虚拟手术是利用虚拟现实技术进行手术仿真的过程,它能为医生提供视觉、听觉、触觉等方面的真实体验,对医生进行手术训练和手术规划具有重要作用。随着近年来体感交互设备的逐步升级,采用无标记的手势动作和计算机进行交互成为了人机交互领域的一个重要发展方向,这为基于手势交互的虚拟手术提供了可能。本文将手势交互同虚拟手术相结合,基于手势识别技术和虚拟手术对用户操作自然性的要求,定义了一个包含若干个常用手势的手势库,建立相关手势到虚拟手术操作的映射关系,通过部分手势对虚拟手术场景中设备的移动进行控制。交互过程中使用Leap Motion体感控制器采集用户手部关节的位置、姿态、手指方向等信息,通过提取医生的手部特征向量来对手势进行识别,然后通过相关手势的组合完成虚拟手术的过程。为了保证虚拟手术设备在三维空间移动的准确性和稳定性,本文分别采用卡尔曼滤波和无迹卡尔曼滤波对用户手势中的位置和姿态信息进行滤波处理。最后通过实验室的基于手势交互的眼外肌虚拟手术平台对本文虚拟手术控制手势和手术设备控制中的滤波效果进行验证。