近日，南京大學(xué)現(xiàn)代工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院教授徐飛、陸延青，南京航空航天大學(xué)研究員陳燁團隊同江蘇省人民醫(yī)院主任袁松濤團隊提出了一種具有眼動追蹤功能的隱形眼鏡。基于頻率編碼策略，該隱形眼鏡具有無線無源、輕量無感、柔軟安全的特點，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的眼動追蹤和眼動命令識別，有望在人機交互、眼腦醫(yī)學(xué)診療、眼-腦科學(xué)研究、心理學(xué)研究等領(lǐng)域展開應(yīng)用。相關(guān)成果以“Frequency-encoded eye tracking smart contact lens for human–machine interaction”為題發(fā)表于Nature Communications期刊。



豐富多樣的眼機交互應(yīng)用（課題組供圖）。

傳統(tǒng)的眼動追蹤裝置多采用紅外設(shè)備或圖像采集設(shè)備來追蹤眼動信息，這種技術(shù)易受到眼瞼、睫毛遮擋的干擾和瞳孔、虹膜等個體差異的影響，無法追蹤睡眠狀態(tài)下人眼的運動軌跡。徐飛與合作者大膽創(chuàng)新，采用輕量簡約的眼動追蹤設(shè)計，將射頻器件集成在隱形眼鏡里，利用無線射頻裝置與隱形眼鏡的信號傳輸，實現(xiàn)了閉著眼睛的狀態(tài)下，也能捕捉到眼動信號。

透明醫(yī)療級硅橡膠材質(zhì)的厚度在100微米左右，四周平均分布著4個金色圓圈，也就是射頻器件，這是捕捉眼動信號的關(guān)鍵。“我們在隱形眼鏡中植入了四個射頻器件，封裝在隱形眼鏡的四周。當(dāng)外部負(fù)責(zé)通訊的無線射頻裝置向隱形眼鏡發(fā)出射頻信號時，如果眼球移動了，反射回?zé)o線射頻裝置的射頻信號的頻率和強度就會發(fā)生變化。通過分析信號的數(shù)據(jù)，我們就能知道眼動的軌跡。”徐飛介紹。

徐飛舉例道，眼動追蹤技術(shù)是進行人機交互的關(guān)鍵技術(shù)，比如人們常用手柄來控制無人機（車）和機器人等，但手柄的響應(yīng)速度和精確度是比不過眼睛的。要想“指哪打哪”，最終要實現(xiàn)對眼球運動軌跡的高精度提取，然后及時反饋。

據(jù)介紹，這款隱形眼鏡有多種應(yīng)用場景。手腳不方便的人，可以解放雙手，用它控制外部設(shè)備。另外，在進行AR、VR體驗時，根據(jù)實時眼動角度使用視網(wǎng)膜渲染技術(shù)，減少用戶眩暈感，節(jié)省圖形渲染計算資源。從醫(yī)學(xué)角度講，通過監(jiān)測微眼顫、睡眠快速眼動期、斜視，可以進行眼腦醫(yī)學(xué)診療、開展心理學(xué)研究等。

論文鏈接： https://doi.org/10.1038/s41467-024-47851-y



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