交互性是虚拟现实环境的一大关键特性,因此人机交互技术逐渐成为虚拟现实研究中的一大热点。数据手套是目前广泛使用的手势输入方式,基于数据手套的虚拟手技术可以提供自然高效的人机交互方式。本文研究和探讨了虚拟手人机交互技术的基础理论和实现方式。 本文首先对虚拟场景图的构造和管理理论进行了探讨,研究了场景图的拓扑结构。本文采用了SGI的Cosmo3D作为场景构造和管理的软件平台。 然后,本文详细研究和探讨了从人手到虚拟手的动作映射。研究了人手的解剖结构和运动特点,探讨了数据手套的原理和功能以及位置跟踪器的功能。以此为基础,研究了虚拟手的建模理论和方法,并建立了虚拟手的场景图模型。研究了基于数据手套的人手手势的获取和人手到虚拟手的动作映射方法。 本文还探讨和研究了虚拟物体的模拟抓取功能的理论和实现。探讨了各种碰撞检测引擎的主要理论和方法,并采用SOLID碰撞检测库和经过改进的抓取规则,来实现虚拟手对虚拟物体的抓取。 本文在Windows环境下,采用面向对象技术,运用C++语言,用5DT DataGlove 14 Ultra数据手套等交互设备,开发了一个基于数据手套的虚拟手交互平台,实现了人手到虚拟手的动作映射和虚拟手对虚拟物体的抓取,并提出了其在文化遗址虚拟展示平台中的应用。