人類獲取的信息70%以上來(lái)源于視覺(jué),眼睛是生物采集的關(guān)鍵感知器官之一。其中,眼動(dòng)追蹤傳感器在無(wú)干擾、隱蔽監(jiān)測(cè)人類視覺(jué)行為方面展現(xiàn)出潛力。目前,多數(shù)眼動(dòng)追蹤設(shè)備依賴復(fù)雜的傳感系統(tǒng),圖像處理過(guò)程繁瑣且設(shè)備體積較大;而基于隱形眼鏡的侵入式方案具備一定便攜性但測(cè)量精度有限,并可能引發(fā)異物引入的不適感。因此,探討高成本效益、操作便捷、高精度追蹤眼球信號(hào)策略具有重要意義。

中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所綠色印刷實(shí)驗(yàn)室宋延林/蘇萌團(tuán)隊(duì)開展了可控印刷多維度、多功能微納傳感器件等方面的研究并取得了進(jìn)展。近期,該團(tuán)隊(duì)基于仿生礦化策略,在玻璃基底上制備了大晶粒鈣鈦礦薄膜,并構(gòu)建了集成鈣鈦礦光電探測(cè)器的智能眼鏡系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了基于眼球操控的人機(jī)交互展示。這一策略通過(guò)引入聚丙烯酸鈉界面層,鈍化薄膜缺陷,促進(jìn)高質(zhì)量鈣鈦礦薄膜生長(zhǎng)。基于此,鈣鈦礦光電傳感器在500 Lux光照條件下,實(shí)現(xiàn)了接近300倍的開關(guān)比,展現(xiàn)出22.09 A/W的光響應(yīng)性能。

進(jìn)一步,該研究將高性能鈣鈦礦光電傳感器陣列集成為可穿戴智能眼鏡。通過(guò)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法優(yōu)化,智能眼鏡可以實(shí)現(xiàn)眼球運(yùn)動(dòng)的高精度識(shí)別。研究顯示,在角度分辨率5°測(cè)試條件下,智能眼鏡識(shí)別準(zhǔn)確率達(dá)99.86%;對(duì)于9種不同指令,智能眼鏡識(shí)別準(zhǔn)確率達(dá)99.08%。同時(shí),操控者通過(guò)控制眼球軌跡,可在復(fù)雜場(chǎng)景中操控模型汽車準(zhǔn)確行進(jìn),展現(xiàn)出良好的人機(jī)交互能力。

相關(guān)研究成果發(fā)表在《先進(jìn)材料》(Advanced Materials)上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)、科學(xué)技術(shù)部、中國(guó)科學(xué)院和北京分子科學(xué)國(guó)家研究中心的支持。

鈣鈦礦基智能眼鏡實(shí)現(xiàn)非接觸式人機(jī)交互