人机交互技术(Human-Computer Interaction,简称HCI)指的是通过输入、输出设备实现人与计算机之间交换信息的技术。人机交互技术的研究从计算机问世以来经历了多次变革,完成了以计算机为中心到以人为中心的自然人机交互的转变,并将提升用户的个人体验作为新一代人机交互设计的重要目标。面向个人体验的人机交互设计是新一代人机交互技术的发展方向。论文总结了面向个人体验的人机交互技术以用户为中心、直接三维交互、满足用户交互意图、保护用户耐性的基本特性。以增强用户体验的人机交互为核心,提出一种面向个人体验的三维交互范式(CCOT),以摄像机视角(Camera)、角色控制(Controller)、交互目标对象(Objects)、交互载体工具(Tools)四项基本条件描述三维环境中自然的人机交互过程。论文研究的面向个人体验的人机交互技术主要包括以下方面:立体显示技术、手势交互技术、肢体交互技术。立体显示技术方面,针对透镜式裸眼3D立体显示技术存在评估困难、用户易眩晕的问题,提出一种基于断层图像重影宽度的裸眼3D图像评估方法——断层宽度测量法。通过单目摄像头模拟人眼在3D可视区域拍摄裸眼图像,以重影最严重的断层处图像宽度与清晰的甜点处图像宽度相对比值作为裸眼图像质量的定量评估。根据该方法测定了人眼接收断层图像的极限参数,并用于对立体图像合成过程的不同视点排列顺序进行设计评估,为提升裸眼3D显示的个人体验提供了合理的建议方案。手势交互技术方面,针对数据手套空间定位困难的问题,设计并实现了一种基于视觉信息融合的数据手套原型设备——Visual Glove,具备旋转姿态解算与映射、弯曲度检测与识别、三维空间定位的功能。采用分级的快速模板匹配方法实现弯曲度采集值到虚拟手关节位置的快速映射。针对霍夫变换识别圆的算法在实际应用场景实时性不足、准确度不高的缺点,通过引入特征校验的霍夫变换识别手套上的发光球位置,提升了小球识别与定位的速度和准确性。肢体交互技术方面,设计了姿势序列状态链的肢体动作识别方法,通过定义离散的姿势并以一定的时序关系组织,在动作发生过程同步识别动作姿势,取得良好的交互实时性。在定义姿势时只需考虑主要的动作关节点数据特征,具有良好的灵活性和自由性,有助于提升动作识别过程的个人体验。综合所研究的自然人机交互与显示多种技术,分析了各自的特点和适用场合。应用面向个人体验的裸眼3D设计方法和姿势序列的动作识别方法构建了裸眼3D互动体验系统,通过立体视觉展示和体感交互的结合提升了系统的吸引力及趣味性,具有良好的商业宣传应用潜力。手势交互的沉浸式虚拟实验系统基于头戴式VR显示技术和手势交互技术构建,通过沉浸式坏境中真实、自然的交互提升了虚拟仿真实验的用户体验,用户满意度评价较高。通过以上交互系统的实际体验验证了所研究的面向个人体验的人机交互技术具有良好的应用价值。