虚拟现实人机交互是人机交互技术的最前沿的应用之一,与传统的桌面级人机交互不同,在虚拟现实系统中,操作者可以通过头戴显示器、人体姿态传感器等虚拟现实装备接入虚拟场景,在虚拟场景中对物体进行直接操作,并获得实时操作反馈信息,是一种具备多感知性、高真实性的沉浸式人机交互技术。本文研究一种基于视觉反馈和动作捕捉的典型非接触式交互系统,发现该系统普遍存在虚拟场景中人体与设备产生干涉这一问题后,对该问题进行了分析,针对这一问题,从底层碰撞检测算法直到上层人体姿态调整算法提出了优化、解决方案。论文首先总结、分析了现有的实时碰撞检测算法,针对各类算法的优劣选择基于二叉树结构的轴对齐包围盒树作为算法研究基础,并介绍了包围盒树构造、更新、遍历及基本几何元素相交测试的基本方案。针对虚拟环境下人机交互的特点及后续穿透现象的优化处理,本文深入地分析了碰撞检测算法的存储性能与计算性能;通过分析和对比间接交互与直接交互,提炼出直接交互过程中的关键影响因素,结合前人的经验,从包围盒树的整体结构、节点结构及基本几何元素间的相交测试三个方面展开对算法优化的研究。最后,本文针对人机交互过程中普遍存在且难以解决的虚拟场景中人与设备之间发生穿透的问题,基于人体运动学,结合优化后的碰撞检测算法,以单只手臂为例,提出了基于多层次迭代求解的逐层分解法与基于权值全局求解的权值分配法两种关节调整方案,对穿透现象进行优化处理,并搭建虚拟场景进行实验测试。实验结果表明,此二种方法可以在大部分情况时解决穿透现象,对于某些特殊的人为情况,也可起到优化处理效果。