在“文化主题园区三维实体虚拟显示关键技术研发”这个项目中,其核心技术就是虚拟现实(Virtual Reality,VR)技术,VR是当今计算机网络世界的热点之一,应用广泛且前景美好。在虚拟场景中,VR技术利用各种直观感觉(如视觉、听觉、触觉)将信息反馈给用户,让其产生身临其境的感觉。计算机技术的发展,使得虚拟现实技术也得到了广泛的发展,其中基于虚拟手的人机交互技术是虚拟现实领域中一个非常关键的技术,它使得交互更加自然、更加和谐。本文的研究重点是真实手到虚拟手的运动映射、碰撞检测和虚拟手精确稳定抓取。在真实手到虚拟手的运动映射方面,在基于Kinect的虚拟手交互中,本文提出了基于卡尔曼滤波的手部运动重定向的方法。该方法的应用使得虚拟模型与真实人物角色的动作相似,更重要的是虚拟模型的动作真实自然。在碰撞检测方面,针对目前在大规模复杂场景中的碰撞检测算法精度差且效率低的问题,并且基于手抓取物体的特性,本文提出了一种基于八叉树的层次方向包围盒(OBB)碰撞检测的改进算法。该方法由粗略、详细到精确递进地进行检测,极大地提高了碰撞检测的效率和精度,实验表明该方法具有可行性。在虚拟手抓取方面,通过对目前各种典型的虚拟手抓取算法的深入研究,发现其抓取姿势不自然且抓取不稳定。针对上述问题并结合真实人手抓取物体的规律,提出一种基于手指指尖抓取轨迹的抓取算法,该抓取算法不仅能够正确稳定地抓取物体,而且抓取的姿势非常真实和自然,满足虚拟现实沉浸性和实时性的要求。