如今,更加智能化、自然化的多通道人机交互技术（MHCI）正在成为人机交互技术发展的方向。视觉交互以其直观性等优势在MHCI中占据重要地位,而眼动追踪技术作为视觉交互的技术支撑,成为了近年来的热门研究方向之一。眼动追踪技术发展到现在,仍然存在头动受限、精度与实时性难以兼得等问题,导致该技术实用性不佳。头部姿态作为MHCI中另一项关键技术,其指向性模糊的交互特点,使其应用场景受限。但通过头眼行为可以获取人们最直观的交互意图,如果能够将头动和眼动作为双通道输入,发挥两者各自优势,则可以大大提高人机交互的自然性,同时也给残疾人士的人机交互问题提供了一种很好的解决方案。因此本文基于眼动追踪技术和头部姿态检测技术,设计了一种头眼双通道智能人机交互系统。在系统硬件架构上,本文采用头戴式装置来承载整个系统硬件电路,基于CMOS图像传感器和MEMS运动传感器,以现场可编程门阵列（FPGA）为核心来增加系统设计的灵活性,同时利用其并行处理的优势对算法进行加速,从而提升系统的实时性。在系统算法设计上,针对近眼相机下人眼图像的特点,提出了一种由粗及精的眼动追踪算法,通过感兴趣区域获取瞳孔区域图像,运用阈值分割、形态学处理及质心法来逐步定位瞳孔中心;同时针对运动传感器中陀螺仪和加速度计输出数据的特点,采用互补滤波算法,实现头部姿态的解算。在FPGA内部,采用层次化思想划分功能模块,并使用Verilog进行逻辑描述,通过内外电路协同工作实现人眼图像的采集和眼动追踪算法的处理、头部姿态数据的采集和解算以及与上位机之间的数据传输。系统测试结果表明,本系统瞳孔中心定位和头部姿态检测的平均准确率均达95%以上,可对人眼图像及头部姿态数据实时进行处理,同时通过结合上位机驱动软件,可实现头部与眼睛双通道协同进行人机交互。