南京大学徐飞(Fei Xu)、陆延青(Yanqing Lu)、陈烨(Ye Chen)和江苏省人民医院袁松涛(Songtao Yuan)团队,在《Nature Communications》上发布了一篇题为“Frequency-encoded eye tracking smart contact lens for human–machine interaction”的论文。论文内容如下:
一、 摘要
眼动追踪技术通过检测用户的眼动并解码他们的注意力和意图,实现了高效、自然、轻松的人机交互。这项工作提出了一种微型、无感且生物相容的智能隐形眼镜,用于原位眼动追踪和无线眼机交互。通过采用频率编码策略,无芯片、无电池的隐形眼镜成功地检测到眼动和眼睑闭合。通过使用时间序列眼动追踪算法,该隐形眼镜具有<0.5°的极高角度精度,并实现了多种眼机交互应用,如眼动绘画、贪吃蛇游戏、网络交互、云台摄像头控制以及机器人车辆控制,这种隐形眼镜有望丰富眼动追踪技术的方法,并推动人机交互技术的发展。
二、背景介绍
近年来,柔性可穿戴设备的兴起引发了人机交互(HMI)领域的革命,由于其皮肤般的机械特性和微型化轻便特性,在智能设备与人体之间建立了无缝连接的桥梁,实现了触觉感知、语音识别、手势识别和动作捕捉等HMI功能。视觉在人类感知外部世界时提供了83%的信息,如新发布的空间计算设备Apple Vision Pro利用眼动追踪技术检测用户的注意力来分析意图和认知,从而实现高效、自然和轻松的眼-机交互。现有的眼动追踪设备主要依赖于瞳孔中心角膜反射技术,但该技术受环境光、摄像头和光源位置以及用户眼睑和睫毛阻碍的限制严重,导致在日常消费场景中普适性较差。基于眼电图(EOG)的眼动追踪技术利用皮肤电极收集具有正角膜和负视网膜的眼双极电位信号,但易受肌肉电信号干扰,准确性较低。因此,迫切需要一种可穿戴且不可察觉的眼动追踪设备,以促进眼动追踪技术在各个领域的发展和应用。
在这项工作提出了一种微型、无感且无线眼动追踪的智能隐形眼镜SCL,用于眼机交互。利用频率编码策略和先进的球面共形制备技术设计的SCL由4个不带芯片的被动RF标签组成,具有不同的工作频率。便携式的扫频读卡器安装在镜框上,与