来自中国南京的科学家开发了基于射频标签的眼动追踪智能内容镜片，可用于各种应用，包括医疗保健和增强现实（AR）。这种镜片具有生物相容性且不易察觉，不需要电池或传统的硅片
可以跟踪各种健康因素并用于人机交互（HMI）的智能隐形眼镜是一项相对较新的技术。这些依赖于使用瞳孔中心角膜反射和眼电图（EOG）等方法跟踪眼球运动
虽然这些方法已经取得了一些成功，但它们缺乏准确性，容易受到干扰。此外，使用皮肤电极收集数据的EOG已被证明对皮肤构成风险
发表在《自然通讯》上的这项新研究旨在克服传统眼动追踪方法带来的挑战
这项研究的合著者之一，南京大学工程与应用科学学院的徐飞教授向Tech Xplore讲述了这项工作。谈到是什么激发了他开发智能隐形眼镜，他谈到了科幻小说如何激发科学家的想象力和创造力
“《碟中谍4》提出了一种具有面部识别功能的智能隐形眼镜。如果小型隐形眼镜能够实现虚拟世界和现实世界的无缝结合，这将是AR技术的终极形式。基于眼动追踪的人机交互技术是更重要的组成部分之一，”他说
Human-machine interaction
人机交互是技术世界的下一步或挑战，HMI是其中的核心。HMI是一项研究人类和机器如何互动以及如何使这种通信更顺畅、更高效的研究
它有可能影响多个领域，包括游戏、医疗保健、AR和机器人。使用智能隐形眼镜进行眼动追踪是我们促进HMI的方式之一
它可以帮助监测各种健康参数，使与机器人的通信更容易，并提供更身临其境的AR体验。然而，如前所述，目前的眼动追踪方法面临挑战，这要求科学家采取新的方法
研究人员提出了一种频率编码方法来克服这些挑战
频率编码
研究人员用于智能隐形眼镜的频率编码方法包括将眼球运动信息编码为射频或射频信号
射频信号由嵌入隐形眼镜内的射频标签产生。射频标签也被称为RFID芯片，也被用于信用卡等领域。它们是完全无线的，不需要电池供电，非常适合使用隐形眼镜的眼动追踪应用
每个标签都会发出一个独特的频率信号，对应于不同的眼球运动或位置。随着眼睛的移动，RF标签的相对位置发生变化，从而改变发射信号的频率
通过检测和分析这些频率变化，系统（或机器）可以实时确定眼球运动的方向和程度
这种频率编码策略可以精确跟踪眼球运动，而不需要传统的硅片或电池，使智能隐形眼镜更加紧凑、轻便和生物相容
此外，它非常安全
徐教授解释道，“这项技术的实施消除了虹膜和其他生物特征信息泄露的可能性。人类的眼睛信息包含了人类大脑的注意力机制，可以通过跟踪眼球运动来分析人类的意图。使用眼睛跟踪信息需要用户授权。”
Making and testing the smart contact lens
研究人员使用了四个射频标签，并将其嵌入硅胶弹性体中。硅胶是普通隐形眼镜的原料，使这些智能隐形眼镜具有生物相容性。这种设置被测试以最大限度地减少对角膜的毒性，这可能导致角膜炎症
附近有一个便携式扫频读取器，用于记录和分析来自射频标签的信号（它是HMI的机器部分）
研究人员证明，他们的智能隐形眼镜可以检测凝视方向和实时凝视点，可用于机器人控制和软件交互
此外，他们还表明，这种镜片非常稳定，在不同的环境条件下可以佩戴长达12小时。他们还表明，这种镜片可以检测眼球闭合
这些智能隐形眼镜的一个关键方面是其高角度精度，这使眼睛命令识别能够用于更广泛的HMI应用
“我们的眼动追踪隐形眼镜精度很高，眼球运动角度精度不到0.5度，甚至小于中央凹提供的视角。中央凹是视网膜中视锥最密集的区域，提供高清晰度成像，也是注意力集中的地方，”徐教授说
他们还展示了眼睛命令如何控制《贪食蛇》等游戏，并可用于网络浏览。此外，他们还在兔子身上进行了体内实验，以验证镜片的功能和安全性
智能隐形眼镜与商用隐形眼镜非常相似，并被证明是水合的、安全的，与眼睛具有生物相容性
徐教授补充道：“在原位，眼睛追踪可以通过隐形眼镜实现，隐形眼镜体积小、重量轻、不易检测、与时尚兼容，并且不影响人际社交。”
Potential applications
自Apple Vision Pro推出以来，它促使研究人员和公众
"Contact lenses are the ultimate form of AR. The seamless integration of the virtual world and the real world through contact lenses has been depicted in many science fiction works."
"With the development of optoelectronic technology and the improvement of the flexible integration of optoelectronic devices, contact lenses will realize more and more functions in human-computer interaction and medical health," concluded Prof. Xu.
This will not only promote technological innovation but have a positive impact on people's quality of life.
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