随着虚拟现实（Virtual Reality,简称VR）技术的不断发展,如何给用户提供更具沉浸感、舒适感、存在感、交互感的虚拟交互空间成为现阶段国内外众多学者的研究热点。本文针对如何构建更具沉浸性、交互性与构想性的虚拟交互空间的问题,重点分析了用户在VR空间和真实空间中对于距离认知上的差异性,进而研究用户在VR空间中各个维度上的距离认知特点,并通过从交互方式、目标距离与目标大小三个维度来拟合虚拟交互空间约束集,结合多元线性回归的方法,构建了虚拟环境（Virtual Environment,简称VE）中各交互控件的实际空间位置与虚拟交互位置之间的对应关系,建立了虚拟交互空间的布局优化模型,并予以开展了应用实例,主要的研究工作有:（1）VR空间中的距离认知相关理论研究针对VR空间中的距离认知问题,对国内外相关研究进行了分析与总结,分别从距离认知的过程、视觉线索、估计手段和报告阶段等方面进行研究,并采用文献与定量分析的方法对人们在不同条件下的距离认知特点进行归纳总结。研究发现:用户在VR空间中对人外空间下的自我中心距离认知存在着严重的低估倾向;虽然用户在近体空间中的自我中心距离认知也存在着低估现象,但不会影响他们执行交互任务;在VR空间和增强现实空间中,用户的距离判断精度分别为实际距离的80%和84%等。同时也从报告方法、计算机图形质量、立体显示技术和用户的VR经验等方面讨论了用户距离认知不准确的原因。（2）基于虚拟再现行为的VR空间认知研究为了研究虚拟环境下人对空间大小和空间距离的认知机理,提出一种基于虚拟再现行为的知觉匹配法。从VR空间对真实空间的再现性角度出发,构建VR空间与真实空间的知觉匹配模型,设计并开展VR空间认知系列实验,分析虚拟环境下人对空间大小和空间距离的认知倾向与认知偏差等。通过VR空间大小认知实验发现:在高度感和宽度感的认知上,分别以±1.9%和±1.4%的标准认知偏差度基本再现了与在真实空间中相同的认知;在深度感的认知上,存在距离被低估与判断力下降的现象,其标准认知偏差度约为±3.4%。通过自我中心距离认知实验发现:在VR空间中,自我中心距离的标准认知偏差度为±（0%～2.5%）;人对侧方向区域的距离认知明显优于正方向,同时对正前方和侧下方区域表现出更加稳定的距离认知,波动幅度小于0.5%,但对上方区域的距离认知具有不稳定性。通过尺寸-距离关系认知实验发现:添加尺寸参照可优化对正方向区域约1%的认知偏差;同时,可将标准认知偏差度缩小为±（0.5%～1.5%）,有效提升了人在VR空间中对空间距离的判断能力。（3）基于距离认知的虚拟交互位置预测模型针对VR空间中交互目标的实际空间位置与虚拟交互位置之间的差异性问题,设计并开展了近体空间中的自我中心距离认知实验,实验采用2×5×9×5重复测量设计,分别设置了2种交互任务、5种交互目标宽度以及9种空间位置来对5个近体空间内自我中心距离进行估计。同时通过对实验数据的收集整理,以交互任务J、目标宽度W以及交互目标所处的实际空间位置Qa中的xa、ya和za作为自变量,虚拟交互位置Qa中的xp、yp和zp作为因变量,通过多元线性回归和逐步回归的方法进行预测模型的建立和比较筛选,最终确立的预测模型表现出良好的拟合效果,其在xp、yp和zp上的相关系数R~2分别为0.994、0.999和0.998,RMSE值分别为2.583cm、1.0774cm和1.3155cm,r RMSE值则分别为26.57%、12.60%和1.15%。（4）虚拟交互空间布局方法研究及应用为了提升用户在VR空间中执行交互任务时的用户体验与准确度,结合虚拟交互位置预测模型,构建虚拟交互空间内各控件的约束矩阵,建立虚拟交互空间的布局优化模型。依托面向物流分拣的VR个性化定制系统,搭建虚拟交互空间布局优化实验平台,开展应用实例并进行方案验证,通过对实验结果进行分析比较发现,提出的虚拟交互空间布局优化方法可以提升用户在执行交互任务时的效率大约21.1%,同时用户对的心理、物理和时间需求都得到了很好的改善,也降低了用户的错误率和挫败感。实验结果与预测模型可以为VR空间制作和VR交互设计提供理论支持和设计指导,为VR系统开发人员提供快捷有效的虚拟交互空间布局工具,进而在一定程度上优化用户在VR空间中的交互体验。