在智能虚拟环境领域,越来越多的工程应用中需要引入智能虚拟化身这一类通常在应用系统虚拟环境中替代人类执行某种任务的特殊智能虚拟人,这是因为人类的实践活动归根到底离不开人类自身的参与。用户通过智能虚拟化身进入到虚拟世界中,在某种程度上无限拓展了人类活动的时间与空间。信息时代今天的一个重要特点和基础就是数字化技术,即将各种事物、事件的本质特性以数字信息形式存储。对智能虚拟化身的研究,简单来说,可理解为人类自身的数字化问题,严格来说,智能虚拟化身是以虚拟现实、人工智能技术为基础,主要研究人类的各种特性(几何,生理,感知,认知,情感,心理,记忆,行为及社会性等)在计算机生成空间(应用系统虚拟环境)中的数字化表示,是高度真实的人类特性的数字化再现。理想情况下,智能虚拟化身除了应该具备现实世界用户逼真的几何外观外,更重要的是具备自主认知行为能力、情感智能,提供简单自然的人机交互方式,为用户创造友好的用户体验,并能够实现自主认知与用户意愿融合,从而能够实施真实、可信服的拟人行为,引起用户共鸣,最大化的增强用户的沉浸感。本文的研究是以《新型数字化殡葬与祭祀系统》项目为背景,该项目的研究目的是解决我国“殡葬改革”中所遇到的一系列问题,为“第二次殡葬改革”提供一个重要方向,其中虚拟现实网上祭祀智能虚拟环境的构建是重要的子课题之一,面向该智能虚拟环境,本文研究设计了一种易于实现、具有可扩展性的智能虚拟化身,以智能虚拟化身的行为模型、人机交互为主要内容,分别对智能虚拟环境的体系结构、智能虚拟化身的自主认知行为模型、合成情感、行为规划与控制、人机交互以及用户意愿与自主认知融合进行了深入研究,给出了相应的模型实现方法,具体内容包括：首先,结合虚拟现实网上祭祀系统的需求,设计了智能虚拟环境的总体框架,并建立了基于对象的层次化信息知识模型,对全局环境信息知识进行了定义,同时,还给出了智能虚拟环境中Agent定义及其行为分析。第二,深入研究了情感、动机与行为三者之间的关系,提出了基于Agent的智能虚拟化身行为模型总体框架,设计了智能虚拟化身的自主认知行为模型,并对行为建模的关键技术合成情感及行为规划与控制进行了深入的研究,提出了基于情感评价的合成情感过程框架,以及基于简化包容层次结构的分层行为规划与控制机制,并给出了实现方法。第三,结合智能虚拟化身既要具备自主认知行为能力,又必须提供简单、自然的人机交互方式,以便用户操作,增强应用系统智能虚拟环境沉浸感等需求,在智能虚拟化身自主认知行为模型的基础上,提出了基于用户意愿与自主认知融合的交互智能行为模型,从而实现了智能虚拟化身既具备情感、自主行为能力,又具备能引起用户共鸣的交互智能行为。最后,利用本文研究成果,基于Virtools三维交互引擎,开发了一个智能虚拟化身原型系统,介绍了智能虚拟化身几何模型库、原子动作库的创建,背景项目虚拟环境的搭建等必须的准备工作,以及人机交互界面的设计,并通过分析原型系统智能虚拟化身运行效果,对本文所提出模型及相关方法进行了验证,结果充分表明了模型和方法的有效性。