视线交互通道是一种自然、直接与双向性的人机交互效应通道，具有非常广泛的应用前景包括人机交互、游戏娱乐、助老助残、车辆辅助驾驶、虚拟现实等领域。因此，视线跟踪技术是极具发展潜力的新型人机交互手段之一；其中，基于图像处理的视线跟踪技术以其非接触式、非侵入式的优点成为重要的研究热点，近年来取得了较快的发展。但在人机交互领域，由于视线跟踪技术还未完全成熟，其使用群体还主要局限于肢体行动不便的老年人和残疾人，能够在老年人/残疾人功能辅助和智能控制系统中给予他们帮助和方便。目前的多数视线跟踪系统普遍存在如下问题：系统标定过程繁杂；对用户头部运动具有限制，很多视线跟踪系统都严格要求用户保持头部位置固定不动；系统可靠性低，如视线跟踪精度易受头部运动、光照环境等影响；帧频低，无法满足使用实时性。因此，针对上述问题，本文提出了一种自适应的视线跟踪人机交互系统方案，主要内容包括：（1）提出了一种基于特征检测与跟踪相结合的眼部特征定位方法。采取基于瞳孔-角膜反射原理的视线跟踪技术，分析红外眼部图像的特征，提出了一种眼部特征检测与定位的方法；为了解决检测与定位耗时长、实时性低的问题，采取基于光流法对眼部特征进行跟踪和定位。通过检测过程与跟踪方法相结合，提高了眼部特征检测的可靠性与实时性。（2）提出了一种基于多初始状态参考值的自适应标定机制。针对视线估计的多项式线性回归模型，分析头部运动引起视线分辨参数的关系；以多初始位置处工作参数的标定结果作为参考值，即作为头部运动后工作参数自动修正的计算依据；避免了头部运动引起系统重新进行多点标定的繁杂过程。（3）基于光流法建立了视线跟踪的状态空间模型。基于多参考值的自适应标定机制在初始时依然需要多次的标定过程；每次标定过程实际上是对多项式线性回归模型的求解过程，解的存在与否直接影响标定的成功与否；故该方法存在可靠性和稳定性问题。因此，本文基于状态空间法分析了内、外系统状态变化引起视线估计变化的机理，建立了基于光流法建立视线跟踪的状态空间模型，使系统标定需要的标定点数少，标定过程简单而且速度快；且系统工作参数能够根据系统状态变化自动调节，使用户在摄像机视场范围内头部移动后，可迅速地回归正常工作状态。（4）对自适应的人机交互工作机制进行了研究。讨论了视线跟踪过程中对用户意识状态检测与判别方法及人机界面设计与响应机制；为完善视线跟踪人机交互系统，实现系统自适应性提供了思路。