创建一个栩栩如生的虚拟交互世界一直是计算机图形学和增强现实永恒的追求目标。增强现实，也被称之为混合现实，它将真实的环境和虚拟的渲染物体叠加到同一个画面或空间中，从而使得虚拟的信息和真实的世界可以实时地融合到一起。因此，增强现实技术使得用户不仅仅可以感知真实世界的信息，而且也能够切身地感受到计算设备根据具体真实环境所生成的虚拟辅助信息，从而体验到一个更加逼真自然的虚实并存的世界。而作为增强现实的一种，基于投影的空间增强现实技术更是研究的热点。在这样的增强现实交互环境中，利用图形学、计算机视觉等手段以及通过投影仪-照相机系统，可以使得用户摆脱设备的限制，自由地同整个虚实结合的环境交互，从而进一步提高了用户的交互体验。本文主要就是对基于投影增强现实这种形式的互动应用进行一定的研究和实现。本文的主要工作包括以下部分：首先，本文阐述了投影增强现实技术以及该技术在交互应用上的研究背景和现状，并且在此基础上简要介绍了本文所研究的投影增强现实交互应用系统的原型，设计目标以及未来的潜在应用场合。其次，本文分析了用户对该互动应用系统的具体需求，并且分别介绍了文中的增强现实互动应用的整体设计架构以及其中的硬件部分设计和软件部分设计。第三，本文实现了该交互应用中所需的基于深度数据的视点跟踪技术并且通过算法上的改进对其进行了一定程度上的加速，在保证鲁棒性的同时，提升了视点跟踪的实时性能。第四，本文通过视点跟踪技术、深度照相机标定工作等进行实时视点位置的计算和在此基础上设计并完成了依赖于视角的动态投影，并且最终的实验验证和展示了2D桌面上的投影内容具有一定的3D错觉效果。最后，本文着重描述和分析了对该投影增强现实应用系统进行的相关实验。其中主要包括两个部分，第一部分主要为对基于深度数据的视点跟踪算法在性能和鲁棒性方面的实验描述和实验结果分析，第二部分为对整个投影增强现实应用系统在交互性能方面的实验描述和实验结果分析。通过以上各部分的研究，本文初步展示和验证了投影增强现实互动技术的应用效果和潜力。