南京大學徐飛(Fei Xu)、陸延青(Yanqing Lu)、陳燁(Ye Chen)和江蘇省人民醫院袁松濤(Songtao Yuan)團隊,在《Nature Communications》上發布了一篇題為“Frequency-encoded eye tracking smart contact lens for human–machine interaction”的論文。論文內容如下:
一、 摘要
眼動追蹤技術通過檢測用戶的眼動并解碼他們的注意力和意圖,實現了高效、自然、輕松的人機交互。這項工作提出了一種微型、無感且生物相容的智能隱形眼鏡,用于原位眼動追蹤和無線眼機交互。通過采用頻率編碼策略,無芯片、無電池的隱形眼鏡成功地檢測到眼動和眼瞼閉合。通過使用時間序列眼動追蹤算法,該隱形眼鏡具有<0.5°的極高角度精度,并實現了多種眼機交互應用,如眼動繪畫、貪吃蛇游戲、網絡交互、云臺攝像頭控制以及機器人車輛控制,這種隱形眼鏡有望豐富眼動追蹤技術的方法,并推動人機交互技術的發展。
二、背景介紹
近年來,柔性可穿戴設備的興起引發了人機交互(HMI)領域的革命,由于其皮膚般的機械特性和微型化輕便特性,在智能設備與人體之間建立了無縫連接的橋梁,實現了觸覺感知、語音識別、手勢識別和動作捕捉等HMI功能。視覺在人類感知外部世界時提供了83%的信息,如新發布的空間計算設備Apple Vision Pro利用眼動追蹤技術檢測用戶的注意力來分析意圖和認知,從而實現高效、自然和輕松的眼-機交互。現有的眼動追蹤設備主要依賴于瞳孔中心角膜反射技術,但該技術受環境光、攝像頭和光源位置以及用戶眼瞼和睫毛阻礙的限制嚴重,導致在日常消費場景中普適性較差。基于眼電圖(EOG)的眼動追蹤技術利用皮膚電極收集具有正角膜和負視網膜的眼雙極電位信號,但易受肌肉電信號干擾,準確性較低。因此,迫切需要一種可穿戴且不可察覺的眼動追蹤設備,以促進眼動追蹤技術在各個領域的發展和應用。
在這項工作提出了一種微型、無感且無線眼動追蹤的智能隱形眼鏡SCL,用于眼機交互。利用頻率編碼策略和先進的球面共形制備技術設計的SCL由4個不帶芯片的被動RF標簽組成,具有不同的工作頻率。便攜式的掃頻讀卡器安裝在鏡框上,與