2024年初，Apple公司上市了其首台革命性的空间计算设备Vision Pro。它将数字内容无缝融入真实世界，以最自然、最直观的输入方式——眼睛，为用户带来全新的在混合现实（MR）中的交互体验。这在业界学界中点燃了眼动追踪技术的研发热潮。隐形眼镜作为一种普适的技术，已经在全球范围内被广泛用于视力矫正。隐形眼镜天然与眼睛合为一体，有望实现原位眼动追踪功能，赋能精准实时、轻量无感、自然高效的眼机交互应用，是增强现实智能装备的终极形态。尤其可以闭眼的时候使用。
图一：隐形眼镜——AR装备的终极形态
近日，bat365官网登录入口/南航/省人医 徐飞教授/陆延青教授/陈烨研究员/袁松涛主任团队提出了一种具有眼动追踪功能的隐形眼镜。基于频率编码策略和球面共形的微纳加工制备工艺，该隐形眼镜具有无线无源、轻量无感、柔软安全的特点，能够实现高精度的眼动追踪和眼动命令识别。
图二：基于隐形眼镜眼动追踪和眼动命令输入的眼机交互系统
眼动追踪隐形眼镜由四个无线射频位置标签构成，分布于隐形眼镜的四周并封装在医疗级硅橡胶材质内。其具有和人眼角膜相匹配的曲率，表面亲水化改性和极薄的厚度使其水润透氧、舒适无感。用户佩戴隐形眼镜之后，通过简单的隐式校准过程，定标人眼眼球个体差异和佩戴过程中的随机性，基于时序眼动追踪算法实现高精度的眼动追踪。眼动角精度优于0.5°，甚至小于中央凹所提供的视角，满足眼动追踪的精度要求。隐形眼镜工作过程中鲁棒稳定，无线射频的技术方案免疫强光、投影图像对眼动追踪的干扰。器件的工作频率也规避了常见的电磁干扰，例如手机、路由器等射频信号源。此外，隐形眼镜的生物相容性封装保证了器件的安全性，通过72小时细胞毒性测试以及长达一周的长期活体兔眼刺激测试，和商用隐形眼镜无明显差异。基于该隐形眼镜，联合团队展示了丰富多样的眼机交互应用，例如眼动文字输入、绘画、游戏操控、网页交互、摄像头操控、无人车操控等。凭借该隐形眼镜准确稳定的无线眼动追踪能力、丰富多样的交互模式、柔软舒适的结构特性以及生物安全的理化性质，其有望在人机交互、眼脑医学诊疗、眼-脑科学研究、心理学研究等领域展开应用。
图三：眼动追踪隐形眼镜技术优势
该工作以“Frequency-encoded eye tracking smart contact lens for human-machine interaction”为题发表在《Nature Communications》上【Nature Communications, 2024, 15:3588】。bat365官网登录入口徐飞教授、陆延青教授、江苏省人民医院袁松涛主任医师、bat365官网登录入口航天航空大学陈烨研究员为文章的共同通讯作者，bat365官网登录入口博士生朱衡天、杨欢和江苏省人民医院博士生徐思琪为文章共同第一作者，马园园、朱书庚、毛正艺对实验作出了重要贡献。江苏省人民医院胡仔仲副主任医师、bat365官网登录入口江德臣教授、宁兴海教授、熊毅丰助理教授、潘荣容博士、徐郁蕊博士、陈薇薇博士生对实验提供了重要帮助。该研究得到国家自然科学基金委（61925502、62135007、62305153和 22025403）和国家重点研发计划（2021YFA1401103）的支持。
原文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-47851-y
English
