本发明公开了一种基于匹配特征的三维注视点估计及三维眼动模型建立方法，以眼动数据和立体视频刺激数据作为输入，首先同步提取眼动特征集；训练一个高斯过程回归模型来估计观察者的注视视线向量；将视线与刺激显示面相交来获得二维屏幕注视点位置；用观察者眼动特征数据、视线向量数据和立体视图的视差数据的匹配特征集来训练梯度提升回归模型，进一步获取注视深度；最终通过组合二维屏幕注视点及其相应的注视深度来获得观察者三维注视点的坐标，构建被测者观看立体视频刺激时的三维眼动感知模型。本发明具有高采样精度，深度学习和智能数据处理强大的数据处理能力对眼动数据和三维立体视频数据进行同步处理，因而算法精度也得到了提高。