题目：虚拟环境中人机交互若干关键技术研究

针对现有虚拟现实系统中基于数据手套的人机交互在准确度与和谐性方面存在的问题，本文对其中的人手建模、数据手套校正和接触检测三个方面进行了研究。主要贡献包括： 1.针对人手模型过度简化会导致自由度缺失的问题，根据人手生理结构和手套传感器布局，本文提出了一种普遍适合数据手套应用的人手模型，它可以实现更为灵活的拇指运动和软手掌效果。 2.针对数据手套校正过程中真实人手姿态获取困难的问题，本文提出一种基于真实抓取经验的抓取姿态构造方法。该算法在不需要任何外部硬件设备的情况下，将真实抓取经验与最优化理论结合，寻找针对给定三维物体及操作任务的最优抓取姿态，为真实人手姿态数据库的构造提供了一种全新的方法。 3.基于上述人手模型和最优抓取姿态数据库，本文给出了一套完整的数据手套校正流程，重点解决了耦合传感器的校正和腕掌骨关节运动模型系数的识别。 4.精确的接触检测和一致的接触响应是实现逼真抓取控制的关键。本文提出了第一个基于图像空间且精度可控的接触检测和响应方法。通过给出体积采样误差限的数学模型，以及使用自适应的光线追踪对场景进行采样，本文的方法能够达到任意精度的接触检测，而不需要显式的几何相交检测计算。此外，用于碰撞检测的层次包围盒数据结构还可以被高质量渲染重复使用。