随着计算机应用的普及，虚拟现实技术的应用越来越广泛，要求也越来越高。作为虚拟现实技术的一部分，头发的建模和造型在虚拟人体模型、游戏以及电影特性中的应用也非常广泛。虚拟现实的关键技术之一是对显示对象进行建模，但由于头发本身特殊的物理性质，使得建模和造型都很困难，容易造成巨大的花费。因此，为解决由于头发数量庞大和纤细的特性而使得头发图像生成过程缓慢复杂的问题，研究相关技术具有重要价值。头发模拟的方法主要有：直接模拟、体积纹理模型、聚簇发束模型和宽松连接的粒子系统模型等。我们的工作主要是弥补现有系统的不足，建立一个交互式的造型系统。该系统以粒子系统的特点来模拟头发，在适当的系统开销下，建立具有真实感的头发模型，解决了发型特征调整问题并进行显示。 本论文首先回顾了几种传统的3D头发建模方法，然后针对头发模拟真实性的问题进行了探索和研究，在现有的头发模拟方法分析的基础上，提出了一种基于粒子系统的头发模拟设计方法，从而从时间和计算开销上解决已有方法的不足。所完成的主要工作包括以下几个方面： 1)分析了3D头发建模及造型的主要问题和难点，并对已有的3D头发模拟及造型方法从建模真实感和渲染两个方面分别归类，总结其优点、缺点及性能。通过对已有方法的分析，将主要工作集中在减少系统开销和计算时间上。 2)在对粒子系统应用技术大量调研的基础上，通过将粒子作为头发采样点控制，解决了在造型阶段对头发的控制。我们使用一种改进的广告牌方法来渲染模型，减少了头发的粗糙度，从而使得到的模型更为明晰。通过简化的椭圆体头部模型来进行碰撞检测，使得计算开销大为减少。 3)建立了一个初步的基于粒子系统的3D头发建模及造型系统，该系统也可以作为下一步研究工作的实验平台。