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虚拟现实系统能够实现声音、影像以及触觉等多通道的信息传递,为实现高效、灵活的人机交互提供了可行途径。运动捕捉技术可以获取真实环境中物体的运动状态,从而为实现虚拟环境和真实环境之间的通信提供了技术保障。为此本文采用被动式光学运动捕捉系统,对虚拟现实系统中的人机交互技术进行了研究。为了构建基于光学跟踪捕捉的虚拟交互系统,对虚拟交互系统的功能结构、性能要求以及其中关键技术进行了分析。在此基础上,对整个系统进行了框架结构的总体设计,确定了系统的硬件组成和软件结构,并且完成了软件层和相关类的设计。建立了系统的交互环境,包括几何模型数据接口的开发,实现了商用CAD模型数据与虚拟交互系统的数据传递;对人体骨骼结构的分析,完成人体几何模型的构建;对人手的运动特点进行了分析,构建了人体上肢的层次结构模型,确定了手部模型的运动参数,完成了人体上肢运动模型的构建;对常用的碰撞检测算法的检测精度和检测效率进行了分析,确定了系统的碰撞检测方法,通过使用层次包围盒以及三角图元的检测,实现了符合系统实时性要求的碰撞检测。根据人体的运动模型确定标记点的放置位置,进行了相机标定以及Vicon系统参数的调整,对人体手部的运动进行了实时的运动捕捉;分析了ViconReal-TimeEnergy的通信协议和数据结构,使用Vicon的SDK软件开发包进行了运动数据接口的开发,实现了Vicon系统与虚拟交互系统的数据通信;对人体几何模型进行运动控制,完成了人手运动到虚拟手模型运动的映像;分析了人手抓取物体的动作,对虚拟手的抓取规则进行了定义,实现了在虚拟现实环境中的物体的抓取。最后完成了虚拟交互系统的开发和验证,使用Visual Studio2008作为开发工具,结合Vicon光学运动捕捉系统和OpenGL图形库,进行了虚拟场景显示模块的开发;使用SQLServer2005数据库进行了模型数据库的构建,实现了模型数据的管理;在虚拟交互系统中进行了抓取、移动和释放等操作,实现了指定的交互操作任务。