自然高效的人机交互一直是计算机应用研究领域的一个热点。虚拟手技术是一种自然高效的新型人机交互技术,并能给用户带来操作沉浸感。本文研究了基于虚拟手的人机交互的关键技术及实现方法。本文首先分析了基于虚拟手的人机交互原理,提出了基于虚拟手的交互操作框架体系和操作流程图,并阐述了框架体系中各部分的主要功能,指出了整个框架体系中的关键技术。本文对从人手到虚拟手的运动映射技术进行了详细的探讨。在分析人手解剖结构和运动特点的基础上,提出了面向对象的虚拟手建模理论和方法; 研究了运动跟踪理论,并结合数据手套和位置跟踪器,实现了对人手的运动跟踪; 研究了运动映射理论,提出了在交互操作过程中从人手到虚拟手运动映射的解决方案。本文还对虚拟手操作技术的理论和实现进行了详细的探讨。研究了虚拟场景的构造和管理理论; 研究了碰撞检测技术,重点是基于OBB 的碰撞检测理论和它的实现方法; 对虚拟手的稳定抓持理论进行了探讨,提出了一种改进的虚拟手抓取规则; 以及研究了虚拟手操作的具体实现技术。最后,本文在Windows 系统和VC++的编程环境下,以Open Inventor 为软件平台,以5DT 数据手套和FOB 位置跟踪器为主要交互设备,开发了一个基于虚拟手的人机交互原型系统,并对其应用前景做了介绍。