前庭功能对人体在空间运动中维持身体平衡具有很重要的作用,与运动病和空间定向障碍有密切关系。招飞中针对空间定向障碍、晕机病和眩晕等问题进行前庭功能检查,若前庭功能异常,会直接影响到到飞行员的工作效率、身体健康和飞行安全,因此前庭功能检查成为飞行员体检的重要环节。本文围绕各种运动环境下前庭功能的检测与评价问题,展开了深入研究,主要工作与创新点如下:　　1.针对头眼运动功能特性分析的需求,建立了基于头眼运动的前庭功能物理模型和逻辑模型。该模型以人体前庭功能机理为基础,采用UML语言描述前庭系统中影响头眼运动各组成器官的静态模型与动态模型。　　2.通过对前庭系统生理学响应过程的分析,应用三维变换矩阵建立了头眼运动数学模型。据此模型对前庭系统头眼运动关系进行模拟仿真,结果表明与实验数据吻合度较高,证明了该模型的有效性。头眼运动模型的建立,对利用头眼运动关系揭示前庭系统障碍等提供了又一有力的数学理论支撑。　　3.针对头眼运动关系,提出了利用刺激响应相关度的快相数据自动剔除方法,建立了眼震信号的BP神经网络模型,降低了眼震信号的噪声。由于眼震信号的噪声明显抑制及快相数据的剔除,使得利用头眼运动关系评价前庭功能的结果更加准确.　　4.提出了基于近红外视频的头部姿态位置估计方法和基于四元数插值的系统标定方法。分别设计满足不同需求的无标记的人脸特征点、近红外有标记镜架近标记、标记图识别方法获得受试者的姿态及位置,应用摄影测量技术获得受试者的姿态及位置,并把此结果应用于飞行场景随动过程中。　　5.眼动数据检测利用基于Hough变换的圆检测方法确定瞳孔中心,并结合虹膜定位和相关度匹配、光流法跟踪算法检测眼球旋转情况。提出了基于径向梯度的虹膜定位方法和基于 LK光流法角点跟踪的眼球旋转检测算法,对 Hough变换进行改进,对预处理过的二值图像进行边缘提取,同时选取边缘上的三点通过点 Hough变换得到一个参数组,再用数学期望替代传统 Hough变换投票方式,对所有参数组求数学期望,得到最终瞳孔中心。　　6.为了解决在多个运动平台(作业环境)进行前庭功能相关测试的数据采集问题,即需要分析人体所受到的运动刺激及其响应与头眼运动之间关系。设计了头部运动数据和眼动数据同步检测的硬件装置,该装置具有通信方式多样、高采样率及调节多自由度,从而提高了检测的准确性,并降低了对刺激设备的要求,使之适用的运动环境平台范围广,拓展后可具备其它用途。　　7.依头眼运动的前庭功能分析模型为基础,构建一体化头眼运动检测平台的体系结构。人体前庭系统是复杂多变的运动控制系统,本文分析其制约头眼运动关键因素,由前庭功能分析模型映射产生基于层次消息总线的上位机头眼运动检测分析子系统体系结构。还将该平台应用于飞行员的角膜接触镜适用性分析。系统开发采用多语言、跨平台、组件式开发模式。