虚拟现实是以计算机技术为核心，学科高度交叉，与应用密切相关的科学技术领域，其发展所面临的科学技术问题主要集中在对象建模与表现、自然人机交互，以及应用系统开发支撑平台等几个方面。实验室围绕我国经济与社会发展对虚拟现实技术的战略需求，根据国家“自主创新，重点跨越，支撑发展，引领未来”的科技工作指导方针，结合国际虚拟现实技术发展趋势和实验室的优势特色，确立了如下主要研究方向：

虚拟现实中的建模理论与方法

主要研究：虚拟实体的图形、图像与视频建模；物理和行为建模；各种可交互模型的建模方法；大规模虚拟场景的表示与实时绘制；复杂对象的真实感表现与绘制；模型的复杂性与可信性等。

增强现实与自然人机交互

主要研究：VR/AR中的实时跟踪与定位；虚拟环境与真实环境的无缝融合；虚实融合环境的人机交互与方法；新概念人机交互机制与装置；触/力觉表现及力反馈设备等。

互联网虚拟现实方法与技术

主要研究：Web VR、云计算虚拟现实与分布式虚拟现实；远程沉浸式共享虚拟环境及人机交互技术；基于移动终端的虚拟现实；低延迟大数据传输与新型交互等。

虚拟现实开发支撑平台与系统

主要研究开发：支持虚拟现实理论与技术研究的软硬件平台与实验装置；虚拟现实应用系统开发支撑平台与工具；虚拟现实技术与系统标准；典型应用示范系统。