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三维眼动建模研究综述
资料介绍
一、引言
眼动建模是认知科学、人机交互和神经科学等领域的重要研究方向，旨在通过数学模型或计算框架模拟人类眼球运动的生理机制与认知过程。随着虚拟现实（VR）、增强现实（AR）等沉浸式技术的发展，传统二维眼动建模已难以满足三维空间中视线追踪的需求。三维眼动建模通过整合空间几何、生理参数和认知算法，实现对三维场景中眼球运动的精准预测与追踪，为视觉注意机制研究、人机交互界面设计、疾病诊断等领域提供关键技术支撑。
二、三维眼动建模的理论基础
2.1 眼球运动的生理机制
人类眼球运动主要包括扫视（Saccade）、注视（Fixation）和平滑追踪（Smooth Pursuit）三种类型。三维眼动建模需考虑眼球在眼眶内的旋转中心（COR）、眼外肌的力学特性以及眼球转动的几何约束。根据 Listing定律，眼球旋转遵循特定的方向约束，即所有可能的眼球位置可由绕固定坐标系下的水平轴和垂直轴旋转组合表示，这为三维眼动的数学建模提供了基础。
2.2 三维空间中的视线表示
在三维场景中，视线方向通常通过三维向量描述。设眼球旋转中心坐标为 
，视线方向向量为 ，则视线在三维空间中的参数方程可表示为：
，其中
为实现视线与三维场景的交互，需通过相机标定、瞳孔中心检测、角膜反射（PCCR）等技术获取眼球运动参数，进而计算视线向量。
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