基于计算机视觉的人机交互系统是目前人机交互领域一个重要研究方向，在自然人机交互、手语识别、虚拟现实、智能家居、体感式游戏等领域有着广阔的应用前景。传统的计算机视觉触控系统，大都存在需要佩戴特殊装置或触摸面板需要用特殊材料制作等问题。对此，本文提出了一种基于红外摄像机和投影仪的人机交互系统，并在普通桌面上实现了人机交互触控操作。本文的主要内容如下：1、开发了一种基于红外摄像机和投影仪的人机交互系统。系统采用投影仪作为输出设备，将计算机显示器上的内容显示在普通桌面上，以两个红外摄像头为视频采集输入设备，通过视觉检测算法和立体视觉原理定位指尖，当指尖触碰桌面时，启动触摸事件并实现相应的触控操作。2、深入研究和分析了红外成像系统中的指尖检测算法，根据红外摄像机的成像原理和特点，提出了基于凸包和凸缺陷的多指尖检测算法，能够适应多变的投影环境，具有较好的实时性和鲁棒性。3、为了精确的定位指尖，研究了双摄像机系统的畸变校正和立体校正，设计了双摄像机系统的标定步骤。解决了双摄像机多角度下的三维测量问题和摄像机制造引入的图像畸变问题。4、根据指尖的特点，提出了一种快速有效的块匹配算法。根据双目立体视觉原理和标准立体试验台的特性，在完全共面和行对准的图像中完成指尖匹配，降低了算法的复杂度，提高了系统的实时性。根据匹配结果，还可以计算指尖的三维坐标。论文开发的原型系统经过了大量现场试验，结果表明：本文设计开发的人机交互系统可实现在桌面上的多种互动娱乐功能，如桌面游戏、虚拟键盘输入与网页浏览操作等。同时该系统具有界面友好、实时性和鲁棒性较高、携带方便、成本低等优点。