虚实融合技术致力于如何有效增强参与者（人）、真实环境（实物）和虚拟环境（虚物）三者之间的无缝融合，最终达到自然逼真的和谐人机交互，是当前研究的前沿共性技术。构建虚实融合环境，涉及高精度定位、虚拟与真实环境融合呈现、光学显示、多感知交互等关键技术，为解决高端装备研制、复杂任务规划与培训、创新数字娱乐与教育等提供了全新的技术途径。本成果针对目前存在的“少”（运动自由度的局限，只有人局部姿态识别）、“缺”（感知维度的局限，缺少人与虚物触力觉反馈）、“弱”（多感觉通道不一致，视觉力觉感知错位）三个主要问题，开展了关键技术研究和应用示范，取得以下三个方面的技术创新：
（1）基于层次模型和少量传感器的全身高维运动识别技术
针对人与虚实环境实时交互及真实感问题，提出了人体层次模型表示和变形表征方法，基于样例保持了人体变形的细节；提出了基于少量加速度传感器的体感交互方法，在部分信号缺失时仍能准确识别人体全身运动姿态；提出了基于流形学习的运动数据降维方法，降低了运动编辑和合成复杂度。扩展了人与虚实环境交互的运动自由度。
（2）虚实融合环境下支持大空间精细操作的力触觉交互技术
针对人与虚实环境力触觉交互的真实感问题，提出了可重构大空间力反馈装置设计方法，解决了大尺度装置小惯量和高刚度的矛盾平衡问题；提出了基于层次球树和六维位姿变量优化的多点接触力觉合成方法，解决了复杂虚物实时交互力计算问题；提出了基于体模型虚拟匹配控制的变拓扑结构的力觉合成方法，解决了交互中实时修改物体几何形状的力觉计算稳定性问题。弥补了人与虚实环境交互时的触力觉感知缺失。
（3）视觉和力觉空间虚实融合一致性技术
针对真实环境和虚拟环境的呈现一致性问题，提出了基于无标记自然场景特征识别的虚实环境混合注册方法，解决了人、实物和虚物的几何一致性问题；提出了基于内容理解的可保持外观结构特征的物体建模与生成技术和基于高效全频环境光照绘制方法，解决了虚物与实物光照一致性问题；提出了基于半透明反射原理的视觉力觉空间配准方法，解决了虚物与实物视力觉感知一致性问题。增强了真实环境和虚拟环境的感知呈现一致性。
在上述技术创新基础上，研发了三套具有自主知识产权的软硬件工具和虚实融合集成环境，同时瞄准国家重大需求、国家发展关键行业领域，从航空工业、国防、教育娱乐三个领域进行推广应用，取得了显著的应用效果。在国内第一次将虚实融合技术应用到航空工业领域，将成果应用在我国自行研制的 ARJ21支线飞机设计中；在国防领域，将虚实融合技术推广应用在空军装备的仿真中；在教育娱乐领域，成果相关技术为企业的创新提供了源动力，对不断提升公司核心竞争力具积极作用。
该成果先后获国家863计划、国家自然科学基金等项目支持，获国家发明专利授权21项，软件著作权12项，发表论文45篇。成果获2013年教育部技术发明奖一等奖。
