实现友好的人机环境,是一个贯穿计算机发展始终的研究命题。本文工作以博物馆陈展为应用背景,定位于实现数字陈展中逼真的信息显示及自然的人机交互,提高展品信息展示的生动性,提高陈展过程中用户的参与感。为了追求陈展的自然显示效果,复杂表面的显示对象近年来常被使用,使其显示成为难题;为使参观者自然地与陈展内容进行互动,基于视觉特征的交互成为首选,其在实时性、效率上的问题亟需解决;在系统实现上,需要有一种简易、透明的开发框架,独立于硬件设备环境。针对上述研究问题,本文着重开展了数字化互动陈展技术的研究,具体包括以下几个方面的工作:首先,对数字陈展的发展历程及应用现状进行了综述,引出数字化互动陈展的关键技术问题,并着重分析了多投影校正拼接、基于视觉的交互、陈展的内容感知等支撑技术问题的现状,对系统地研究数字化互动陈展技术提供了一种新的参考思路。其次,本文研究了一种复杂表面成像的可扩展多投影技术。与通过单应性变换与曲面求解的方法不同,该方法能对复杂不规则表面进行自适应的分割,并由成像模型与透视关系保证多投影的正确校正与拼接,使得不能由统一变换进行几何变形消除的复杂不规则对象也可用于陈展显示中,此外该方法在保证显示正确性的前提下,具有很好的可扩展性,适用于数字陈展,特别是便携式数字陈展。再次,本文研究了一种数字陈展环境下的人机自然交互与感知技术。将运动连续性特征引入视觉跟踪交互数据的预测匹配中,建立起人体交互数据的连续性预测模型,提高了视觉特征预测匹配的精度,降低了视觉特征搜索的空间;同时,提出一种位置驱动的陈展感知技术,结合自然交互的位置数据,调度选择陈展显示的内容,使得在有限资源环境下陈展显示内容对用户的感知贡献最大化。此外,本文研究了一种基于实时数据合成的互动展示技术。利用数据估算,在欠约束情况下实时合成散乱的多源交互数据,与等待足够约束后计算交互数据的方法不同,该方法不需要多相机数据的严格同步,不需要有曝光时间间隔长短的假设,也不需要等待足够的数据约束来进行计算,而是利用估算方法,进行数据的合成,减少了交互数据延时,适用实时的互动陈展应用;面向多投影显示环境,提出一种实时的渲染并行协议,驱动多台主机与投影机,保证数据显示的同步与实时性。最后,本文设计了一种数字化互动陈展系统的框架,保证了陈展应用开发与系统设备环境的独立性,提高了数字陈展应用开发的透明性。基于该框架,设计了敦煌莫高窟、金沙遗址、良渚遗址、河姆渡遗址珍贵文物的数字化互动陈展应用,取得了较好的效果,部分成果得到了推广应用。