在多媒体技术蓬勃发展的过程中,以虚拟现实技术为核心的多媒体应用占据着重要地位。作为虚拟现实技术的热门应用之一,结合多路高清摄像头和手势动作的虚拟现实系统能够为用户提供稳定、良好的沉浸式体验。这对无人机远程救援、远程勘测、远程视频会议等应用场景的实现具有重要意义。论文主要围绕着结合多路高清视频及手势动作的虚拟现实系统进行设计和开发,对多路高清视频流接收及像素格式转换、手势识别、3D图形渲染管线混合编程技术的工作原理和实现方法展开了深入的研究。论文首先研究了获取多路高清视频画面及视频像素格式转换的高效方法,为多路视频流创建RGB纹理奠定了理论基础。接着,对手势识别及动作指令映射的实现方法进行了研究,为控制多路高清摄像头提供了实现方法。然后,对三维图形渲染管线进行了研究,为虚拟场景的渲染提供了实现依据。再者,完成结合多路高清视频与手势动作的虚拟现实系统的设计,实现了系统初始化、多路高清视频流接收及像素格式转码、用户输入控制和虚拟场景渲染的相关功能,并最终完成本系统。最后,设计了针对本虚拟现实系统的测试框架,编写了完备的测试样例对本系统的各个子模块进行功能验证和性能测试。此外,论文在设计与实现本系统的过程中,重点研究了视频像素格式转换和虚拟场景渲染时产生的系统计算资源负载均衡问题。针对此问题,本论文研究了基于FFmpeg的视频像素格式转换方法和基于对片元着色器编程的视频像素格式转换方法。基于FFmpeg的视频像素格式转换方法实现简单,但对像素格式的转换过程只做了一定程度的优化,系统的计算压力仍然集中在CPU上;基于对片元着色器编程的视频像素格式转换方法可以将像素格式的转换工作放在GPU的并行运算单元中进行,实现了系统计算资源的负载均衡。因此,本文设计并使用了一种3D图形混合渲染管线的方法来高效实现视频像素格式转换和虚拟场景渲染功能。实验结果表明,本论文实现的结合多路高清视频及手势动作的虚拟现实系统具有较高的渲染效率和稳定的性能。该系统已经应用于大唐移动5G性能展示项目,并随大唐移动多次参加重要展会。