中国南京的科学家开发了基于射频标签的眼球追踪智能内容镜头，可用于各种应用，包括医疗保健和增强现实 (AR)。该镜片具有生物相容性且难以察觉，无需电池或传统硅芯片。
智能隐形眼镜可以跟踪各种健康因素并可用于人机交互（HMI），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）等方法来跟踪眼球运动。
虽然这些方法取得了一些成功，但它们缺乏准确性，而且容易受到干扰。此外，使用皮肤电极收集数据的眼电图已被证明对皮肤构成风险。
这项发表在《自然通讯》上的新研究旨在克服传统眼球追踪方法带来的挑战。
该研究的共同作者之一、南京大学工程与应用科学学院的徐飞教授向 Tech Xplore 介绍了这项工作。谈到是什么启发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》提出了一款具有面部识别功能的智能隐形眼镜，如果小小的隐形眼镜能够实现虚拟与现实世界的无缝结合，那将是AR技术的终极形态。眼球追踪是更重要的组成部分之一，”他说。
人机交互
人与机器的交互是技术世界的下一步或挑战，而 HMI 是其中的核心。 HMI 是一门研究人与机器如何交互以及如何使这种通信更顺畅、更高效的学科。
它有可能影响多个领域，包括游戏、医疗保健、增强现实和机器人技术。使用智能隐形眼镜进行眼球追踪是我们促进人机交互的方式之一。
它可以帮助监测各种健康参数，让与机器人的交流变得更容易，并提供更身临其境的AR体验。然而，如前所述，现有的眼球追踪方法存在挑战，这需要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
研究人员为智能隐形眼镜使用的频率编码方法是将有关眼球运动的信息编码为射频或射频信号。
RF信号由嵌入隐形眼镜内的RF标签产生。 RF 标签，也称为 RFID 芯片，也用于信用卡等产品。它们是完全无线的，不需要电池电源即可工作，这使得它们非常适合使用隐形眼镜的眼动追踪应用。
每个标签都会发出与不同的眼球运动或位置相对应的独特频率信号。当眼睛移动时，射频标签的相对位置会发生变化，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，无需传统的硅芯片或电池，使智能隐形眼镜更加紧凑、轻便且具有生物相容性。
此外，它非常安全。
徐教授解释道：“这项技术的实现杜绝了虹膜等生物识别信息泄露的可能性。人眼信息中蕴藏着人脑的注意力机制，通过跟踪眼球运动可以分析人的意图。用户授权是需要使用眼球追踪信息。”
智能隐形眼镜的制作和测试
研究人员使用了四个射频标签并将它们嵌入有机硅弹性体中。普通隐形眼镜由硅胶制成，使这些智能隐形眼镜具有生物相容性。经过测试，这种设置可以最大限度地减少对角膜的毒性，这种毒性可能导致角膜炎症。
附近放置了一个便携式扫频阅读器，用于记录和分析来自射频标签的信号（它作为 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注视方向和实时注视点，可用于机器人控制和软件交互。
此外，他们还表明，镜片非常稳定，在不同环境条件下可佩戴长达 12 小时。他们还表明，镜片可以检测眼睛的闭合情况。
这些智能隐形眼镜的关键特点之一是其高角度精度，可实现更广泛的 HMI 应用的眼部命令识别。
“我们的眼球追踪隐形眼镜精度很高，眼球运动角度精度小于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细胞最密集的区域，提供高清徐教授说：“成像和注意力集中在哪里。”
他们还展示了眼睛命令如何控制《贪吃蛇》等游戏，以及如何用于网页浏览。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。
智能隐形眼镜与市售隐形眼镜非常相似，并被证明具有水合性、安全性以及与眼睛的生物相容性。
“原位眼球追踪可以通过隐形眼镜来实现，隐形眼镜体积小、重量轻、不易被发现、兼容时尚、不影响人际社交。”徐教授补充道。
潜在应用
自 Apple Vision Pro 推出以来，它促使研究人员和公众探索利用眼睛进行计算机和人类交互的潜在应用。
“隐形眼镜是AR的终极形式，通过隐形眼镜实现虚拟世界和现实世界的无缝融合，在很多科幻作品中都有所描绘。”
“随着光电技术的发展和光电器件柔性集成的提高，隐形眼镜将在人机交互和医疗健康方面实现越来越多的功能。”徐教授总结道。
这不仅将促进技术创新，还将对人们的生活质量产生积极影响。
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