视觉和触觉作为人类探索世界的重要感官通道,若能在当今的虚拟现实应用场景中引入视触觉交互,必将极大地增强虚拟现实应用体验的沉浸感。如今已有多种方式可用来提供交互过程中的视触觉反馈,其中非接触式磁悬浮视触觉交互方式克服了机械式交互中的固有摩擦,具有广阔应用前景,但目前仍存在交互过程中虚拟工具穿透物体、视触觉反馈不够真实、视觉渲染与触觉渲染速率不一致等问题。为此,本文针对磁悬浮视触觉交互中的视触觉渲染关键技术展开研究,以求提高磁悬浮视触觉交互过程的视觉可信性与触觉可信性,并实现视触觉反馈间的稳定高效协同,进而为操作者营造出一种“所见即所触”的逼真操作环境。本文主要做了以下工作:1)针对磁悬浮视触觉交互对于视觉可信性的具体要求,通过对原始的基于位置的动力学仿真方法进行调整改进,提出了一种适用于磁悬浮视触觉交互的物理仿真模型,并完成了相应虚拟场景的建模;提出了一种视觉定位数据到虚拟触觉工具位姿的滤波映射方法,实现了用户输入到虚拟工具位姿变化的稳定映射,满足了用户对虚拟工具的自由操纵需求。2)针对磁悬浮视触觉交互对于触觉可信性的具体要求,提出了一种基于多射线的触觉渲染方法;该方法通过以多根射线的形式对虚拟触觉工具进行建模,充分利用虚拟场景碰撞信息与本文定义的符号距离函数,实现了针对虚拟触觉工具的快速穿透检测,以及非穿透图形工具位姿的快速计算;基于力系等效原理,提出将球形铰链作为交互过程的力学等效模型,实现了对交互过程中六自由度逼真触觉反馈信息的实时计算。3)针对磁悬浮视触觉交互中视觉渲染与触觉渲染速率不一致的问题,提出了一种面向磁悬浮视触觉交互的多速率系统框架,对整个系统按功能执行了并行模块划分,并制定了相应并行模块间数据的流动通信策略;在上述框架的基础上,提出了一种基于双缓冲区的多速率协同方法,并进一步对其改进,提出了基于延迟渲染的多速率协同方法;该方法通过在并行模块内设立双缓冲区,结合延迟渲染和线性增量递增的方式,有效降低了触觉渲染计算结果中的不连续性,从而使得触觉反馈输出更加平滑,视触觉渲染算法间达到了高效稳定协同。