随着计算机技术的不断发展,穿戴设备的更新换代以及人们对产品体验要求的不断提高,自然和谐的交互界面依然成为交互领域研究的热点。传统的以“机器为中心”的交互方式也逐渐向“以人为中心”转移。为了实现以人为中心的智能交互,计算机需要感知用户的操作意图,然后根据感知结果,主动辅助用户完成相应的操作,从而减轻用户的操作负担和认识负荷。感知用户的操作意图和辅助用户完成操作任务是实现“以人为中心”的关键,也是本文的重点研究内容。本论文依托国家自然科学基金项目(No.61472163,61603151)、国家重点研发计划项目(2016YFB1001403)和山东省重点研发计划项目(2015GGX101025)等项目基金的支持。以基于视觉的虚拟环境手势交互为应用平台,以降低用户认知负荷和操作负荷,提升用户体验为目标,对虚拟环境交互界面的用户意图进行感知,并根据感知结果进行互动的研究。本论文的研究内容和主要创新点体现在以下几个方面:(1)提出基于手势关键点变化趋势的动态手势识别方法通过顺时针获取手势的轮廓点,从而确定手势手指的个数以及指尖和指根的位置,并通过手指指尖和指根的运动趋势,来识别动态手势。通过对比实验表明,该方法具有良好的鲁棒性,对于分割不太好的情况下,仍有较好的识别效果,并且识别结果不受运动快慢的影响。对于常见的9种动态手势,该方法的平均识别率达到96%。(2)提出感知用户操作意图的感知算法通过分析用户控制虚拟人手选择物体时人手运动轨迹的特点,提出利用最小二乘法拟合手势运动轨迹曲线,并根据曲线的变化的趋势,预测用户想要操作的三维虚拟物体,然后主动将预测的物体移向虚拟人手;并且通过动态调整拟合数据,改善拟合效果,提高预测结果的正确性。(3)提出人机相向互动算法提出了两种感知互动算法:移动感知互动算法和旋转感知互动算法。通过识别物体移动的轨迹,系统感知用户是否组装物体,并根据感知结果更新场景状态,实现移动感知智能交互;系统根据顺时针旋转或逆时针旋转手势将三维物体进行相应的旋转,并将旋转结果作为隐式输入,感知用户操作意图;系统根据感知结果做出相应的操作,实现旋转互动效果。