东南大学牛亚峰教授：眼控交互范式设计

牛亚峰，东南大学机械工程学院教授、博士生导师，研究生院副处长（挂职），江苏省紫金文化英才，东南大学“至善青年学者”（A类），中国人类工效学学会理事、设计工效学分会秘书长。担任Scientific Reports 期刊编委、International Journal of Industrial Ergonomics 客座编辑。研究领域为先进人机交互（眼控、脑控、VR、声致触觉）、设计工效学、人因工程、工业设计。主持装备预研项目、173项目、装备预研教育部联合基金、国自然3项、国家重点研发计划子课题、航空科学基金2项、上海航天科技基金以及其他企业合作项目等30余项科研项目，主编/参编国家（军用）标准3部，一作/通讯发表SCI/SSCI论文26篇（包括Nature Communications、npj Flexible Electronics、Computers in Industry、ADVEI、AAP 等TOP期刊），出版专著2本，一作申请/授权发明专利21项（转化2项），指导学生获美国Spark铂金奖等国际设计比赛大奖8项。

目者，心之符也。

——《韩诗外传》

在人类数千年的演化历程中，视觉始终是人类感知世界、理解环境、传递信息的重要通道。眼睛不仅是获取信息的窗口，更是认知和情感表达的重要载体。随着人机交互领域的不断拓展，人类与机器之间的交互方式从传统的机械按键、鼠标、触控操作发展到自然语言和手势交互。与此同时，眼控交互技术作为一种基于视觉通道的直观、非接触式交互方式，正在以其独特的优势走进学术研究与工程应用的前沿。

手持移动设备眼控示意

眼控交互并不是一个完全新颖的概念。早在20 世纪80 年代，研究人员就开始尝试利用眼动轨迹来辅助残障人士进行输入操作。然而，受限于硬件性能和算法能力，早期眼动系统的应用多停留在实验室阶段，实际落地受到极大限制。近年来，随着近红外传感器、深度学习算法和计算机视觉等技术的飞速发展，眼动追踪设备的精度、稳定性和实时性不断提升，逐步具备了普及应用的条件。越来越多的研究和实践证明，眼控交互不仅能提高人机协作的效率，还能在多样化的场景下提供新的交互体验，拓展交互技术的边界。

眼控交互在文本标绘系统中的应用

六种基础眨眼交互动作示意图

眼-脚协同交互

透视驱动鱼眼视图的几何原理

《眼控交互范式设计》一书以“范式设计”为核心理念，系统梳理和提炼了眼控交互技术的关键理论、设计方法和实践路径。所谓范式，既是一种结构化的设计思路，也是一套可迁移的研究范本。本书立足于“工效学-认知科学-交互技术”三者的交叉视角，构建了包括界面设计、交互动作、视线点击增强和多模态融合等在内的整体框架，旨在为科研人员和开发者提供一份体系化的参考与指导。

Midas 问题示意图

眼控交互并非单一技术的简单应用，而是一种融合了人眼生理机制、认知行为特性、交互工效学和算法的复杂系统工程。针对“Midas 接触”这一交互领域长期存在的难题，研究人员提出了基于凝视时间阈值、多模态辅助、意图识别算法等多种规避策略，探索出一条兼顾自然性与准确性的设计路径。对于低空间精确度的问题，诸如气泡光标、吸附增强、区域光标等技术的持续优化，显著提高了眼控输入的可用性和用户体验。平滑追踪交互和眨眼交互的引入，则为高安全性、低干扰的输入方式开辟了新的空间。

虚拟现实鱼眼视图键盘设计原型

眼控交互正加速融入虚拟现实、增强现实、移动设备、智能座舱和各类辅助技术，特别是在车载环境、教育训练、医疗康复等对安全性和无接触交互有高要求的场景。眼控交互技术为解决现有交互方式的痛点提供了新的思路和突破口。伴随移动设备计算能力的提升和深度学习方法的成熟应用，基于普通摄像头的眼动估计等低成本方案也正逐渐涌现，使眼控交互从“小众研究”走向“普适应用”成为可能。

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眼控交互范式设计购买

牛亚峰 著

北京 : 科学出版社, 2026.7

(智能人机交互前沿技术丛书)任选

ISBN 978-7-03-083699-1

本书内容分为八章，涵盖从眼动基本理论、眼控交互界面设计、凝视交互、眼势交互、平滑追踪交互、眨眼交互，到视触觉双通道交互、视线点击增强的系统性论述。每一章既注重理论方法的系统化，也辅以丰富的设计案例和实验数据，力求兼顾学术性、实用性与可操作性。在撰写过程中，作者参考了大量最新的学术研究成果，力图为读者提供一份兼具深度与广度的专业著作。为便于阅读，本书提供部分彩图的电子文件，读者可扫描封底彩色二维码查阅。

在全球人机交互范式不断变革的今天，眼控交互不仅是一种技术，更是一种重构人与机器(或计算机)关系的语言。它让机器(或计算机)能够理解人类最自然的注视与微妙的意图，让人机边界变得更加柔和、亲切。期望本书能成为推动这一领域发展的重要参考资料，也希望它能激发更多学者与工程师投入到眼控交互研究和应用的探索中，共同开拓人机自然交互的未来。

本书是科学出版社前沿项目“智能人机交互前沿技术丛书”中的一种，编写工作得到了国家自然科学基金项目的资助，谨此致谢。

“智能人机交互前沿技术丛书”由军事科学院国防科技创新研究院联合多家国内的顶级科研院所精心组织策划，聚焦于人机交互领域的最新研究成果与技术突破，旨在通过多维度、多层次的视角，全面展现智能人机交互的理论基础、关键技术、创新应用以及未来趋势，既有对人机交互模式、界面设计、系统架构等核心问题的深入探讨，也有对人工智能技术在人机交互中的应用创新，以期突出我国在该重点前沿领域取得的基础性、原创性和变革性成果。丛书已出版4种。

智能人机交互前沿技术丛书

本文摘编自《眼控交互范式设计》（牛亚峰著. 北京 : 科学出版社, 2026.7）一书“前言”，有删减修改，标题为编者所加。

(智能人机交互前沿技术丛书)任选

ISBN 978-7-03-083699-1

责任编辑：孙伯元 史小静

本书系统阐述了基于眼动行为的人机交互原理、关键技术和设计方法，围绕眼控交互界面设计、交互动作设计、多模态融合与增强机制等核心议题，结合双通道交互、视线点击增强、行为参数计算等内容，构建了完整的交互范式设计框架。内容涵盖基础理论、设计规范、实验范式和典型应用实例。在虚拟现实、车载交互、辅助技术等应用背景下，本书展现了眼控交互技术在优化用户体验、增强系统智能性等方面的重要作用。

本书面向人机交互、虚拟现实、人因工程等专业领域的科研人员、工程技术人员及研究生。

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新一代人工智能理论技术及应用

（本文编辑：刘四旦）

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