眼動追蹤技術可以通過解碼眼球轉動、捕捉凝視點和眨眼等眼部動作,提供有關人類視覺行為的信息,是一種可廣泛應用于醫學、商業和工程領域的革命性技術。例如,眼球追蹤已經被廣泛應用于認知功能康復、漸凍癥患者輔助交流、消費者視覺喜好分析以及虛擬現實等領域。盡管已經有多種技術可以實現眼動追蹤,但是這些技術都存在一定的不足,例如植入式的線圈是虹膜搜索線圈的必要元素,容易引起眼球感染;核磁共振技術需要龐大的核磁設備,缺少便攜性;紅外追蹤技術具有高分辨率的優勢,但又不能克服隱私和攝像頭阻擋視線的問題;眼電信號追蹤基于角膜和視網膜不同電位形成的偶極矩來實現眼球追蹤,理論上具有較高的分辨率,已經應用于人機交互和醫學診斷,然而卻過度依賴接觸式的電極(例如Ag/AgCl電極),同樣會存在透氣性不足和皮膚感染的風險。因此探索新的基于電信號的眼動追蹤技術仍然是十分必要的。
圖1. 用于眼動追蹤的透明、可拉伸的靜電傳感界面。(a)靜電傳感界面的多層結構展開圖。(b、c)傳感界面的掃描電鏡截面圖與陣列排布圖。(d、e)靜電傳感界面用于眼控鼠標輸入的概念圖與工作流程圖。
圖2. 靜電傳感界面的材料優化與輸出表征。(a、b)高壓極化后PTFE、PVC與PCTFE的轉移電荷與表面電荷密度。(c)三種材料的非接觸式電荷保持能力。(d)DFT計算的材料表面電勢。(e)設計的雙介電層與粗糙表面Ag NW電極模型。(f、g)優化后的靜電傳感界面的轉移電荷與電荷保持能力。
圖3. 靜電傳感界面的陣列及眼動響應信號。(a、b)3D眼部掃描圖與眼睛上下看時眼部皮膚起伏分析圖。(c)依據眼部敏感部位確定的陣列排布。(d)傳感界面陣列的實物圖。(e)眼睛不同方向看的四通道信號圖。(f、g)眼睛不同角度上、下看的四通道信號圖。
圖4. 眼動追蹤系統用于視覺喜好分析。(a、b)視覺喜好分析系統的工作流程圖與工作場景圖。(c)機器學習混淆矩陣。(d)眼動追蹤的凝視點移動軌跡圖。(e)視覺喜好的結果分析圖。
文章鏈接:https://www.nature.com/articles/s41467-023-39068-2
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