虚拟现实通过为用户提供视觉、听觉以及触觉等多感官的信息模拟与刺激,利用计算机生成能使用户沉浸其中的模拟环境。在虚拟场景中,如果用户能够以真实的行走方式漫游,可以极大的提高体验感和沉浸感。但是,往往真实空间受到场地大小和形状的限制,与虚拟场景的开放性相冲突。如何在尽可能小的真实空间中漫游大型虚拟场景是该领域的研究难点和热点。在虚拟场景中随意漫游的同时,保证用户在真实空间中减少碰壁次数、降低漫游时间和提升流畅的体验感成为该领域研究的主要挑战和问题。本研究就针对该问题提出一种基于缓冲区策略的重定向行走算法。该算法将虚拟直线路径映射为跟踪空间内三种不同曲率的弧线,通过预判策略提出缓冲区机制,使用户在缓冲区中通过引导和转向等行为减少潜在的碰壁次数。用户确定漫游起点和终点,利用Voronoi图生成漫游路径;将虚拟路径分割成多段直线路径,并逐段进行映射。在映射过程中,根据用户的下一路径长度设计安全区域内、缓冲区内以及两者之间的行走弧线。通过与经典算法S2C对比实验表明:本算法很少需要重置操作,并且用户漫游时间减少了70%,提升了用户漫游的流畅性;用户足迹的平均分布说明该算法可以充分利用跟踪区域,在多人漫游的同时有效避免碰撞。虽然减少了碰壁次数,但该方法在缓冲区中引导用户远离空间边界的同时会不可避免的产生较大的瞬时旋转率,对于用户的沉浸感体验造成负面影响。为进一步提高用户的沉浸感体验,本研究提出基于映射的重定向行走算法。通过分析得知,短距离内进行转向会产生较大的瞬时旋转率。针对该问题,本研究提出采用分而治之策略,将虚拟直线路径映射为多段跟踪空间内的曲线,并分段以较低的旋转率引导用户远离跟踪空间边界。该算法首先将虚拟路径拆分为一组直线路径;然后利用相邻曲线间的约束条件,通过最小化Bézier曲线内部能量,将每段路径逐一映射并连接;最后得到跟踪空间中连续光滑的曲线。通过对比实验,该算法无需重置,从而用户漫游时间减少一半,有效的加快了漫游速度;该算法的瞬时旋转率大部分分布在0-15 deg/s附近,算法能够以较低的旋转速率引导用户漫游虚拟场景,进而减少了感知失真;用户足迹均匀遍布跟踪区域,表明该算法在处理多个用户同时漫游虚拟场景方面具有优势。最后,本文实现了一个通用的重定向行走系统。该系统不限制目标平台的硬件配置,可使用不同的头戴显示设备和跟踪系统集成本系统。本文采用了更适合普通用户的低成本硬件配置:Kinect跟踪系统、Card Board头戴显示设备。系统利用自然交互的方式引导用户漫游虚拟场景、进行重置以及处理异常;另外,系统灵活的体系结构易于扩展,为研究人员提供了部署和测试其它重定向算法的平台。本研究结合该系统进行了大量的用户调研实验,用户对主观度量指标进行评分,其评分结果展示了系统的可用性、健壮性。