本发明提供一种基于人眼图像中虹膜轮廓分析匹配的视线方向计算方法，包括：一种数据驱动的方法，输入人眼图像，与虚拟眼球外观合成数据进行匹配，稳定求解其三维视线方向；2种新颖的眼球外观优化匹配准则，有效降低图像缩放和噪声等不可控因素对结果的影响；在连续拍摄多张人眼图像的情况下，发明一种联合优化方法，进一步提高计算精度。本发明的应用之一是虚拟现实和人机交互，其原理是通过拍摄用户的眼部图像，计算用户视线方向，从而与智能系统界面或虚拟现实对象进行交互。本发明也可广泛用于训练培训、游戏娱乐、视频监控、医疗监护等领域。