3D正弦凸起交互的切向力数据,利用本文所提方法计算得到虚拟凸起分别与五种高度的真实凸起之间的真实感定量评分,结果表明,高度为1.5mm的真实凸起与本文渲染的虚拟凸起相似性最高,与真实感主观打分结果一致,证明了所提方法的有效性。（3）提出一种基于PCA的纹理渲染真实感定量评测方法,并在笔式振动触觉再现装置上利用各向异性纹理进行了验证,通过对比真实感定量评测结果和真实感主观打分结果证明了该方法的有效性。该方法将真实和虚拟纹理的两个加速度集映射到特征空间,计算特征向量的累积贡献比来确定各自的主特征向量,将每个主成分按其相应特征值的平方根加权,对两个主特征空间之间的相似性进行了更详实的计算,得到了定量的评测指标。在笔式振动触觉再现装置上利用三种渲染方法分别对四种各向异性纹理进行了触觉呈现,利用自主搭建的加速度采集平台分别对工具笔与真实、虚拟纹理交互的加速度数据进行采集,利用本文所提方法计算得到四种真实纹理与它们相对应的3种渲染方法呈现的虚拟纹理之间的真实感定量评分,结果表明,基于双线性内插的渲染方法（WST）的渲染真实感显著高于其他两种方法,与真实感主观打分结果一致,证明了所提方法的有效性。