虚拟现实（Virtual Reality,简称VR）技术主要是利用计算机模拟产生一个三维的虚拟环境,通过模拟人的视觉、听觉、触觉等感觉器官的功能,使人产生一种身临其境的体验感。虚拟博物馆是VR领域研究的热点之一,它突破了时间和空间的限制,能够更好地采集和保存展藏品,并和用户进行互动,丰富了展藏品的展陈形式,使得博物馆内的展藏品“活”了起来,目前已受到越来越多学者的关注。本研究通过对虚拟博物馆的系统需求进行分析,设计了一种虚拟博物馆系统框架,并针对手持3D扫描仪在扫描过程中会产生离群点的问题提出了一种新的优化算法,提高了数据的真实性和完整性,接着设计了三种人机交互功能,增强了用户体验感,最后,对虚拟博物馆系统进行了测评分析。具体研究内容如下:（1）虚拟博物馆系统框架的设计。针对现有的博物馆系统存在的交互少、沉浸体验弱等问题,设计了一种虚拟博物馆系统框架,包含支撑软件层、技术层、内容层和功能层等四部分内容,并对其中所涉及的支撑软件、技术、数据内容、功能等进行了说明,为后续开发奠定了基础。（2）手持3D扫描仪扫描数据的优化。针对手持扫描仪在扫描展藏品过程中会产生大量的离群点的问题,提出了一种混合滤波算法。该算法首先使用统计滤波算法删除点云数据中明显的离群点,然后使用半径滤波算法删除数据中小尺度的离群点,同时对边缘点进行筛选,使点云数据边缘变得光滑。在对点云进行离群点预处理之后,采用迭代最近点（Iteration Closest Point,简称ICP）算法对点云数据进行精确配准,获得了完整的可用三维数据信息。（3）人机交互功能的设计。基于所设计的虚拟博物馆系统框架完成虚拟环境的搭建之后,借助于面向用户的HTC Vive接口设备,针对博物馆中的展藏品设计了三种人机交互功能:第一种为第一人称漫游功能和瞬间移动功能,该功能的设计使用户突破了空间的限制,不需要实际的移动便可以“行走”在博物馆之中;第二种为眼神凝视交互功能,该功能的设计解放了用户双手,使用户仅通过凝视便可以获得展品信息;第三种为展品展示控制功能,该功能的设计使用户可以对展藏品进行拾取,从而观察到展藏品的更多细节。（4）系统的测评分析。为了测试所开发的虚拟博物馆系统的性能,首先对用户进行适应性训练,然后将筛选出的用户对虚拟博物馆系统进行体验测试,并在测试后进行平均主观意见分（Mean Opinion Score,简称MOS）评分。MOS评分结果表明该虚拟博物馆系统具有更好的交互性和体验感,能够解决现有的博物馆系统所存在的问题。