随着虚拟现实（VR）、增强现实（AR）等交互技术的出现,基于传统计算机的用户界面（GUI）不能满足新兴交互技术的要求,为满足多样化、个性化的交互需求,用户需要探索新的界面形式、交互方式和界面隐喻。虚拟现实用户界面在此背景下孕育而生,为了更好地进行虚拟现实用户界面设计,提高自然人机交互效率,本文对手势交互、指向行为进行了详细研究并提出了一种基于自然手势交互的用户界面指向行为方法。本文主要对以下几个方面进行了研究:1.人体指向行为是虚拟现实界面交互中的一种基本运动行为,通常涉及用户与界面两个关联因素。为了进行用户界面指向行为研究,首先,对人机自然交互技术、手势交互技术进行研究;其次,对人体指向行为和费茨定律原理进行分析研究,然后对用户界面的可用性进行分析,总结出人体指向行为特点以及用户界面可用性方法;最终,为构建基于自然手势交互的用户界面指向行为模型提供方法范式。2.构建了基于自然手势交互的用户界面指向行为预测模型。指向行为的实施以虚拟交互技术和费茨定律理论为载体。为保证自然手势交互的适用性,提高用户指向行为的准确度,确定了基于Leap Motion手势的交互系统框架;探讨了“手势交互-VR环境—三维交互任务”三者之间的交互逻辑;确定了自然手势设计原则、手势交互的语义映射关系;最终,本文运用改进的费茨定律结合自然手势交互方法建立了一个行之有效的预测用户界面指向行为时间的方法模型。3.设计了基于Unity 3D的Leap Motion手势放置任务实验。传统的用户界面指向大多数是二维的,即在平面上来回点击目标任务,交互工具也限制为鼠标,手柄等传统工具。本文采取了一种新的实验方法,在虚拟现实环境中模拟用户的手势或者手指活动来完成物体的放置任务,该方法用指向和放置行为代替二维界面的点击行为,考虑多个方面因素进行了方法研究。4.开发了铁路VR漫游体验系统,用于验证基于自然手势交互的用户界面指向行为方法。结合UE4和Leap Motion开发了某高铁VR漫游体验系统,对该虚拟现实系统中的界面进行相关设计。通过上述研究工作,最终形成了一套适用于虚拟现实用户界面设计的理论与方法体系,并结合某高铁VR漫游体验系统的界面案例进行了验证。实例证明本文方法对于提高虚拟现实用户界面设计具有一定的实用价值。