视线跟踪是一种通过测量数据的分析对眼睛实际注视点位置进行估计的技术,眼动仪运用视线跟踪技术,并通过一定方式测量和记录眼睛观察外界过程中一些参数的变化,来实现对人眼视线的跟踪。本文通过对头戴式眼动仪系统工作原理和实现过程,实现了头戴式眼动仪系统整体框架的设计和优化。为了满足眼动仪图像采集系统的总体任务要求和性能指标,本文使用Cypress公司的CYUSB3014接口芯片完成USB3.0图像高速采集传输系统方案的设计,通过固件程序编程设计,将终端设备的高速图像数据上传给PC机,完成对底层硬件设备图像数据传输的实时控制。利用Qt软件完成上位机程序开发,实现图像处理系统软件和用户之间的交互。采用图像数据拼接技术,以解决图像数据在传输过程中出现数据丢失的问题,并使用多线程技术将头戴式眼动仪软件系统中的各个功能模块进行整合,完整头戴式眼动仪的优化设计。最后,对基于USB3.0图像采集系统的头戴式眼动仪系统做了整体性能测试。对USB3.0高速图像采集系统的正确性、稳定性、系统传输速率,以及头戴式眼动仪系统的传输帧率、跟踪精度和范围等主要指标进行测试和分析,系统最高稳定传输速度可达380MB/s,眼图/场景图的帧率与实际采集帧率相一致,视线跟踪误差小于1°,跟踪范围为水平方向34°,垂直方向23°,通过优化设计使系统具有较高的可靠性。