我們常需追溯入射光方向與物體表面法線方向之間的互動情形，例如圖10，利用入射光方向與物體表面法線方向之關係可計算眼睛視線的位置。影像式追瞳系統除了可追蹤使用者的視線之外，也可測量其眨眼的頻率，用以偵測使用者的身心狀態，在經過電腦的處理判斷後，可以判斷眼睛為睜開或閉上，而可以利用此判斷結果來控制機械人 (robot) 的動作，例如採用眼睛睜開及閉上來產生不同的訊號編碼(signal encode)，而每一組不同的的訊號編碼，將給予機械手一個固定的動作。在此從使用者的臉部影像去做眼睛搜尋之工作將是重要且耗費多時，因為眼睛在臉部只是一小部份，所以搜尋工作便是找出眼睛視窗大約的位置，以便眼睛特徵萃取及分析。為了從臉部影像中辨識及區分眼睛的部位，有利用眼睛稜邊局部特徵來做判斷的基礎的，或是找出眉毛的位置的，有使用樣板方法的，建立以圓為模型的虹膜樣板，而眼睛邊界是則以指數函數為模型，也有使用霍氏轉換尋找眼睛位置的。在此我們介紹如何建立追瞳系統的樣板，將 CCD 放置於臉部前下方約 30 公分的距離往上照射，臉部影像二值化後其眼球黑色近似圓的部份，最大的直徑約 20 個點素，所以可以取 20´ 20 的方格在二值化臉部影像中做大略的搜尋，因為二值化後的臉部影像是由多個 20´ 20 的方格所組成的，其搜尋的步驟是由左至右、由上而下逐格搜尋。而每一個20´ 20的方格在搜尋時，將有幾種可能發生的特徵(feature)子影像(如圖11所示)：
圖11眼球的特徵子影像
特徵1:全為暗色。其可能為背景或為頭髮部份。 特徵2:全為亮色。其可能為臉部其他的部份。 特徵3:中間的部份為暗色，周圍為亮色。 特徵4(a).(b):暗色部份集中於右下方。 特徵5(a).(b):暗色部份集中於右上方。 特徵6(a).(b):暗色部份集中於左下方。 特徵7(a).(b):暗色部份集中於左上方。 特徵8(a).(b):暗色部份集中於右方。 特徵9(a).(b):暗色部份集中於左方。 特徵10(a).(b):暗色部份集中於下方。 特徵11(a).(b):暗色部份集中於上方。 而在眼睛附近，眼球黑色近似圓的部份出現在方格內可能有幾種情形(如圖12所示)：
圖12眼球黑色近似圓的部份出現在方格內可能之情形
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