现代社会中,数字游戏的社会功能已经逐渐为人们所认可。随着虚拟现实、人机交互、计算机视觉等技术的快速发展,针对家庭、办公室、公共空间等的大众游戏已逐渐引起人们的热切关注。不同于任天堂、微软等出于商业利益所开发的专用游戏设备,本文以社会效益为最终追求,以普通家用个人计算机这一已几乎深入每个家庭的计算资源为硬件支撑,面向大众满足家庭娱乐等应用需求。论文以大众游戏亟需的自然交互技术为突破口,主要内容包括四个部分:(1)设计手持低成本交互设备;(2)研究基于计算机视觉的人手运动跟踪及表示;(3)研究手势交互操作意图识别方法;(4)设计、开发面向经典数字游戏的原型系统。论文首先在介绍论文背景与意义的基础上,以交互风格为切入点,对人机交互技术,尤其是手势交互技术,进行了综述,给出了全文工作的主要立足点及框架。然后,在介绍商用手持交互设备的基础上,给出了适应于大众游戏的手持小装置应具备的基本属性,进行了低成本手持小装置的选型与简单再造;在介绍实时视频捕获与存储的基础上,提出了手持光笔的运动跟踪算法及手部运动的表示方法。同时,论文阐述了手势交互操作意图的识别方法,提出了手势的参数化描述方法,给出了手势的分类及识别准则,并提出了相应的手势识别算法。最后,论文介绍了手势自动识别原型系统的软硬件开发、运行环境及主要模块。针对经典大众游戏俄罗斯方块,设计、实现了基于手势交互的俄罗斯方块游戏。在结尾,论文对未来进行了初步展望。本课题在普通家用个人机上研发,其顺利开展及后续进一步推广,将有可能为人们提供一种新的、低成本、高度参与感的数字娱乐方式。