虚拟现实技术在短短十几年里已经在工业、医学、教育、娱乐和军事等多个领域得到应用和发展,引起世人广泛关注,并对相关领域起着重大的推动作用。“交互”是虚拟现实技术的基本特点之一,也是虚拟现实技术发展的原动力。在虚拟现实技术的影响下,人机交互技术从传统的“人适应计算机”信息处理环境逐步实现“计算机适应人”,方式上将传统的显示器、键盘、鼠标等面向计算机的硬件设备转变为头盔式显示器、数据手套、空间跟踪设备等面向人的特色设备,内容上不再局限于数值计算、文字处理的交互,而是扩大到图像、声音、语言等多种形式的交互,效果上达到逼真的虚拟环境使用户产生身临其境的感觉。手势是人类日常生活中人与人之间最自然的一种交互方式。计算机为人们提供人类的自然交互技能,并与其创造的虚拟环境进行直接交互,达到或接近人类日常自然交互的灵敏和准确,是虚拟现实技术研究的主要内容之一。本文以数据手套和跟踪器为交互设备,基于手势识别技术实现虚拟手在三维场景中显示控制以及对虚拟物体模型进行选取、移动、释放等操作,主要包括以下几个方面:1、从生理学角度全面分析了人手的骨骼特点和关节自由度,探讨了虚拟手三维建模技术、OpenGL绘制技术和骨骼蒙皮绘制技术,建立了虚拟手静态模型;2、详细分析了人手运动特征,详细描述了手骨骼的层次关系和运动空间,建立了虚拟手骨骼拓扑关系。深入分析了虚拟手的运动控制原理,具体介绍了模型几何变换原理,构建了虚拟手的运动模型,实现虚拟手的动态控制。研究了骨骼皮肤变形技术,解决了关节边界处皮肤撕裂变形问题;3、详细介绍了数据手套的工作原理,建立了数据手套和虚拟手的运动映射过程。分析了手势识别技术的原理,研究了基于数据手套的手势识别过程;4、探讨了虚拟操作技术的概念、任务和操作分类。分析了跟踪器的工作原理,结合数据手套,应用光线投射技术,实现了基于手势识别的虚拟选择和操纵过程;5、在VC++开发平台上,应用OpenGL三维图形程序构建了基于数据手套和跟踪器的人机交互系统。该系统应用数据手套和跟踪器这两种典型交互设备,实现在虚拟环境中虚拟手显示和动态控制的人机交互功能。