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(tuán)隊(duì)同江蘇省人民醫(yī)院主任袁松濤團(tuán)隊(duì)提出了一種具有眼動(dòng)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(wú)線(xiàn)無(wú)源、輕量無(wú)感、柔軟安全的特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的眼動(dòng)追蹤和眼動(dòng)命令識(shí)別，有望在人機(jī)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(kāi)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(jī)交互應(yīng)用（課題組供圖）。

傳統(tǒng)的眼動(dòng)追蹤裝置多采用紅外設(shè)備或圖像采集設(shè)備來(lái)追蹤眼動(dòng)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(gè)體差異的影響，無(wú)法追蹤睡眠狀態(tài)下人眼的運(yùn)動(dòng)軌跡。徐飛與合作者大膽創(chuàng)新，采用輕量簡(jiǎn)約的眼動(dòng)追蹤設(shè)計(jì)，將射頻器件集成在隱形眼鏡里，利用無(wú)線(xiàn)射頻裝置與隱形眼鏡的信號(hào)傳輸，實(shí)現(xiàn)了閉著眼睛的狀態(tài)下，也能捕捉到眼動(dòng)信號(hào)。

透明醫(yī)療級(jí)硅橡膠材質(zhì)的厚度在100微米左右，四周平均分布著4個(gè)金色圓圈，也就是射頻器件，這是捕捉眼動(dòng)信號(hào)的關(guān)鍵。“我們?cè)陔[形眼鏡中植入了四個(gè)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(wú)線(xiàn)射頻裝置向隱形眼鏡發(fā)出射頻信號(hào)時(shí)，如果眼球移動(dòng)了，反射回?zé)o線(xiàn)射頻裝置的射頻信號(hào)的頻率和強(qiáng)度就會(huì)發(fā)生變化。通過(guò)分析信號(hào)的數(shù)據(jù)，我們就能知道眼動(dòng)的軌跡。”徐飛介紹。

徐飛舉例道，眼動(dòng)追蹤技術(shù)是進(jìn)行人機(jī)交互的關(guān)鍵技術(shù)，比如人們常用手柄來(lái)控制無(wú)人機(jī)（車(chē)）和機(jī)器人等，但手柄的響應(yīng)速度和精確度是比不過(guò)眼睛的。要想“指哪打哪”，最終要實(shí)現(xiàn)對(duì)眼球運(yùn)動(dòng)軌跡的高精度提取，然后及時(shí)反饋。

據(jù)介紹，這款隱形眼鏡有多種應(yīng)用場(chǎng)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(jìn)行AR、VR體驗(yàn)時(shí)，根據(jù)實(shí)時(shí)眼動(dòng)角度使用視網(wǎng)膜渲染技術(shù)，減少用戶(hù)眩暈感，節(jié)省圖形渲染計(jì)算資源。從醫(yī)學(xué)角度講，通過(guò)監(jiān)測(cè)微眼顫、睡眠快速眼動(dòng)期、斜視，可以進(jìn)行眼腦醫(yī)學(xué)診療、開(kāi)展心理學(xué)研究等。

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



審核編輯：劉清