论文首先阐述脑机接口的类型与国内外研究现状，了解到一些发达国家非常重视脑机接口的研究，预想将脑机接口技术与机器人的拟人化控制研究结合起来，实现意念控制机器人，达到无人化战场的目的；也将脑机接口设备应用到了网络游戏、娱乐、竞技体育运动训练、素质教育等领域，通过对不同状态下脑电信号的差异进行分析，然后在一些特定的软件下进行锻炼，让大脑能快速进入最好的工作、学习或者放松的状态。我国一些大学和研究机构也对脑机接口进行了研究，但是与国外还是有一定的差距。在过去的几十年，计算机图形学得到不断发展，推动了虚拟现实技术的广泛应用，包含建筑、娱乐、科学研究等领域。随着对虚拟场景真实性的要求的不断提高，许多模拟算法被提出，其中粒子系统是被公认最为有效地模拟不规则物体的算法。国内外专家对粒子系统进行了多方面的研究，应用粒子系统模拟了雨滴、雪花、火焰、云朵、烟花等多种景物，取得了很好的模拟效果。各个领域的应用对虚拟场景的交互性的要求越来越高，因此论文提出将脑机接口技术与虚拟现实技术结合起来，实现意念控制三维虚拟场景的目的。论文的主要工作如下：首先对MindWave脑电设备进行开发，设计信号采集控制程序，实现脑电波的获取，对各个脑电波进行数值和波形的显示；对该设备进行应用，将提取出脑电信号用于控制智能小车的停止、运动、转向和转向角度等。然后对虚拟实现技术和粒子系统的相关理论进行研究，分析了粒子系统的基本原理，总结出粒子系统的算法实现框架，并介绍才了OpenGL图形库。接着分析了雪景和烟花绽放的数学模型，重点对雪花和烟花的的分布区域、各种属性和运动模型进行研究，总结出雪景和烟花绽放的粒子系统模型，并对Diamond-Square算法进行了研究。在三维场景的建模过程中，为了增强虚拟场景的真实感，应用Diamond-Square算法，生成三维地形和地形与天空的纹理，应用纹理贴图技术，实现真实三维场景，并在场景中加入了树木模型。最后模拟降雪场景和烟花绽放场景，雪花和烟花场景中应用到了显示列表、纹理贴图、颜色混合、雾化效果、光照效果和公告板技术等。为了增强虚拟场景中的交互性和沉浸感，在粒子系统中加入脑电的专注度和放松度控制信号，控制虚拟场景中的雪花粒子系统和烟花粒子系统中粒子的属性。