传统的人机交互技术研究局限于人可操控的硬件设备,如键盘、鼠标和操纵杆的应用,这些设备已有几十年的历史,已经越来越无法满足人们对操作舒适性,界面友好性,使用方便性等方面的要求。近年来,基于计算机视觉的人机交互系统渐渐成为目前人机交互领域一个研究热点,涉及到机器视觉、图像处理、模式识别和人工智能等多个领域的理论和技术,在自然人机交互、手语识别、虚拟现实、智能家居、体感式游戏等领域有着广阔的应用前景。与传统的人机交互系统相比,建立在投影仪摄像机系统(ProCam)中的人机交互,具有设备简单易得,用户体验好,互动性强,沉浸感逼真等特点。投影仪摄像机人机交互系统涉及到投影仪摄像机系统的光度学模型建立,复杂光照下手掌检测,指尖检测等难题,研究这些问题具有重要的理论价值和应用前景。本文研究基于投影仪摄像机系统的人机交互关键技术,主要工作和成果可归纳如下:1、研究了投影仪摄像机系统的光度学模型,实现了简单易操作的光度学标定;将射影变换引入到其几何标定中,实现了更精确的几何标定。以往的投影仪摄像机系统的几何标定过程,只考虑了摄像机的矫正,默认投影仪不存在畸变失真,本文利用射影变换吸收投影仪的非线性效应,达到较高的映射精度。同时,将随机采样一致性(RANSAC)引入射影变换矩阵的计算中,进一步消除误差。2、提出了依据皮肤反射特性的裸手检测方法。根据投影仪摄像机系统的光度学模型,以及人体皮肤特有的反射模型,提出了预测-消减的方法,实现了在复杂光照情况下运动人体的检测。3、改进了基于径向对称变换(Radial Symmetry Transform)指尖检测算法。以往的指尖检测算法利用肤色排除近似圆形的干扰点,导致结果受光照影响严重,且对手指关节处的弧形较为敏感,造成误判。本文提出的方法不依赖于分割前景的颜色信息,利用手指特有的棒状结构对候选点做排除。实验结果表明,本文所提算法具有较好的鲁棒性,大大减少了指尖的误检率,并且算法复杂度低,能够达到实时检测的要求。4、研制出一套基于ProCam的人机交互系统。该系统在硬件结构上简单,仅借助一部普通的投影仪和普通CCD摄像机,即可实现裸手的人机交互操作。测试实验表明,我们研制出的系统具有较高的易用性和实用价值。